Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Антонов В.К. -> "Химия протеолиза " -> 189

Химия протеолиза - Антонов В.К.

Антонов В.К. Химия протеолиза — М.: Наука, 1991. — 504 c.
Скачать (прямая ссылка): himiyaprotezana1991.djvu
Предыдущая << 1 .. 183 184 185 186 187 188 < 189 > 190 191 192 193 194 195 .. 278 >> Следующая

Эта концепция не противоречит некоторым экспериментальным данным, касающимся процессов переноса электрона (см., например: [34231), хотя оне вряд ли применима для объяснения эффективности и специфичности гидролитических ферментов. В частности, в соответствии с релаксационной гипотезой вблизи положения равновесия константы скорости релаксационных стадий должны уменьшаться. Вместе с тем данные по скоростям изотопного обмена в состоянии равновесия для реакций, катализируемых пепсином [1732] и химотрипсином [1731], не согласуются с этим предсказанием.
Скорость превращения ES в ЕР измерялась в реакциях, катализируемых пиру-ваткиназой [3424] в стационарных условиях и условиях равновесия. Были получены одинаковые значения. По мнению авторов [3424], фермент увеличивает популяцию колебательно-возбузденных состояний фермент-субстратного комплекса, не изменяя потенциальной поверхности реакции.
Остаются неясными движущие силы химического превращения. Обычно связь субстрата с ферментом достаточно слаба, тогда как разрыв химической связи требует больших энергетических затрат. Наконец, гидролитические реакции начинаются не с разрыва связи, а с ее образования (атака атома кислорода на карбонильный углерод). Релаксационную концепцию, по-моему, трудно применить к таким процессам.
Представление о наличии у ферментов выделенных "конструктивных" (механических) степеней свободы разрабатывалось также и другими исследователями [3417,3425]. Механизм работы фермента трактовался в них как следствие кон-формационной неравновесности фермента и фермент-субстратного комплекса, возникающей после осуществления первого акта превращения субстрата и сохраняющейся без диссипации энергии до следующего акта катализа.
8.6. Квантово-химическое описание ферментативных реакций
Квантово-химическая теория окислительно-восстановительных реакций [3426] была распространена [3427] на реакции, протекающие с разрывом химических связей, и в дальнейшем - на ферментативные процессы [3384,3395,3428-3432]. в основе этих представлений ~зжит мысль о том, чтп пронес: акткзации звкл*-
чается во флуктуационном изменении ориентации диполей макромолекулы белка и не сопровождается растяжением связи. Реорганизация треды активного центра приводит к перераспределению электронных уровней реагирующих атомов, причем переходному состоянию будут соответствовать примерно одинаковые электронные уровни. В этом состоянии возможен под^арьерный (туннельный) перенос протона.
Таким образом, вероятность элементарного акта реакции зависит от конфор-мационного состояния среды и электронного состояния активного центра фермента :
W = У Ф W , , ,осч
и , а., п а,а а,а' ,
, п,п’
п,п
где п - вероятность того, что до реакции среда характеризуется конформа-ционным состоянием а и электронным состоянием п, a wa а, - вероятность ne-
тг. п*
рехода системы в состояния а' и п'. Общий результат электронно-конформаци-онных взаимодействий заключается в том, что электронная перестройка в ходе реакции влечет за собой изменение кондормации макромолекулы. Трактовка этих явлений на языке теории твердого тела привела [3433] к введению представления о существовании квазичастицы "конформона" (по аналогии с поляроном), включающей электрон и деформацию макромолекулы, энергия которой меньше, чем энергил свободного электрона. Вследствие этого пони кается и барьер реакции.
Эти представления согласуются с так называемым принципом компенсации (дополнительности) [1375], согласно которому изменение конформационной энергии по координате реакции является дополнительным к изменениям химической свободной энергии, вследствие чего суммарное изменение оказывается "сглаженным”.
Детальное описание этих представлений с привлечением математического аппарата квантовой механики выходит за рамки наших задач и содержится в цитированных выше работах.
8.7. "Идеальный” фермент
Изложенное выше показывает, что каталитическое действие фермента может быть, в принципе, обусловлено сродством фермента к субстрату на разных стадиях процесса. Учитывая сродство продукта реакции к ферменту, можно различить [3348,3434] три типа фермент-субстратных взаимодействий (рис. 133) -униформное связывание, когда фермент не дискриминирует субстрат, переходное состояние и продукт и связывает все эти формы практически одинаково, дифференциальное связывание, когда фермент различным образом связывает субстрат и продукт, и связывание (катализ) элементарных стадий, когда фермент связывает переходное состояние более прочно, чем субстрат и продукт. В первом случае оптимальный катализ будет наблюдаться при равенстве активационных барьеров переходного состояния и диссоциации комплекса фермент-продукт (а=Ь). Во втором случае.каталитическая эффективность оказывается максимальной при равенстве уровней свободной энергии комплексов ES и ЕР, т.е. когда равновесие между "внутренними" комплексами близко к единице. Наконец, "иде-
Предыдущая << 1 .. 183 184 185 186 187 188 < 189 > 190 191 192 193 194 195 .. 278 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed