Ферменты 2 - Диксон М.
Скачать (прямая ссылка):
инверсии можно судить, как протекает реакция - в одну или две стадии.
Используя дейтериевую метку, можно установить, в какой форме происходит
перенос восстановительных эквивалентов, и определить взаимное
расположение донора и акцептора в ходе окислительновосстановительных
реакций. Свидетельства в пользу того, что реакция протекает по механизму
двухстадийного переноса, могут быть получены путем кинетических
исследований.
При изучении ферментов, активируемых металлами (например, Zn, Mg, Со),
ценную информацию о механизме реакции может дать определение расстояний
между атомом металла и ядром данного атома субстрата, а также сведения об
изменении этих расстояний при взаимодействии субстрата с ферментом
[3158]. "Эффективным методом установления расстояния между атомом металла
и субстратом в соответствующих комплексах с ферментом является
определение влияния парамагнитного иона металла переходной группы на
время продольной релаксации ядра со спином */2 в молекуле субстрата".
Такими ядрами могут служить 'Н, 31Р, 13С и 19F; на основании полученных
данных Милдван предлагает схемы вероятных механизмов действия ал-
когольдегидрогеназы (КФ 1.1.1.1) [4324], пируваткиназы
(КФ 2.7.1.40) [3156, 3158], креатинкиназы (КФ 2.7.3.2) [3156],
фосфоглюкомутазы (КФ 2.7.5.1) [1356], щелочной фосфатазы (КФ 3.1.3.1)
[3156], фруктозо-бисфосфатазы (КФ 3.1.3.11)
[3156], АТРазы С(Na++K+)-активируемой] (КФ 3.6.1.3) [3156],
фосфоенолпируват-карбоксилазы (КФ 4.1.1.31) [3156], аконитат-гидратазы
(КФ 4.2.1.3) [4900], манделатрацемазы (КФ 5.1.2.2) [2929], енолазы (КФ
4.2.1.11) [3158, 3486], ДНК-полимеразы (КФ 2.7.7.7) [4323] и
пируваткарбоксилазы (КФ 6.4.1.1) [1482].
Едва ли нужно говорить о том, что ни один из ферментов не изучен столь
подробно, как это предусматривается приведенным выше перечнем возможных
путей исследования, и мы еще далеки от полного понимания механизма
катализа, осуществляемого каким-либо ферментом. Приходится признать, что
исключительно высокая каталитическая активность многих ферментов еще не
получила объяснения. Ясно также, что никакого общего механизма
ферментативного катализа не существует, напротив, имеется значительное
число разных механизмов.
Далее мы рассмотрим вопросы, касающиеся механизма действия различных
классов ферментов (в той последовательности, в которой они приведены в
Списке ферментов), а также соответствующие методы их исследования.
Механизм действия ферментов
407
ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ
Этот класс, наиболее обширный из числа представленных в Списке, включает
ферменты, катализирующие реакции между двумя субстратами, из которых один
(часто называемый донором) восстанавливает (т. е. при этом сам
окисляется) другой (акцептор). Термины "донор" и "акцептор" введены
потому, что реакция по существу является реакцией переноса
восстановительных эквивалентов (обычно двух) от одного субстрата к
другому; эти термины используют применительно к различным формам переноса
восстановительных эквивалентов (например, при переносе атомов водорода,
электронов, гидрид-ионов и т. д.). Очень часто при окислении донора
происходит превращение
•-СНОН-группы в^)С=0-группу или -СНг-СНг-группы в
-СН-СН-группу в результате отщепления двух атомов водорода. Другими
словами, суммарная реакция является реакцией дегидрирования донора, и
соответствующий фермент называется дегидрогеназой, а общее уравнение
реакции может быть записано в следующем виде:
АН, + Вч=±А + ВН2. (7.1)
Донор Акцептор
Многие из этих реакций являются обратимыми, что затрудняет наименование
индивидуальных ферментов, поскольку в качестве главного можно выбрать
любое из направлений реакции и донором можно считать либо АН2, либо ВН2.
Обычно, однако, фермент специфичен преимущественно к одному из реактантов
в обеих формах (например, АН2 и А); этот реактант и рассматривается как
собственно субстрат. Другой реактант (В и ВНг) является обычно
относительно неспецифичным в том смысле, что он может взаимодействовать
сходным образом с рядом разных ферментов. Выбирая название для фермента,
в таком случае основываются на наименовании специфического субстрата, и
фер-тиент называют "АН2-дегидрогеназа". В немногих случаях, особенно
когда равновесие сильно смещено влево, за основу берут обратное
направление реакции, и фермент несколько условно называют "А-редуктаза".
В прошлом широкая дискуссия, связанная с действием окси-доредуктаз,
касалась главным образом вопроса о форме перено--са восстановительных
эквивалентов от донора к акцептору, т. е. вопроса о том, как следует
говорить, - "перенос электронов" или "перенос водорода". Ясно, что
суммарная реакция (7.1) является реакцией переноса водорода, однако не
следует полагать, что •окислительно-восстановительный процесс
осуществляется именно путем переноса такого типа. Часто необоснованно
предполагают, "Что суммарная реакция отражает механизм процесса, хотя в
дей-
408
Глава 7
ствительности она ничего не говорит об истинном механизме промежуточных
