Физиология растений - Лебедев С.И.
ISBN 5-10-000574-2
Скачать (прямая ссылка):
Ряд ферментов активируются в присутствии соединений, содержащих сульфгидрильную группу (—SH), например цистеии и глутатиои. Ингибиторами многих ферментов являются фтористый натрий, который тормозит ферментативные процессы углеводного обмена, фенилгидразин, угнетающий действие амн-нофераз, синильная кислота — ингибитор ряда ферментов, которые содержат в активной группе железо (каталаза) или медь (тирозиназа). Кроме того, установлено, что соединение некоторых ферментов с белками протопласта приводит к утрате их активности и, наоборот, высвобождение фермента из соединений с белками восстанавливает его каталитическую активность.
В цитоплазме растительной клетки путем связывания ферментов на пластидах, митохондриях и микросомах изменяется активность и направленность их действия.
Примером химического строения ферментов может служить рибонуклеаза. Первый ферментный белок, первичная структура которого была определена в 1960—1962 гг.,— рибонуклеаза — фермент, катализирующий расщепление рибонуклеиновой кислоты, В 1969 г. осуществлен его химический синтез. Молекулярная масса кристаллической рибонуклеазы равна 13 683. Поли-пептидная цепь этого фермента состоит из 124 аминокислотных остатков и четырех дисульфидных мостиков, которые, по-видимому, связывают между собой отдельные участки полипептид-ной цепи рибонуклеазы и поддерживают третичную структуру белка. Концевыми аминокислотами рибонуклеазы являются лизин и валин. Установлено, что каталитическая активность рибонуклеазы зависит главным образом от наличия в ней двух гистидиновых остатков, а молекула фермента свернута таким образом, что эти два аминокислотных остатка — один в начале, другой в конце полипептидной цепи — оказываются в непосредственной близости один от другого. Если блокировать свободную аминогруппу остатка лизина, то также происходит полная потеря каталитической активности фермента. Это свидетельствует о том, что ферментативные свойства рибонуклеазы, а также других ферментов зависят от структуры определенных участков полипептидной цепи и их взаимодействия, т. е. от структуры активного центра фермента.
Известно более 2000 ферментов. Многие из них получены в очищенном виде и около 150 — в кристаллическом. Первый фермент в кристаллическом виде — уреаза — был выделен из бобов сои американским биологом Д. Самнером в 1926 г. Все известные до настоящего времени ферменты являютбя белковыми веществами. Однако химическое строение их изучено еще недостаточно, Классифицируют ферменты по характеру действия.
В органической химии различают три основных типа химических реакций: замещение, отщепление и присоединение. Из них наиболее распространена реакция замещения, которая происходит по уравнению
В ферментативных процессах преобладают реакции переноса различных групп атомов, которым соответствует уравнение:
л-----В
ав ¦+¦ CU
— АС + BD
исходные
№шесша
С---------О
переходное соскишие; ah л ипнмй К'ОКПГИ'КЧГ
продукты
реакции
В реакциях такого типа одновременно с переносом группы В на D и С на А происходит обмен группами в исходных веществах (в субстрате)—реакции двойного замещения. К ним относятся многочисленные реакции гидролиза или фосфоролиза, в которых осуществляется перенос группы В молекулы субстрата на остаток воды D (D = OH) или фосфорной кислоты. Различные реакции переноса или двойного обмена, преобладающие в биохимических процессах, идут с меньшей суммарной затратой энергии, чем простые реакции замещения.
К группе ферментативных реакций переноса атомных группировок относится специфическая и довольно важная группа окислительно-восстановительных реакций. В биохимических процессах встречаются такие же реакции, как и в органической химии,— реакции отщепления и присоединения.
Единицей (Е) любого фермента называется то количество его, которое при данных условиях катализирует превращение одного микромоля субстрата за 1 мин или одного микроэквивалента затронутых реакцией групп молекул. Определение активности ферментов основывается на начальной скорости реакции, так как вследствие образования ингибирующих продуктов или обратного действия реакции скорость ее заметно снижается. Концентрацию фермента в растворе выражают в единицах активности на 1 мл раствора.
Удельная активность фермента определяется в
, ^ /' МОЛЬ \
единицах его на 1 мг белка ------------ , а молекулярная
V мин-мг
активность соответствует количеству единиц в одном микромоле фермента, т. е. количеству молекул субстрата, которые превращаются за 1 мин одной молекулой фермента.
Международный биохимический союз рекомендует новую единицу — катал, показывающую количество фермента, которое катализирует превращение 1 моля субстрата в продукт за 1 с.
Если фермент имеет простетическую группу или каталитический (активный) центр, то его каталитическую силу и активность этого центра выражают количеством молекул субстрата, которые превращаются за 1 мин одним каталитическим, центром.
