АКТИВНІ ЦЕНТРИ ФЕРМЕНТОВ

Ферменти діють тільки при прямому контакті з перетворюється субстратом, тому необхідною стадією процесу, що каталізує ферментом (ферментативного перетворення), є утворення комплексу ферменту з субстратом або субстратами. У комплексі білок-фермент розрізняють активний центр (А), т. Е. Місце в просторову структуру ферменту, з яким зв'язується субстрат (5) (рис. 4.2). Селективність дії ферментів визначається високою виборчої здатністю субстрату дізнаватися його активний центр. Частина активного центру, відповідального за селективне зв'язування, іноді називають адсорбційним центром ферменту. Ту частину активного центру, яка бере безпосередню участь в каталітичному процесі, називають каталітичним центром. Ці два центри можуть перекриватися.

Крім активного центру, у ферментів є регуляторний (аллостерічеський) центр, який в молекулі ферменту просторово розділений з активним центром. Речовини, що зв'язуються з аллостерическим центром, називають аллостеріческого ефекторами. Вони через аллостерічеський центр впливають на функцію активного центру. Аллостерічеськіє Ефектори називаються або позитивними (активатори), або негативними (інгібітори).

Схематичне зображення ферментних структур

Мал. 4.2. Схематичне зображення ферментних структур:

А - активний центр; S - субстрат; R - регуляторний або аллостерічеський центр; 1 - каталітичний ділянку; 2 - контактні ділянки; 3 - кофактор (кофермент)

Зазвичай активний центр утворюється з 12-16 амінокислотних залишків поліпептидного ланцюга. Амінокислоти, що формують активний центр, знаходяться в різних місцях поліпептидного ланцюга, нерідко на протилежних кінцях. При просторової укладанні вони зближуються і утворюють активний центр.

Приблизно третина амінокислот ферментного білка прямо або побічно бере участь в роботі активного центру. У простих ферментів роль функціональних груп контактного і каталітичного ділянок активного центру виконують тільки бічні радикали амінокислот. У складних ферментів головну роль в цих процесах виконують кофактор.

В каталізі беруть участь наступні функціональні групи ферментів:

  • • СООН-групи дикарбонових амінокислот і кінцеві СООН-групи поліпептидного ланцюга;
  • • NH 2 -rpynnbi лізину і кінцеві Ин 2 -групи поліпептидного ланцюга;
  • • гуанідинового групи аргініну;
  • • індольні триптофану;
  • • імідазольного гистидина;
  • • ОН-групи серину і треоніну;
  • • SH-групи цистеїну і дисульфідні цистину;
  • • тіоефірние групи метіоніну;
  • • фенольні групи тирозину;
  • • гідрофобні ланцюги аліфатичних амінокислот і ароматичне кільце фенілаланіну.

Наприклад, фермент панкреатическая рибонуклеаза каталізує двустадийному гідроліз фосфодіефірних зв'язків в РНК, подібний в загальних рисах з лужним гідролізом цих зв'язків. На першій стадії відбувається внутримолекулярная атака атома Р на 2'-ОН-групу примикає з боку З'-кисневого атома залишку рибози з утворенням циклічного 2 ', 3'-фосфату і розривом межнуклеотидной зв'язку. На другій стадії відбувається гідроліз пятичленного фосфодіефірнимі циклу.

Процес, зображений нижче, представляє приклад гідролізу одного з найпростіших субстратів рибонуклеази - уріді- ліл- (3 '-> 5') - аденозину.

Білок, який в даному випадку сам по собі є ферментом і не вимагає участі додаткових кофакторів, виконує дві основні функції: дізнається специфічний субстрат, орієнтуючи його в складі комплексу потрібним чином відносно імідазольних кілець двох залишків гістидину, і здійснює за допомогою цих двох залишків, які формують каталітичний центр ферменту, загальний кислотний і основний каталіз на обох стадіях гідролізу. Ці функції - найбільш загальні для всіх білків, які є ферментами або входять до їх складу.

Крім кислотно-основного каталізу білки в окремих випадках можуть здійснювати нуклеофільний каталіз.

Використовуючи математичну символіку, загальна будова ферментів можна представити таким чином:

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >