Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Молекулярные механизмы ферментативного катализа




При ферментативных превращениях происходит множество взаимосвязанных процессов и явлений на пути превращения субстрата в продукт биохимической реакции. Механизмы ферментативного катализа определяются природой субстрата и функциональных групп активного центра фермента.

Большую роль в развитии представлений о механизме действия ферментов сыграли классические работы Михаэлиса и Ментен, развивших положение о фермент-субстратных комплексах. Согласно этому положению весь процесс ферментативного катализа описывается простым уравнением:

 

1 2 3 4

E + SESES*EPE + P

где: Е – фермент, S – субстрат, S* – активированный субстрат, Р – продукт реакции.

Процесс ферментативного катализа можно условно разделить на четыре стадии, каждая из которых имеет свои особенности:

1. Диффузия субстрата к ферменту и его стерическое связывание в активном центре (образование нестойкого фермент-субстратного комплекса ЕS). В субстратном центре с помощью слабых взаимодействий связывается та часть молекулы субстрата, которая не подвергается химическим превращениям. Данная стадия, обычно непродолжительная по времени, зависит от концентрации субстрата в среде и скорости его диффузии к активному центру фермента.

2. Изменение субстрата под действием фермента, делающее его доступным для химической реакции. На данной, наиболее медленной по времени стадии, происходит активация субстрата за счёт:

- поляризации химических связей в молекуле субстрата и перераспределения электронной плотности;

- деформации связей, вовлекаемых в реакцию;

- сближения и необходимой взаимной ориентации молекул субстрата.

Молекула субстрата фиксируется в активном центре фермента в напряженной конфигурации, в деформированном состоянии, что приводит к ослаблению прочности химических связей и снижению уровня энергетического барьера. Другими словами происходит образование активированного фермент-субстратного комплекса (ES*). Эта вторая стадия лимитирует скорость всего катализа.

3. Химическая реакция, в ходе которой происходит превращение субстрата в продукт за счёт разрыва и замыкания ковалентных связей.

4. Фермент переходит в исходное состояние с отделением продуктов реакции. Данная непродолжительная стадия определяется скоростью диффузии продуктов в окружающую среду.

В образовании фермент-субстратного комплекса у сложных ферментов принимают участие апофермент и кофермент. При этом субстратный центр располагается обычно на апоферменте, а кофермент принимает участие непосредственно в акте химического превращения субстрата. На последней стадии реакции апофермент и кофермент выделяются в неизменном виде.

Для образования фермент-субстратного комплекса (ES) необходимо соблюдение трех условий, которые и определяют высокую специфичность действия фермента:

1. Структурное соответствие между субстратом и активным центром фермента. Это подобие обеспечивается на уровне третичной структуры фермента, т.е. пространственного расположения функциональных групп активного центра.

2. Электростатическое соответствие активного центра фермента и субстрата, которое обусловлено взаимодействием противоположно заряженных групп.

3. Подвижность третичной структуры фермента – «индуцированное соответствие». Согласно теории вынужденного или индуцированного соответствия каталитически активная конфигурация молекулы фермента может возникать лишь в момент присоединения субстрата в результате его деформирующего воздействия по принципу «рука-перчатка».

 







Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 1358. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.001 сек.) русская версия | украинская версия