2 (1125755), страница 20
Текст из файла (страница 20)
ПБНТИДЫ, БЕЛКИ И ФГРХЕИТЫ Р н с. 20-7. Модель, нзобрижающан тгетииную етрунтуру фермента лнвонннллорндв гугтанввлена в результате иредаарятельного исследования методам рентгена. структурного инвлнзв). сФерой теааого ииетя обоэвэчея иоа тяжелого иэтэлйх обрвэдюгияа каиилеке, бгрвгиеией бглага иэетэ иэобрэ» хог иолвиеитидайа иеаи бегэггэ. ным источником сведений о структуре белков, приводит ко все большим успехам в установлении деталей структуры. Например, на ранних стадиях исследования структуры железосодержащего белка многлобина достигнутое разрешение составляло б А, что не позволяло увидеть индивидуальные атомы, по указывало на скрутениую форму пептидных цепей, Обвивающих матрицу, состоящую нз молекул воды (т.
е. давало возможность установить третичную структуру). Увеличение разрешения до 2А позволило установить положение большинства индивидуальных аминокислот, основываясь па форме содержащихся в иих заместителей (первтгчиая и вторичнаи структуры). На рис. 20-7 приведена фотография, показываюнтая распределение вещества в ферменте лнзоциме, полученная иа ранней стадии установления структуры зтого соединения методом дифракцщг рентгеновских лучей. Биологические функции белков искл|очительио разнообразны.
Некоторые нз нпх обладают свойствами гормонов, регулирукхцих различные процессы обмена веществ Тнапрнмер, инсулин несет ответственность за поддержание уровня сахара в крови); другие 128 ГЛАВА Ы АминОкислОты, пептиды, валки и ФБРменты !29 белки действуют' как катализаторы (ферменты) биологических процессов, и, наконец, ряд белков является биологическим строитель»ым материалом (например, коллагеп соединительных тканей и кератии волос), Выше уже бь1ли упомянуты свойства гемоглобина млекопитающих как переносчика кислорода (у пзн11»рных аналогичные функции выполняют медьсодержащие белки, называемые гемоцианиначп).
Функция некоторых белков крови заключается в абра»а»эпин антитез, обусловливающих сопротивляемость к забалеваи шм, а так называемые нуклеопратенды входят в качестве важной составной части в гены, которые несут к себе наследственную информацию и передают ее в процессе деления клетки. Вирусы, например »прус табачной мозаики, состоят яз нуклеопротеидов, заключенных в белковую оболочку. Структура многих вирусов настолько регулярна, чга они могут быть получены в виде отлична образованных кристаллов. Вирус функционирует, проникая в клетки хозяина и представляя такую гене1ическую информацию, которая нарушает нармальиу1а деятельность клетки и вынуждает клеточные ферменты синтезировать все новые вирусные частицы. 20-8.
Ферменты Очень большая группа белков обладает фермеитативной активностью; это означает, что такие белки способны катализировать строго определенные органические и даже неорганические реакции. Каталптнческая активность и спец»фичяасть действия большинства ферментов исключительно велики, н практически все биохимические реакция происходят прн посредстве ферментов, каждый нз которых обычно строго специализирован для выполнения определенной задачи.
Ничто, по-видимому, не предоставлено на волю случая; даже )становление равновесия двуокиси углерода с водой происходит с помощью фермента, называемого ангидразой угольной кислоты Ф. Чувствительные к окислению биохимические вещества защищаются от действия перекиси водорода в высшей степе»н эффективными фер« ментами (например, каталазой, которая превращает перекись водорода в воду). Многие ферменты представляют собой вполне индивидуальные вещества, которые могут кристаллизоваться и обладают точно воспроизводимыми физическими свойствами н каталитической активностью.
Почти все анн при сильном нагревании денатурируются и теряют активность. Мы не будем пытаться систематизировать ферменты и их функции н рассмотрим вместо этого вопросы, связанные с действием типичного протеолитнческого (расщепляю- щего белки) фермента, и-хнмотрипсина. Затем будут рассмотрены ' Назэа»вя иног»к фгряентоэ строятся путем добавления суффикса -чза е слову 1»ля словэмх указмэавщему ип тип «арыентативяай активности. Так, эстерази гихролизуют сла'кные эфиры, рехунтаэы кэгалэзяру~от аосстакчвлеаке и т, 1ь сочетания ферментов с кофермеитами и, наконец, генетический код, функционирующий при делении клеток.
и-Хнмотрипсин представляет собой иротеолитнческий фермент с молекулярной массой 25 000, обладающий весьма широким диапазоном действия при каталитическом ускорении гидролиза карбоксильных производных — амидов, сложных эфиров, гидразндав и г. д. Он действует и на обычные эфиры, например на л-нитрофеиилацетат, но его эффективность особенна велика в случае производных ацилированяых а-аминокислот. Химатрнпсин может атаковать середину пептидиой цепи в противоположность различным амина- и карбокснпеятидазам, которые способны вызвать гидролиэ только Р1- и С-концевых кислот соответственна, Химотрипсин образуется в поджелудочной железе и играет важную роль в процессе пищеварения, способствуя гидролизу белков в пищеварительном тракте.
Иитересная особенность химотрипснна заключается в том, каким образом клетки поджелудочной железы вырабатывают его в неактивной форме, вследствие чего фермент не имеет возможности атаковать окружшощие белки, Его предшественник, носящий название хяматрипсипогена, превращается в химотрипсин при гидролитическам отщеплении двух дипептидов, которое происходит под влиянием других ферментов, например трипсина или пепсина, Естественна возникает вопрос, что удерживает молекулы пратеолитических ферментов типа химотрипсина от того, чтобы вызвать гидролкз себе подобных.
Несмотря на образование мо~екуламн химотрипсииа ассоциативных комплексов друг с другам, гидролитическае расщепление ие происходит, причиной чего ~1агут быть пространственные препятствия нли какие-та другие структурные факторы. Существенно в этой связи, что химотрипсин ,пакует денатурированные белки более эффективно, чем иативиые с их строго определенным образом изогнутыми цепямн; возможно, чга именно этот последний фактор предотвращает самадеструкцню. Последовательность аминокислот в хнмотрипсине устанавливается в настоящее время с помощью методов, описанных выше для инсулина; способ, которым закручены и согнуты цепи, будет повидимому, установлен методом рентгенаструктуриаго анализа, как это было сделано для миоглобина.
К моменту написания этой книги исследование структуры хнмотрнпсиногена достигло стадии, аналогичной. тай, которая для случая лизоцима представлена на рис, 20-7, Механизм катализа химотрипсннам гядролиза пептидов н других карбоксильных производных до настоящего времени неизвес- '1ЕН, Однако много ценных сведений было получено иа базе изучения скоростей реакций при использовании разлкчных субстра~оп, особенно в присутствии соединений, подавляющих каталитичссйую активность путем образования комплексов с активными рн»чкамн фермента, в результате чего предотвращается контакт с раагептзми, являющимися истинным объектом катализа. 6 га низ глава 2Р (:К-";, о=с Манов попппчзн гРуппа О=с полее полярная иэуппа 29-9, Коферменты Упралелеяпе ЛО-л4. ?(зной вывод атнасигельна харакгерз активных участков а-хнматрнпсппз можно сделать нз осиаззнни того факта, чта отрицательно зари- жепные ингибиторы менее эффективны прп падааленпи каталптической активности щщо с!»»рмч»жз, чеы нейтральные малек! лы са с»руст»рай того же типа? Не вызывает сомнений, что катализ химотрнпсином (как и многи»ж другими ферментами) включает стадию образования комплекса (комплекса ферме!ЕŠ— субстрат) и затем стадию разрыва связей.
Исследование, проведенное на примере и-ннтрофенилацетатп, позволяет предполо»кнть, что комплекс гидролнзуется в две стадии. На парной стадии о1пзс?1лзетсн л-нитрофепол и образуется ацетилнропзиный химотрниснн, который вассы реагирует с водой, что приводит к образованию уксусной кислоты, прежде чезс сможет начаться гидролиз др;гоч молекулы 1»-интрофеиилззсетлта. р(акззаио, что ьал,чая моле!юла хита»1 рипсииз реагпрбет с одной модессулой диитои! соислфгс»рфосс!»згп ((Х(, причем образуется фермент, полностью чти пивший окп»зиость.
Полный гидролиз фермента указывает па то. Но фосфор связан с серииом (Х); зто было интерпретировано как свидетельство Б пользу того, чтосерии является непосредственной составной частью активного участка фермента, О -НР и-Хпмагр»юсин (-((ОН»)»ОНО!»Р — Р— » аезптизаый фермент — » ' 1х О и„о — (!СН»)х( НО(,Р -Π— СН»ОН вЂ” ОО»Н х ЦН» Химотриисин содержит серу, ио тп ее час"гь, которая находится в форме цистиповых связей, по-видимому.;ш з:злит непосредственно в состав активного участка. Однако ц?цтиисвые связи, по всей вероятности, чграют важную роль, определяя то, каким образом фермент изгибается вокруг субстрата. Данные последнего времени говорит о том, что один из двух остатков метионина в химотрипсине может входить в состав активного участка, возможно, иа второй стадии процесса.
Уяралапение ХО-Ж Пратеолнтачссхпй ферыгиг папаиа атлн жется от ахимотрипспна там,э»топ пем пястенп (илз его лабкльное производное! входит а состав актавпаго участхэ. Фермюгг деззхгианруется соединениями, образующими комплексы с группзпн — ЬН,илп рсагируюпсама с ппмп; зктпаносгь зосстзнавлиаается в результате рсанций, которые должны приводить к регенерации 8Н-групп. Предложите схематнчгсннй механизм разрыва пецтиднои цепи прн действии пз. панна, саотаетсга?иащнй гниотезе, согласно которон пзаамн, хотя он ьюжет и, не содержатьсаабадаых ЗН-групп, легко реагирует с паном Нй»10, абра»уз соснине.
ние типа цЬНЕК. Аминокислоты, пяптцды, Белки и ФРРменты Одна из наиболее цнтереспыт особенностей папаниа состоит а там, что а нем Голее чем !ОО нз общего Числа аминокислот, равного !85, может бьаь отщеплецо с а: мощью амннапептндззы, па остающийся фрагмент все еще обладает значитсль. аой фармептатазной активностью. Ценные сведения о характере дырин», которую заполняет собой субстрат, огда ан подвергается атаке фермантоы, были получены прп изучении алнання, которое оказывает аарьпроаанпе заместйтелай а субстратах. Несмотря на то что «гераоспецпфнчнасть а-хпматрипсина относительна, ан обычно каталнзпрует гнд- ~ алпз пронзаодпых с-аминокислот более аффективно.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
