В. Эллиот, Д. Эллиот - Биохимия и молекулярная биология (1128701), страница 2
Текст из файла (страница 2)
КТ 1пА', 2,ЗОЗРТ !йА'' 'Ч чакяцук| зтиьз условиям величину ЛС~ называкп стандартнымизмснсниемсвободнойзнсргииданнойреакции где 71 газовая постоянная (3,515 кТ)ж моль ' )С '); и обознача|о~ Л| йг. Заметим, что нскгггорьк физики и хи- Т абсолклная тсмперазура в | радусах Кс|зьвнна мики пред|кмита|о| в качестве стандартногоусловия зна- (298 )С 25" С).
!)ри 25' С В! 2,471) кДж моль '. чение рН 1,О, вместо 7,0. Таким образом, измерив значение Л, можно вычисм' )1зя в|дчис.|сник!тяп |до|и||го измене|0|я | в||бзцзззрпй ноь агличиг|у.Л(Р' и наобпп|п пайгцгюагдя ).взз',е усзойчивый в чашке с чаем, быстро окисляе>ся в организме, как только мы выпиваем цо> чай. Возникает воп- рос: почему реакции. проз екающие в живых клетках, вне их лигю не идут вообще, либо идут с ничтожно малыми скорое>ями" .Новому что в клс>ках онн осущсс>вляю>ся с иомошьн> ферментаз явного ка>ализа.
Природа ферментативного катализа В цростеишем случае фермент(или знзим) зто ката Как работает фермент? Чз обы оз вепн ь на тг>л. вопрос, нам следует понять ириролу химических реакций. Они иротекаки в две стадии. Рассмозрим превращение  — + Р. На первой с>а,>ии исходная молекула претерпевае> опрелелеиныс конформапионные и злекгронныс изменения, которые служаз предпосылкой сс послсдун>ще> о легко> о преобраювания в конечный продукт.
В таком возбужденном состоянии $( (его называю> переходным) молекула сушествусг очень недолго (((! и Аминокислгнные остатки в активном центре устроены 5~ так и расположены таким образом, чтобы стабилизировать распределение >лектронов в цсреходном состоянии. <)Ия ны> уто означает, что активный центр лучше согласован с переходным сосгоянисм, чем с субстратом.
Иными словами, при связывании субстрата в нем возникают напряжезнергяи ния, снятие которых способствует возникновеник~ — — ' активации переходного соспзяния. Суммарный аффект заклк~чается в уменьшении знергии активации, те. приводит к снижению знергетнческого барьера на пуз и реакции (см. рис. 1.1). Однажды образовавшись, переходное соФсрментативная стояние быстро превращается в продукты реакции со ско- ростью, не зависящей от структуры комплекса гб.. ехги например, при репы сносзрукзурных исследованиях гексокип гзы, ко~орла катализируез перенос фосфатиого осыпка с АТР нв изкзкозу В структуре эго~о фермента можно выде ипь два «крылаа, которые при связывании глк1козьз «склады вакзгсян, обрсоуя каз а ил ичсский центр (рис. 1.2, 6)..Ио~ конформационный переход определяе1 специфичиосзысксокиназы к глюкозе.
Сзруктура, козорвя связ3 !каст глюьо3)з 1зо-яиз(имому, ззолжид в изной-то сгепенн связывать и лругие полиолы и даже молекулы воды. В пом случае. исходя из модели «ключ замоюх можно ожильч ь от ь ексокт~а ~ы определенную акзивность в огиошенни других молекул, отличных от гззкзкозьь )!рименительно к воде по означало бы кьчализ гидролиза АГР, В ходе этой каз.алзпической реакции ацильный остаток, входяп(ий в псптидиук> группу, сначала переносится на реакциокиизспособный ~ илроксил серина ОН, а затем на молекулу воды й СО. НН Р, «Епх ОН + Н'-чЕпх -О СО й + НН ' й', (() Епт .
О" СО Р ° Н,Π— Епх -ОН «й СОО + Н' . (2) Разные сериновые протеииазы специфичны к разным пел~илам, но у всех каталитический центр содержит реакционноспособньп) остажж серииа. Механизм действия этих ферментов детально изучен. Скоросз ь ферменз ативного катализа обычно являк г- принимагогдей непосредственное участие в акте ка!влита.
В других случаях ингибитор необратимо ацилируег фермент. 'Это происходит при действии аспирина на циклооксигеназу, которая участвует в биосинтезе простагландинов (подробности см. на с. ! 46). СООН О— О— ЕИ7 ОН ~ [ 2 3 4 б 6 2 Х 9 1О !! рН Цим~оаконелаза Лсиирвп В результате ка ~ абол изма высвобожлаег си свободная знерпзя, которая используется для приведения в действие знергоиотреблягощих анаболических реакций.
Химическое превращение. происходящее с положигельным изменением своболнои знергии, гребуез ее гзрнтока извне, но значение" э6, харакгеризукчпее процесс в целом, должно всегда быль огрицепельным, Кагаболичсские реакции, при которых энергия высвобождасзся, часто назьгвакп экзвзргоническими. а знсргоггогребляк~щие анаболические реакции эндозрг оническими. Слелуез четко различать такие понят ия, как химическая реакция и химическое превращение.т. е. процесс, происходящий в ходе ряда химических реакций. Так, соединение А Здесь можно усмотреть ана.плыло с авызмобилсм, который поднилгается в гору за счег сгорания бензина.
Однако засунув пылакчцес вспро с горщчим пол капот, ггужггого зффеьза не получишь, ибо должен сущссгвовать некий механизлз для передачи вьцзелякщГсйся згзергни ~ орения ог ведра к колесам Точно так же и клетка должна умеешь согзряг агь экэоэргонические и энлозргонические реакции, чтобы разумным образом использовспь энергию, которой иначе сужлено беспояс зно рассеяться в виде тепла. Как зго происходит". Использовать высвобожлак1щееся тепло исвогможно поызму; по в физиологических условиях оно рассеивается. Энергия, высвобождающа- О 11 НΠ— Р— О' Рзза! = е 2 ОН О 11 НΠ— Р— О +Н' 1 ОН т з к айне важно отметин по ни в коем слкчае нельзя ассмаг иват б атное и> а енис ос о- рильных осзагков как обгячный .из олиз ибо и зи гид- ролизе вся вы ел аяся энергия прея ащаегся в бсс- полезное тепло.
Рассмотрим упрошенный механизм. который позволяез «обу кза|ь» энергию химических связей и использова~ь ее для совершения полезной работы. Что такое нмакроэргический фосфатв? Внузриклезочные соединения, содержащие фосфорильиые остатки, можно разделить на две группы «Низкоигсрг сз ичсе кисл, при пороли зс коз орых ло неорг аничсслого фосфаза (Р,) отрицательное изменение свободной 1!'=" НΠ— Р— О чН' 1 О 11рк = а.з Π— Р— О +Н Неорганический фосфат. этернфнцированный органическим спирзом, называют фосфоэфиром. кО Спирт + К вЂ” Π— Р— О О Фосфоэфир — Р— О О Неорганический фосфат (Р() усреднены ло свойствам, поги ому протон пе связан с каким-то определенным атомом кислорода, что автолзатически приводит к увеличению энтропии.
На приведенной ниже схеме гз' обозначает частичный отрицательный заряд (гз" означал бы частичнгай положительный заряд). О ь .. ь О= — Р— —:-'- ΠΠ— Р— О ~: — '. О При гидролизе такого фосфоэфира вез(ичина Лбг' составляет около - (2,5 кДж моль '. это означаез( что равновесие реакции сильно сдвину1о в сторону образования продуктов гидролнза и обратная реакция внутри О ~! ННг . НН вЂ” Р-О + НзО г ~'С ! О нн я Ггамглввафогфп О !! Ннг Ннг г НΠ— Р— О ! О нн гг ь' а' г руноув, ко юрая далее трансооргируешя к месту погреблення энергии лля совершения работы.
Ясно, ч го такая группа не сушесгяует сама но себе, а является частью молекулы и перемешается вместе с ней. Возникасз нижеслсдуюнггги вопрос... Что в клетке служит переносчиком фосфорильной группы7 !давным нереносчнком фосфорнльной группы являегся аденозинмонофосфат ЛМР, структура которого изображена на рис. !.6. ЛМР, несущий еше одну фосфорнльную г руопу, называггэт аденознндифосфатом — ЛВР В каящь!й данный моменз. любая клетка содержгп небольшое количес! во АТР ко!ороси сй хвагаег лишь на корстгкое время.
Ни АГР, ни АОР, ни АМР, молекул!а которых заряжень!, ие могут спонтанно диффундировать черо! клеточную мембрану (см. главу 3). Поззому каждая клетка вынуждена сама вырабазывпь АТ)', поддерживая его быстрый кругооборо~, включающий гидролиз АГР до АОР и фосфа!а и поаюлую!ций ресинтез АП' из зтих соединений. С учетом изложенного, мы можем модифицировать схему, представленную на рис. 1.5 (рис. 1 7).
Яд цианид в основном блокирует вну-гриклеточный ресищез А Р, и смерзь нас!упае! по пи мгновенноо из-за его, ч.го знергопотрсбляющис процессы осга- Реакция 1 ХОН + АМР -СР)-(Р) — ~ Х (Р) г АМР-ГР). Реакция 2: Х.(Р) я УН вЂ” я Х вЂ” У я Р,. Сумма !ь2. ХОН я УН ь АМР— Сру ГР) — з Х. -У я АМР СР! я Р, . Результирукзщее значение Лгун здесь должно быль арифмезической суммой величин Лб»г, соотвегствук>щих реакциям ! и 2. !1оскольку Л6л для реакции Х ОН -. У'Н -о Х У ь Н,О составляет 12,5 к,'(ж моль ', а для !илролиза АТ Р (АТР Н,Π— э А!ЭР - Р,) Лбк =- 30,5 кДж моль '. резулыирующее значение Лбж — 1Х,О кДж . люль '.
Это означает, что суммарный природа исглзльзует более гффективный знсрг етическцй трюк: от Л ГР гмщсплястся не одна, а лвс фосфагныс г руиныы. Блш оларя чему отрицгп ельное изменение ЬГг столь велико, что зги процессы протеканзт ло полного завершения и совершенно необратимы. Как но лосзигасгся, мы покажем, опять-гаки, на примере зой же реакции ХОНч Ъ'Н вЂ” гХ 'г 'Н,ог.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
