Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Одним из наиболее полулярных химических приемов является обрзботка глутаровым альдегидом смеси фермента и 'полимерного носителя, содержап<его аминогруппы. При этом молекулы глутарового сльдегида образуют основа- ниЯ Шиффа с аминогруппами белка (в первую очоредь с-аминегруппами остатков "изина) и носителя которые далее могут быть восстановлены до соответствующих аминов О Йн + с — !сн 1- +нн -йопимер е-н сн-!Снг!л-сн н — полимер г . гзч г Н Е-ЙН-(Снз)Г-Н Н-Полимер К носителям, содержащим карбоксильные группы, фермент может быть при— оединен путем обработки каким-либо растворимым в воде карбодиимидом, на"ример (в4), что приводит к образованию амидной связи с аминогруппами белка: невменение нухлелэ н медицине и сельском хозяйстве разработана в и вту< в институте цитологии н гине нлв пея пухов<<яством ахадсмнха РАН Р.И Сллгаенка Задачи -Оос нн,, 6 СНз 1Н-1сн,);с сн — сн / с — н — сн ОУ ! СООН снз с,н,сн,со-нн-сн-нс с с„ ~с он сн г,н, сн,ооон ЯузЛ у " 'соон н,с Е-йн + ООС-Оалимер + М С Н-СН СНг-Н О— г г + 94 нзс у Е-НН-СΠ— Ооа ер + НН-~-НН-СН СН-Й О г г +~ у"- Поскольку у белков, как правило, имеется несколько однотипных амннокнслотных остатков, в частности и остатков лизина, то разные молекулы фермента оказываются связанными с носителем через разные аминокислотные остатки.
Если такой остаток расположен вблизи активного центра фермента или даже в самом активном центре, нммобилизация может привести к частичной илн полной потере каталитической активности. Если же иммобилизация прошла по участку, удаленному от активного центра, то активность у фермента чаще всего остается, Поэтому в целом значительная часть иммобилнзованных молекул частично или полностью сохраняет способность катализировать ферментативное превращение и наблюдается лишь падение суммарной активности фермента, ковалентно связанного с полимерным носителем. В связи с этим важной задачей является выбор такого типа иммобилизации, который приводит к наименьшим потерям активности. В качестве примера реализованного с помощью иммобилизованных ферментов технологического процесса можно привести получение глюкоза-фруктозного сиропа из кукурузного крахмала.
Этот сироп широко спользуется для получения кондитерских изделий. Процесс осуществляется с помощью трех иммобилизованных ферментов: а-амилазы, катализирующей гидролиз крахмала до олиго. сахаридов небольшой длины, алгилоглюхазидазм, с помощью которой эти олнгосахариды гидролизуются до глюкозы, и глюхозаизолгеразы', которая превращает глюкозу в равновесную смесь глюкозы и фруктозы. Второй пример — получение б-ажиизпенииилланоазй кислоты из природного пенициллина О (бензилпенициллина) ' с помощью иммобилизованной аениииллииалгидазм. Образующаяся 6-аминопеннциллановая кислота используется как сырье для получения широкого спектра полусинтетических пенициллинов, в том числе таких, которые действуют на микроорганизмы, устойчивые к природным пенициллинам.
Этот пример особенно наглядно демонстрирует достоинство ферментативных методов, поскольку в дзя нем случае в результате высокой специфичности фермента удается гидролизовать ~Этот Фермент по рекомендованной номенклатуре называется кснлазоизомеразои, пас амндную связь Разуем]ю экзоциклической амино пой, существенно менее устойчивую амидн связь в Применени е иммо илпзованных ф ряде случаев предпочтительным ферментов вместо раство имы р ых оказалось в медицинских препаратов. Такие п е тельным и прн испольаовании фе х ферментов в качестве удерживаются в организме (обл т в, акне препараты в силу большей сто устойчивости дольше можно создавать разнооб вань ме о ладают пролонгированным е р действием).
Кроме того, азноо разные удобные для применения озмы т тов. Например, иммобилизация ия формы таких ферменизация протеаз на целлюлозе позволя дающие протеолитической а ляет получать облаи активностью повязки и тампон использовании таких фе тампоны, что удобно прн ких ферментов для заживления зап, тканей. ких фе рап, язв и прочих поражений 4лЬ Изобразите схем и ев а у р ращения тирозина в адреналия. К ферменты, катализи ю и ре ия. К каким классам относятся рующие отдельные стадии? Найдите их в табли е 4.2. Каков механизм и х в та ице Ферментов.
изм превращения 0-глюкуроната в Ь-и онат? относится фермент, осущ ре в -ипуронат. К какому классу фермента. осуществляющий это прев ащевие? осущ ре р . Дайте рациональнее название 4.3. Известно, что б-ам ннопенициллановая кислота яаляегсл п и ником синтеза пеницилли . О яегсл природным предшественллинав. Она синтезируется из 1 о-амин 1 валина. Промежут очным соединением в з о-амнноалипината, Ь-цистеина и синтезе является изопеницпллин Х: К каким класс ам относятся ферменты, катализи ю ие хяслогы? тализирующие синтез 6-амннапенициллановай 4.4, мз б .. Изобразите схему синтеза панта б-аленина, Найдите по табл геновой кислоты из а-кето изавалерага, формиата н по т ице ферменты, катализирующие ат ззнготеновой кислоты и се ие отдельные стадии синтеза 4.5. ты и се дальнейшего превращения в И л.
ты и се кофермент л. .. Изобразите полную схему взаимоп е щдрофолата мопревращений одпоуглеродных производных тст дрофолата с учетом образования э'10-Фа -ТИР 0-Фарина- из форлшага и ТИР. дных тетра- ГЛАВА 5 МАТРИЧНЫЙ БИОСИНТЕЗ БИОПОЛИМЕРОВ Главным отличием биосинтеза белков и нуклеиновых кислот от других биохимических превращений является участие в каждом акте удлинения синтезируемой цепи полимера наряду с соответствующим ферментом и субстратами [растущей полимерной цепью и очередным, присоединяемым мономером) специальной молекулы нуклеиновой кислоты, с помощью которой в этом акте отбирается один из альтернативных мономеров. Эта нуклеиновая кислота может рассматриваться как линейная последовательность кодирующих элементов, которыми в случае биосинтеза ДНК и РНК являются отдельные нуклеотидные звенья, а в случае биосинтеза белка — тринуклеотиды, кодоны информационной РНК.
На ранних этапах исследований и обсуждений путей построения новых молекул ДНК и РНК по информации, содержащейся в последовательности нуклеотндов ДНК, а затем и построения новых полипептидпых цепей по информации, содержащейся в молекулах информационной РНК, этн процессы сравнивали с получением отпечатков с типографских матриц. Поэтому запрограммированный с помощью нуклеиновых кислот процесс сборки новых цепей биополимеров называют жапгричкыж биосикглеэож, а сами молекулы нуклеиновых кислот, используе.
мые как программы в матричном биосинтезе,— жаглрикажи. Как будет видно прн рассмотрении конкретных биохимических механизмов биосинтеза белков и нуклеиновых кислот, этот термин не вполне удачен. Реально системы, в которых происходит синтез биополимеров с нерегулярнык запрограммированным чередованием мономерных остатков, функционируют таким образом, что несущая информацию нуклеиновая кислота протягивается через некоторое "считывающее устройство" — полимеразу нуклеиновых кислот нлк рибосому.
Более корректным было бы сравнение таких систем не с типографской матрицей, а с магнитофоном, мимо головки которого проходит лента с записанной на ней информацией. Тем не менее термин "матричный биосинтез" в настоящее время общепринят. 5.1. ДНК вЂ” ОСНОВНОЙ НОСИТЕЛЬ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ИНФОРМАЦИИ Как уже говорилось в 6 1.1, ДНК является первичным носителем наследственной информации у всех живых организмов. Это означает, что в структуре моле кул ДНК организма записана в виде последовательности нуклеотидов вся прог рамма, необходимая для жизнедеятельности клетки, ее реакции на различима внешние сигналы, ее развития в случае, если опа подлежит дифференцировке, ес попгото~~ик к поекгтокшемг лелеггкго иго а ~ лью ГГЫК аида г~ » * * ~кы- Т а б л и ц а 5.1. Размеры ДНК некоторых представителей прокариот и зукарнот Источники ДНК Источники ДНК Число пар основанн Число пар нуклеотидов Бкрусы н бактериофаги БУ40 бактсриофаг Т4 бактериофаг Т7 Эукариоты: дрожжи дрозофила чгловек 13 500 000 105 000 000 2 900 000 000 5100 110 000 39 936 120 000 +190 000 Бактерии: кккоплазма Бес1гег1сйа со11 Хлоропласты Митохондрии; человека дрожжей 760 000 4 000 000 16 569 84 000 Несмотря на то, что нуклеиновые кислоты были открыты более ста лет назад, "" фундаментальная роль как носителей наследственной информации была осознана лишь в середине ХХ в.
Решающее значение для этого имели результаты, "олученные Эвери с сотр. и опубликованные в 1944 г. Было показано, что ДНК нз убитых клеток бактерий 91р1ососсиэ рпеиаотгбае, вызывающих пневмоз"'о, при помещении ее в среду с непатогенными, т. е. не способными вызывать в"Фекцию, бактериями того же вида превращает (трансформирует) часть клеток "патогенные При этом трансформированные клетки передают свойство паюгензости следующим поколениям, т. е. с помощью дНК в них вводится новая насле- кк структурами, образованными комплементарными последовательностями нуклеотидов (см.
~ 3.7). У прокариот наследственная программа в основном или полностью представлена одной кольцевой молекулой ДНК, состоящей нз нескольких миллионов пар куклеотидов. В некоторых случаях часть информации содержится в сравнительно небольших, в несколько тысяч пар нуклеотидов, кольцевых ДНК, называемых клазжидажи. Плазмиды в клетках прокариот могут быть представлены несколь- ними копиями и даже несколькими десятками копий. У эукариот ДНК в основном сосредоточена в хромосомах, причем, по-видимокг, в каждой хромосоме содержится одна двунитевая ДНК, размер которой может достигать сотен миллионов пар нуклеотидов. Например, у человека наследственная программа оценивается в 3 10э пар нуклеотидов и сосредоточена в 23 хромосомах, так что в среднем на каждую хромосомную ДНК приходится более ста миллионов пар нуклеотидов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
