Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow БИОХИМИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГОВ в 2 ч. Часть 1.
Посмотреть оригинал

Механизм действия сложных ферментов

В каталитическом центре сложных ферментов есть небелковый компонент. Например, простетической группой аминотрапсфераз, ферментов, участвующих в реакциях переаминирования, является фосфорилированная форма витамина Вв (см. рис. 7.15). В организме он может находиться в виде спирта (пиридоксол), альдегида (пиридоксаль) и амина (пиридоксамин).

В ходе реакции происходит превращение пиридоксаля в пиридоксамин, а непосредственное участие в катализе принимают лишь функциональные группы: альдегидная и аминная, поэтому для упрощения остальная часть витамина обозначена R (рис. 6.9).

Реакция открыта в 1937 г. Л. Е. Браунштейном и М. Г. Крицман и хорошо изучена. В ней выделяют две стадии, так как для пиридоксаля субстратом служит аминокислота, а для пиридоксамина — кетокислота.

Из рис. 6.10 очевидно, что и в начальной, и в завершающей стадиях протекают превращения одного типа: дегидратация, перегруппировка и гидролиз.

Две формы витамина В в составе аминотрансферазы

Рис. 6.9. Две формы витамина В6 в составе аминотрансферазы

Механизм реакции переаминирования

Рис. 6.10. Механизм реакции переаминирования:

1 — дегидратация; 2 — перегруппировка; 3 — гидролиз

На примере механизма действия сложных ферментов можно предположить, что свободные витамины или катионы металлов с таким же успехом осуществляют подобные превращения с субстратом. Отчасти это так. Отделенный от белкового компонента, кофермент может катализировать характерное для него превращение. Разница заключается в эффективности действия и скорости протекающей реакции. Например, ион железа из раствора солей катализирует разложение пероксида водорода. Но эта реакция ускоряется в миллионы раз, если Fe2+ находится в составе ферментов — железо- порфиринов. Это свидетельство того, что белковая часть фермента играет активную роль в катализируемой реакции.

Интересным представляется механизм действия глицеральдегид-З-фос- фатдегидрогеназы, катализирующей превращение 3-ФГА в 1,3-диФГК при распаде и синтезе углеводов (см. рис. 10.30). Небелковым компонентом является НАД+ (рис. 6.17), в активном центре фермента есть также остаток

Образование 1,3-диФГК из 3-ФГА

Рис. 6.11. Образование 1,3-диФГК из 3-ФГА

аминокислоты Цис, благодаря которому образуется фермепт-субстратный комплекс, как показано на рис. 6.11.

Связывание 3-ФГА с ферментом протекает по типу нуклеофильного присоединения. Возникшая в результате связь между атомами углерода и серы является макроэргической. Это стимулирует, во-первых, реакцию дегидрирования и акцептирование двух атомов водорода коферментом НАД~ (см. рис. 6.18), а во-вторых, реакцию фосфоролиза С—S-связи (см. подпараграф 6.7.2).

Примером механизма действия мультиферментного комплекса, который хорошо изучен, может служить пируватдегидрогеназный комплекс. Это система ферментов, участвующая в превращении ПВК в ацетил-КоА. В ее составе три фермента: пируватдекарбоксилаза, липоилацетилтрансфераза, дигидролипоилдегидрогеназа, каждый из которых сложный. Небелковая часть всех трех ферментов — витамины (табл. 6.3).

Первоначально кофермент пируватдекарбоксилазы ТПФ образует фер- меит-субстратиый комплекс с ПВК. Такое промежуточное соединение возникает благодаря особенностям строения тиазолового цикла и карбонильного атома ПВК. Второй атом углерода в кольце тиазола обладает повышенной электронной плотностью. Атом Н от него диссоциирует и присоединяется к кислороду при разрыве двойной связи в карбонильной группе ПВК. В результате остаток ПВК, во-первых, соединяется с ферментом, во-вторых, становится восстановленным и содержит оксиэтильную группу (СН3—СН—ОН—). Карбоксильная группа при этом разрушается (рис. 6.12).

Таблица 63

Состав пируватдегидрогеназного комплекса

Фермент

Кофермент

П ируватдскарбоксилаза

Тиаминпирофосфат (ТПФ)

Липоилацетилтрансфераза

Липоевая кислота и пантотеновая кислота (КоА)

Д игидрол и 1 юилдегидрогеназа

Рибофлавин (ФАД) и никотинамид (НАД)

Действие пируватдекарбоксилазы

Рис. 6.12. Действие пируватдекарбоксилазы

Далее оксиэтильная группа преносится на липоилацетилтрансферазу, кофермент которой — липоевая кислота. При этом происходят восстановление липоевой кислоты и окисление оксиэтильной группы до ацетильной. Здесь же ацетильный остаток передается на HS-KoA, в результате образуется макроэргическое соединение ацетил-КоА (рис. 6.13).

Последний фермент дигидролипоилдегидрогеназа (рис. 6.14) окисляет дигидролипоевую кислоту ло липоевой с помощью кофермента ФАД (рис. 6.14), который отдает атомы водорода коферменту НАД+.

Действие липоилацстилтрансфсразы

Рис. 6.13. Действие липоилацстилтрансфсразы

Действие дигидролипоилдегидрогеназы

Рис. 6.14. Действие дигидролипоилдегидрогеназы

Таким образом, суммарное уравнение всех превращений пируватдегид- рогеназного комплекса:

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы