Ферментлар

Химотрипсин (КФ 3.4.21.1) профермент-химотрипсиноген шаклида сут эмизувчиларнинг ошқозон ости безида ҳосил бўлади. Профермент ўн икки бармоқли ичакда трипсин таъсирида активланади. Химотрипсиннинг физиологик функцияси оқсиллар ва полипептидларнин гидорлиз қилишдан иборат. Химотрипсин асосан Tyr, Trp, Phe ва Met қолдиқларидан ҳосил бўлган пептид богларини парчалайди. Бу фермент ушбу аминокислоталарнинг мураккаб эфирларини ҳам самарали гидролизлайди. Химотрипсиннинг молекуляр массаси 25000, 241 та аминокислота қолдиғидан ташкил топган, учта полипептид занжиридан иборат. Бирламчи структураси 1964 йилда аниқланган (Б.Хартли).
Химотрипсиннинг актив марказидаги функционал гуруҳлар қайтмас ингибиторлар ёрдамида идентификацияланган. Ser-195 қолдиғи ДФФ ва фенилметилсульфофторид билан, His-57 эса N-тозил-L-фенилаланил-хлорметилкетон билан модификация қилинган.
C₆H₅CH₂SO₂F

Химотрипсин иштирокидаги гидролиз жараёнини икки босқичлилиги п-нитрофенилацетатнинг гидролизланиш кинетикасини ўрганишда аниқланган.
n-O₂N-C₆H₅-OCO-CH₃ Қ H₂O  n-O₂N-C₆H₅-OH Қ CH₃COOH
Юқоридаги жараённинг ўзига хос жиҳати-ковалент интермедиат-ацилфермент ҳосил бўлишидир. Ацилланувчи гуруҳ Ser-195 экнлиги аниқланган.
Химотрипсиннинг уч ўлчамли структураси 0,2 нм аниқликда р.с.а. методи билан аниқланган (Д.Блоу, 1976.). Молекуланинг ўлчамлари 5,4х4,0х4,0 нм бўлган уч ўқли эллипсоид шаклига эга. Анализ натижаларига кўра Ser-195 ва His-57 қолдиқлари бир-бирига яқинлашган. Ser-195 нинг гидроксил гуруҳи His-57 даги имидазол азотидан 0,3 нм масофада жойлашган. Шу билан бирга His-57 даги имидазолнинг N1 азот атоми ва Asp-102 қолидиғидаги карбоксил гуруҳи орасидаги масофа тахминан 0,28 нм га тенг, яъни водород боғ ҳосил бўлиши учун қулай жойлашган. Лекин, кимёвий тадқиқотлар натижаси Asp-102 нинг актив марказ функциясидаги аҳамияти аниқланмаган, чунки Asp-102 молекула ичида жойлашган.
Хозирги вақтда Asp-102, His-57 ва Ser-195 ларнинг қолдиқлари заряд кўчириш системасини ҳосил қилиб, бу система катализ жараёнида ҳал қилувчирол ўйнайди деб тахмин қилинмоқда. Системанинг ишлаши His-57 ни катализда кислота-асос катализатори сифатида фаол иштирок этишини таъминлайди ва Ser-195 нинг нуклеофил тарзида реакцион қобилиятини оширади. Каталитик фаолият (акт) давомида Ser-195 нинг кислорд атоми ҳужум қилинаётган карбонил гуруҳдаги углерод атомига яқилашади (қуйиидаги схема).

Протонни Ser-195 дан His-57 га кўчиши асосий босқич (элемент) ҳисобланади. Бир вақтнинг ўзида серин қолдиғидаги кислород атомининг карбонил гуруҳ углеродига ҳужуми содир бўлади. Бу ҳужум натижасида аввал тетраэдрик оралиқ маҳсулот, кейин ацил фермент ҳосил бўлади. Навбатдаги босқичда деациллаш рўй беради. Сув молекуласи актив марказда чиқиб кетган амин маҳсулотнинг ўрнини олади. Сув молекуласидан ажралган протон заряд кўчириш системасига ўтади, гидроксил иони эса бир вақтнинг ўзида ацилферментнинг ацил гуруҳидаги углерод атомига ҳужум қилади. Ациллаш босқичи каби бунда ҳам тетраэдрик оралиқ маҳсулот ҳосил бўлади. Сўнгра His-57 Ser-195 даги кислород атомига протон етказиб беради, бунинг натижасида ацил маҳсулот ажралиб чиқади. Бу маҳсулот эритмага диффузияланади, фермент эса аввалги ҳолатига ўтади.

Миоглобин ва гемоглобин.

Бу икки оқсил баъзан нафас олиш ферментлари ҳам дейилади. Уларнинг субстрат-кислород билан ўзаро таъсири асосан р.с.а. усули билан батафсил аниқланган. Миоглобиннинг уч ўлчамли структураси 1961 йилда (Ж.Кендрю), гемоглобиннинг уч ўлчамли структураси эса 1960 йилда (М.Перутц) аниқланган. Миоглобиннинг молекуласи ихчам шаклга эга-4,5х3,5х2,5 нм, полипептид занжири А дан Н гача белгиланадиган 8 та спиралланган қисмга эга. Полипептид занжири ўзига хос тарзда темир иони тутувчи катта, ясси гем халқаси атрофига жойлашган. Гем-порфириннинг икки валентли темир билан комплексидан иборат.





Миоглобин ва гемоглобин таркибига протопорфирин IX киради. Пропион кислотасининг қутбли қолдиқлари молекуланинг сиртида жойлашган, гемнинг қолган қисми глобула ичига туширилган. Гемнинг оқсил билан боғланиши темир атоми ва F спиралда локаллашган His азоти орасида координацион боғ орқали амалга ошади. Бу гистидин проксимал гистидин дейилади.

Е спиралнинг таркибида His нинг яна бир муҳим қолдиғи-дистал гистидин локаллашган. У темир атомининг қарама-қарши томонида, проксимал гистидиндан кўра узоқроқ масофада жойлашган. Гемдаги темир ва дезоксимиоглобиндаги дистал гистидин орасидаги соҳа бўш бўлиб, кислороднинг липофил молекуласи олтинчи координацион ҳолатни эгаллаб темир иони билан боғланиши мумкин. Миоглобиннинг ва гемоглобиннинг ноёб хусусияти шундаки, улар Fe^2Қ ионини Fe^3Қ гача оксидланмасдан кислород билан қайтар бирикиши мумкин. Миоглобиннинг ва гемоглобиннинг ноёб хусусияти шундаки, улар Fe^2Қ иони Fe^3Қ га оксидланмасдан кислород билан қайтар бирикиши мумкин. Бу ҳодиса сув сиқиб чиқарилган гем «чўнтагида» кичик диэлектрик сингдирувчан муҳит вужудга келиши билан мумкин бўлади.

Кислород молекуласи темир атоми билан бирикканда темир атоми ~ 0,06 нм га силжийди ва порфирин халқа текислигига, яъни янада энергетик қулай ҳолатга тушиб қолади. Тахмин қилинишича, темир атомининг сурилиши дезоксимиоглобиндаги Fe^2Қ -иони юқори спинли жойлашгани ва унинг радиуси гемнинг порфирин текислигига жойлаша олиши учун катталик қилиши билан боғлиқ. Кислород боғланганда эса Fe^2Қ -иони қуйи спинли ҳолатга ўтади ва унинг радиуси кичрайиб порфирин текислигига кўчиши мумкин.
Г