|
Раздел 2.
Ферменты
Таблица 2.3
Структура некоторых витаминов, их пищевые источники и заболевания,
возникающие при дефиците
Витамин
Структура
Заболевания
Пищевые
источники.
Суточная
потребность
Тиамин
(витамин B
1
)
Полиневриты, бери-
бери, нарушение сер-
дечной деятельности,
функций ЖКТ
Зерна, орехи,
овощи, пше-
ница, мясо
постное
2–3 мг
Рибофлавин
(витамин B
2
)
Дерматиты, конъюн-
ктивиты, катаракта,
мышечная слабость
Мясо, орехи,
овощи
1,8–2,6 мг
Ниацин,
никотиновая
кислота
(витамин B
3
,
витамин РР)
Пеллагра, основные
признаки: дерматиты,
диарея, деменция (на-
рушение функций
ЦНС)
Мясо, орехи,
овощи
15–25 мг
Пантотено-
вая кислота
(витамин B
5
)
Дерматиты, невриты,
параличи, дистрофи-
ческие изменения
сердца, почек, желез
внутренней секреции
Дрожжи, зер-
но, желток
яиц, печень
10–12 мг
Пиридоксин,
пиридоксаль,
пиридокса-
мин (вита-
мин B
6
)
Неврологические
заболевания
Дрожжи, пе-
чень, пшеница,
орехи, бананы
2–3 мг
Биотин
(витамин Н)
Специфические дер-
матиты, себорея, вы-
падение волос, пора-
жение ногтей, боли
в мышцах, депрессия
Зерно, желток
яиц, печень,
почки, томаты
0,01–0,02 мг
Фолат
(витамин В
9
)
Нарушение крове-
творения, макроци-
тарная анемия
Дрожжи, пе-
чень, листья
растений
0,05–0,04 мг
N
N
NH
N
H
3
C
H
3
C
O
O
CH
2
CH
OH
CH
CH CH
2
OH OH
OH
Изоаллоксазин
Рибитол
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
HO CH
2
C
CH
3
CH
3
C
H
OH
C
O
NH
CH
2
CH
2
COOH
β
-
Аланин
2,4-
Дигидрокси
-3,3-
диметил
-
масляная кислота
N
CH
2
OH
CH
2
OH
H
3
C
HO
N
CH
2
NH
2
CH
2
OH
H
3
C
HO
Пиридоксол
(
пиридоксин
)
Пиридоксамин
H
CH
CH
HC
H
2
C
S
NH
HN
C
O
(CH
2
)
4
COOH
N
COOH
N
C
O
NH
2
Никотиновая
кислота
Никотинамид
42
Биологическая химия
У сложных белков в активном центре расположен кофактор. Одни R-группы
активного центра принимают участие в связывании субстрата, другие — в ката-
лизе. Некоторые группы могут выполнять обе функции.
Связывание субстрата с ферментом вызывает конформационные изменения
в ферменте и субстрате, необходимые для протекания катализа, и тем самым
стие в реакции иногда сводится к тому, что они выступают как доноры или
акцепторы определенных химических групп.
Дефицит любого витамина ведет к нарушению синтеза определенных ко-
ферментов и может проявляться различными заболеваниями, некоторые из них
указаны в табл. 2.3.
2.2. Механизмы действия ферментов
Первоначальным событием при действии фермента является его специфи-
ческое связывание с лигандом — субстратом (S). Это происходит в области
активного центра
, который формируется за счет специфического сближения
радикалов аминокислот, определенным образом ориентированных в простран-
стве (рис. 2.1).
N
O
O
O
H
2
O
NH
2
O
O
O
O
HN
O
OH
HO
HO
OH
O
OH
Asp-205
Asn-204
Asn-231
Gly-229
Glu-290
Glu-256
глюкоза
Б
Рис. 2.1.
Взаимодействие глюкозы с активным центром глюкокиназы:
А — реакция, катализируемая глюкокиназой; Б — образование фермент-субстратного ком-
плекса
А
Б
43
Раздел 2.
Ферменты
увеличивает специфичность фермент-субстратного взаимодействия (
индуциро-
ванное соответствие
).
В общем виде ход ферментативной реакции можно представить следующим
образом:
E + S
o
m
ES
o
m
EP
o
E + P,
где E — фермент; S — субстрат; P — продукт реакции.
Ферментативная реакция представляет собой многостадийный процесс,
на первом этапе которого после устанавления индуцированного компле-
ментарного соответствия между ферментом и субстратом образуется фер-
мент-субстратный комплекс (ES). Затем в области активного центра проис-
ходит химическое превращение субстрата и образование продуктов реакции
(рис. 2.2).
Детальный механизм действия каждого фермента уникален, но есть общие
черты в «работе» ферментов, которые заключаются в следующем:
x
высокая избирательность действия фермента обеспечивается тем, что суб-
страт связывается в активном центре фермента в нескольких точках, и это
исключает ошибки;
x
активный центр располагается в углублении (нише) поверхности фермен-
та и имеет конфигурацию, комплементарную субстрату. В результате суб-
страт оказывается окруженным функциональными группами активного
центра фермента и удаленным от водной среды;
x
связывание субстрата со многими точками фермента способствует кон-
формационным изменениям молекулы, «растягиванию» преобразуемой
связи в субстрате и облегчает образование продуктов реакции;
x
образующиеся продукты реакции теряют комплементарное соответствие
ферменту, что обеспечивает их диссоциацию из области активного центра.
Рис. 2.2.
Механизм действия фермента:
А — установление индуцированного соответствия конформации активного центра фер-
мента и субстрата; Б — образование фермент-субстратного комплекса; В — образование
продуктов реакции; Г — освобождение продуктов реакции и переход фермента в исходное
состояние
44
Биологическая химия
Максимальная активность фермента наблюдается при оптимальных ус-
ловиях протекания реакции и обусловлена оптимальной конформацией мо-
лекулы фермента в целом и активного центра в частности, поэтому даже не-
большие изменения условий, которые влияют на связывание субстрата или
конформацию третичной структуры белка, будут изменять скорость фермен-
тативной реакции. Например,
изменение рН
приводит к изменению степени
ионизации ионогенных групп фермента и, следовательно, ведет к перерас-
пределению межрадикальных связей. Это изменяет конформацию фермента
и нарушает комплементарное соответствие активного центра и субстрата, что
ведет к снижению скорости реакции (рис. 2.3Г).
Do'stlaringiz bilan baham: |
