Учебное пособие по курсу «Медицинская биохимия» /Л. А. Ганеева, Л. И. Зайнуллин

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ФЕРМЕНТОВ 
Действие большинства ферментов высоко специфично
.
Понятие специфич
­
ности относится не только к типам каталитических реакций
,
но и к природе 
субстратов
.
Ферменты специфически связывают субстраты в активном центре
.
При этом субстраты ориентируются таким образом
,
что приобретают опти
­
мальное положение для образования переходного состояния 
(
фермент
-
суб
-
стратного комплекса
).
Сближение и необходимая ориентация реагентов зна
­
чительно повышает вероятность образования продуктивного комплекса
. 
Если обозначить фермент 
Е
,
субстрат 
S
,
активированный субстрат 
S'
,
про
­
дукт реакции Р
,
то механизм действия ферментов можно выразить достаточно 
простой схемой
: 
Е 
+ S 
ES → ES' → 
ЕР
→ 
Е
+ 
Р 
Эта схема первоначально была разработана В
.
Генри 
(1903 
г
.),
затем Л
.
Ми
-
хаэлисом и М
.
Ментен 
(1913 
г
.)
и подтверждена прямым выделением 
ES-, 
ES'-
и ЕР
-
комплексов
. 
Связывание субстрата с активным центром фермента приводит к удалению 
гидратной оболочки субстрата
.
В результате удаления молекул воды в активном 
центре фермента во время катализа создаются совершенно другие условия
,
чем в 
растворе
.
Еще одним важным фактором является стабилизация переход
- 
56 

---

ного состояния вследствие взаимодействия между аминокислотными остат-
ками фермента и субстратом. Таким образом, переходное состояние в случае 
ферментативной­ реакции требует меньшей энергии активации. 
Большинство ферментов во время катализа переносят специфические груп­ 
пировки с субстрата на субстрат. Особенно часто осуществляется перенос про­ 
тонов — 
кислотно-основный катализ
. Этот ферментативный кислотно-основ-ный 
катализ значительно более эффективен, чем обмен протонов с кислотами и 
основаниями­ в растворе. Достаточно часто различные химические группи-ровки 
ковалентно присоединяются к аминокислотным остаткам ферментов — 
ковалентный катализ. 
На основе общих закономерностей ферментативного катализа можно рас­ 
смотреть механизм действия лактатдегидрогеназы. Активной формой лак-
татдегидрогеназы является тетраметр. Каждая из четырех субъединиц об-
разована полипептидной цепью из 334 аминокислотных остатков, каждый 
мономер содержит­ активный центр. Коферментом лактатдегидрогеназы яв-
ляется никотинамидадениндинуклеотид (НАД). В окислительно-восстанови-
тельных реакциях НАД-кофермента участвует только никотинамидное 
кольцо. На НАД
+
переносится­ только гидрид-ион (Н
–
, два электрона и один 
протон). Второй протон высвобождается в среду и, следовательно, 
правильное наиме-нование восстановленной­ формы кофермента НАДН + Н
+
. 
Лактатдегидрогеназа (ЛДГ) катализирует передачу восстановительного эк­ 
вивалента от лактата на НАД
+
или от НАДН на пируват: