Кислотно-основной и ковалентный катализ

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 17Следующая ⇒

Функциональные группы каталитических аминокислотных остатков проявляют свойства кислоты (отдают протон) или основания (принимают протон). Осуществляя перенос протона, эти группы способствуют многократному увеличению скорости реакции. Такой вид катализа называют кислотно-основным.

При связывании субстрата в активном центре его атакуют электрофильные (т.е. принимающие электроны) или нуклеофильные (то есть отдающие электроны) группы каталитических аминокислотных остатков. Это вызывает перераспределение электронной плотности и разрыв связей в субстрате. Такой вид катализа называют ковалентным. Для него характерно формирование ковалентных связей между функциональными группами каталитических аминокислотных остатков активного центра и субстрата.

Для большинства ферментативных реакций характерно сочетание этих механизмов, которые можно рассмотреть на примере гидролиза пептидной связи химотрипсином (рис. 5-8). Активный центр этого фермента включает три каталитических аминокислотных остатка: Сер-195, Гис-57, Асп-102, где остаток гистидина выступает в качестве основания, которое принимает протон от гидроксильной группы Сер-195.

Лишенный протона остаток Сер-О^- осуществляет нуклеофильную атаку на группу С=О молекулы субстрата (на рисунке это пептид-СО-NH-пептид). Это приводит к образованию промежуточного соединения (интермедиата), карбоксильная группа которого связана сложноэфирной связью с остатком Сер-195, и высвобождению одного продукта реакции (пептида-NH₂).

Сложноэфирная связь затем подвергается гидролизу молекулой Н₂О, реакционная способность которой повышается в результате отщепления протона от Гис-57. Этому способствует карбоксильная группа Асп-102. На заключительном этапе положительно заряженный остаток гистидина выступает в качестве кислоты, отдающей протон остатку Сер-195. По завершении каталитического цикла все аминокислотные остатки активного центра возвращаются в исходное состояние.

Рис. 5-8. Механизм гидролиза пептидной связи химотрипсином как пример кислотно-основного и ковалентного катализа (а-д)

Познавательные статьи:



Техника нижней прямой подачи мяча

Комплекс физических упражнений для развития мышц плечевого пояса

Стандарт Порядок надевания противочумного костюма

Общеразвивающие упражнения без предметов