Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Антонов В.К. -> "Химия протеолиза " -> 181

Химия протеолиза - Антонов В.К.

Антонов В.К. Химия протеолиза — М.: Наука, 1991. — 504 c.
Скачать (прямая ссылка): himiyaprotezana1991.djvu
Предыдущая << 1 .. 175 176 177 178 179 180 < 181 > 182 183 184 185 186 187 .. 278 >> Следующая

Как видно из рис.124, отклонение от идеального расположения реагирующих атомов (угол дб) на 15° приводит к падению скорости лактонизации более чем на четыре порядка. Отсюда был сделан вывод, что подобные ускорения возможны и при ферментативном катализе, если в основном состоянии системы орбитали реагирующих,атомов достаточно точно ориентированы.
Эта концепция подверглась серьезной критике [3366-3370] на следующих основаниях: 1) для объяснения относительных ускорений порядка 106—107 необходимо допустить, что точность ориентации реагирующих атомов должна составлять сотые доли градуса; 2) химическая связь нечувствительна к довольно
23. В.К. Антонов
Рис.124. Зависимость относительной скорости лактонизации от степени отклонения от идеального расположения реагирующих атомов [3363]
большим угловым отклонениям (деформация свлзи С-С на 10° сопряжена с затратами энергии всего лишь 2,7 ккал/моль [1617]; 3) наблюдаемые различия в скоростях лактонизации обусловлены различием в "жесткости" молекул так, что у наиболее реакционноспособны:: соединений отсутствуют потери, связанные с замораживанием трансляционных и вращательных степеней свободы в основном состоянии.
При образовании фермент-субс кратного юмплекса изменяется состояние сольватации реагирующей группы субстрата и каталитически активных групп фермента. Изменение сольватной оболочки сильно сказывается на нуклеофильной реакционной способности заряженннх групп [1404,3371]. Реакгчя может происходить как если бы она осуществлялась в гозобой фазе. На этом основании было высказано предположение [3372], что в активные центрах ферментов при связывании субстратов создаются условия, аналогичные газофазным. Это может сильно увеличить скорость реакции (см., например: [3373])-
В воде, где заряд может быть делокализован образованием водородных связей, анионы'более стабильны, чем в апротонном растворителе. Поэтому в апро-тонной среде он будет значительно эффектнее присоединять протон или образовывать переходные состояния. Различия в свободных энергиях основных состояний ионов в воде и неводных растворителях могут привести к различиям в скорости реакции, достигающим 17 порядков [3374]. В ферментах изменения в сольватации вряд ли дают столь большие эффекты. Это связано с тем, что де-сольватация аниона хотя и увеличивает его нуклеофильность, но одновременно увеличивает и его основность. Поэтому соотношение нуклеофильности и основности практически не меняется [2353]. Кроме того, потеря сольватационной воды может компенсироваться переориентацией диполей групп белковой молекулы вблизи десольватиэованного заряда.
Неблагоприятное изменение свободной энергии при десольватации и появление заряда в апротонной среде частично компенсируется за счет увеличения трансляционных степеней свободы системы, так как цри этом вытесняется несколько молекул воды.
Итак, сольватационные эффекты повышают уровень энергии основного состояния систнмы, 1гродвигая ее по координате реакции в направлении переходного состояния. Это справедливо в1 том случае, если переходное состояние имеет мейядий заряд, чем основное. Однако для многих гидролитических реакций пе-
\
/
/
ОН Д0 = ф-9во Ч
\
\
^0
8.2.3. Сольватационные эффекты
реходное состояние оказывается более заряженным, чем основное, и реакция в апротокной среде будет происходить медленнее, чем в воде. Отсюда ясно значение механизмов компенсации заряда в переходном состоянии. Эффект среды вносит, по-видимому, отрицательный вклад в эффективность катализа гидролитическими ферментами, но он может компенсироваться "стабилизацией" зарядов при образовании переходного состояния [3352].
Существенное значение для каталитической эффективности ферментов может иметь состояние сольватации поверхности белковой глобулы даже в области, удаленной от активного центра г 3375-3377].
Было показано, что связывание лигандов изменяет объем активации (ДУ^) химического превращения субстрата и что существует линейная корреляция между скоростью и объемом активации [3375]. Предполагается, что изменения конформации белка приводят как к изменению собственно объема белковой молекулы, так и к изменению степени экспонирования в раствор боковых цепей и амидных связей полипептидногс остова. Это в свог 'очередь приведет к изменению состояния гидратацжягнои оболочки белка, что может повысить энтрошю системы. Если процессы перестройки гидратной оболочки происходят на ллмити-рующей скорость стадии процесса, то указанные явления приведут к изменению свободной энергии активации химического превращения субстрата. В этой связи уравнение для скорости химического процесса предложено [3375] представить в виде:
Е* PaV* aS*
Ъ-Ф ___ ___________
* = _ е RT е е д . <5)
h
Таким образом, уменьшение объема активации при постоянном‘давлении приводит к экспоненциальному росту константы скорости.
Эти явления, по-видимому, играют вашу и роль р реакциях с положительным изменением энтропии активации [3377] и существенны для понимания неспецифического влияния ионов на каталитическую активность и температурную адаптацию ферментов у разных организмов [3376].
Предыдущая << 1 .. 175 176 177 178 179 180 < 181 > 182 183 184 185 186 187 .. 278 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed