Молекулярная биология. Структура и функция белков - Степанов В.М.
ISBN 5-06-002573-Х
Скачать (прямая ссылка):
*
зованием промежуточных арепов ¦*- соединений с высокой реакционной способностью.''1 Последние, будучи, пространственно -сближенными, могут реагировать с различными функциональными группами белка, включая и такие, которые принято считать инертными. В принципе возможна даже реакция цитрена с С—Н-группами, однако -чаще затрагиваются функциональные группы Н—X:
201
хСеН^з CgHs-'N: + Н—Х-белок ’ —> СвНб^-ЛН^Х-белок
Фенил- ' Арен
азид . I
. ,1 ' .
, .. Встраивание феюдозидных группировок в структуру реагента, имеющего еще одну химически активную группу,, дозволяет сначала модифицировать белок за счет последней. После этого фотоактивация создает в уже модифицированном белке новый высокоактивный центр (арен), способный образовывать ковалентные связи как с соседними молекулами белка {полисахаридами, липидами и т.д.), так и с пространственно близкими группировками внутри той же молекулы. Например, показанный ниже бифункциональный реагент дает возможность присоединить фотоактйвируемую группу к аминогруппам белка:
..д •>СН=СН>Ч*., II г. >С0^СЯг Группа, реагирующая
¦^РНЯ~(СН2)5¦ • | .^преимущественно с ^СНт“С^ ^СО^Нг . аминогруппами белка -
, Фотоактивируемая группировка
> v - t. . ' Ч 1. < ,
9.3,4. Другие области применения химического • ¦ модифицирования балков
Реакции химического модифицирования позволяют. образовывать Ковалентные связи между белками « нерастворимой матрицей,. Например полисахаридами (агароза и ее производные, в том числе "еефаро-зы", целлюлоза), органическими полимерами (полиакриламид, поливиниловый спирт "тойоперл"), неорганическими материалами (макропористое стекло и силикагель), Для этой цели используют целый ряд реагентов. Так, при иммобилизации на полисахаридах применяют предварительную активацию матрицы бромцианом, после чего получившийся эфир циановой кислоты образует амидин с.6-аминогруппой белка. Эту. реакцию используют и как способ присоединения лигандов к матрице при синтезе аффинных сорбентов (см. гл. 3):
Часто иммобилизацию белков проводят, используя диальдегид (обычно глуТаровый диальдегид) для сшивания свободной г-аминогруппы 'белка с аминогруппой носителя:
Белок 1 + 0=СН-СН2СН2СЙ2*^Н=в -Ь NH2 СН2—-'¦Матрица
Белок*-СН2—NH=CH“Cti2C82CH2“CH=^—СН2~ Матрица
ч У. Г
202 ’
Для большей стабильности иммобилизации малоустойчивые связи
—CH=N------ гидрируют боргидридом натрия NaBIU, переводя их в
очень прочные связи ~~CH2 ~NH~.
Модификация позволяет изменить растворимость белка. Например, присоединение к хймотрипсину нескольких гидрофобных полимерных цепочек -ЧШ^СЯгО-^СИгСНгО-бНгСНгМН- делает этот фермент растворимым в органических растворителях, что открывает возможность его использования как катализатора'в органическом синтезе. - N
I», . •’ ч
. ¦ . I
• ГЛАВА 10
ФЕРМЕНТЫ * *
*
Обмен веществ был бы невозможен без резкого ускорения реакций, на которых он основан, без согласования во времени1 и пространстве множества биохимических процессов, т.е. без участия биологических катализаторов — ферментдв. Биокаталитически ускоряются самые различные превращения, в том числе и такие, которые с точки зрения традиционной химии, казалось бы, не нуждаются' в катализе. Например, спонтанно протекающее отщец.дение воды от угольной кислоты с образованием С02 оказывается- слишком медленны** для регулирования pH крови, и эта, на первый взгляд простая, реакхщя' катализируется специфическим ферментом — карбанги дразой. ^
Как известно, катализаторы не создают той или иной реакции, а лишь ускоряют достижение > равновесия, увеличивая ¦ скорости как прямого, так и обратного превращения. Как и любые катализатор^, ферменты ускоряют биохимические реакции за счет снижения энергии активации — того энергетического барьера, который отделяет одно состояние’ системы (исходные соединения) от другого (продукты реакции). При этом, строго говоря, несколько изменяется путь, по которому протекает'реакция. Разница в эффективности ферментов и Традиционных 'катализаторов, используемых в химии, казалось бы, чисто количественная. Так, энергия активации распада пероксида водорода на кислород и воду ' i
... „ *
Н2О2 "* Н2& + V2O2
, < . составляет 18 ккал/моль, мелкодисперсная платина снижает ее до 12
ккаль/моль, а фермент каталаза — до 5,6 ккал/моль, что ускоряет реакцию соответственно, на б и 12 порядков. Столь высокая эффективность ферментов определяет их роль как организаторов биохимиче-
