Биологический каталог




Ферменты. Том 1

Автор М.Диксон, Э.Уэбб

к. Отсюда возникло разделение ферментов на «неорганизованные» и «организованные», т. е., как сказали бы мы теперь, на экстрагируемые ферменты и ферменты, функционирующие в живой клетке. Для того чтобы избежать применения этих неудобных наименований, Кюне [2624] в 1878 г. ввел в употребление термин «энзим». Поскольку среди ученых были распространены неправильные представления о причинах, побудивших Кюне предложить этот термин, мы цитируем высказывание самого Кюне:

1 Историю энзимологии правильнее начинать с 1814 г. В этом году действительный член Петербургской Академии наук К. Кирхгоф открыл явление превращения крахмала в сахар в высушенном ячменном солоде. — Прим ред. 2-го издания А. И. Опарина.

2 Во французской технической литературе оно сохранилось в указанном смысле и до настоящего времени. — Прим. ред. 2-го издания А. И. Опарина.

3 От лат. fermentatio — брожение. — Прим. ред. 2-го издания А. И. Опарина.

Введение «Таким образом, мы не намереваемся выдвигать какую-либо особую гипотезу, а только констатируем: в дрожжах (ev ?vxtj) имеется что-то, что обладает той или иной ферментативной активностью. Название энзим, однако, применимо не только к инвертину дрожжей. Оно должно подчеркнуть, что более сложные организмы, из которых можно получить такие ферменты, как пепсии, трипсин и т. п., не столь резко отличаются от одноклеточных организмов, как это иногда принято думать». Кю-не хотел подчеркнуть, что фермент находится в дрожжах, и вместе с тем противопоставить его самим дрожжам.

Спор Пастера и Либиха был разрешен после того, как Бухнеру удалось получить систему ферментов, осуществляющих брожение, из дрожжевого экстракта, не содержащего дрожжевых клеток. Однако название «фермент» сохранилось в Германии1 до настоящего времени.

К концу XIX в. благодаря замечательным успехам в изучении структуры органических веществ, представляющих биологический интерес, стало возможным изучение пределов действия ферментов, или их так называемой специфичности. Развитием представления о специфичности ферментов и близком стериче-ском соответствии между ферментом и субстратом мы обязаны Эмилю Фишеру [1345]. На основании своих наблюдений над субстратами известной структуры Фишер выдвинул свое знаменитое положение о том, что субстрат подходит к ферменту так, как ключ подходит к замку. Изучение специфичности составляет в настоящее время очень важный раздел учения о ферментах, и этому вопросу посвящена гл. 6. Вследствие определенного соответствия между ферментом и субстратом фермент может действовать только на очень ограниченный ряд субстратов, и это является причиной существования множества различных ферментов. Надежное изучение специфичности ферментов, разумеется, невозможно без выделения индивидуальных ферментов в чистом виде.

До 1920 г. сколько-нибудь серьезных работ по получению ферментов в чистом виде не было. Большинство ранних экспериментов такого рода проведены Вильштеттером и его сотрудниками между 1922 и 1928 гг. (см. [1749], табл. XX). Несколько работ были выполнены в течение того же периода и другими исследователями (в качестве примера можно привести опыты Диксона и Кодама [1118] по очистке ксантиноксидазы), но ни в одном из этих случаев не удалось достичь полной очистки. Следующим важным шагом было получение ферментов в кристаллическом виде. Первым ферментом, полученным в кристаллическом виде, оказалась уреаза, кристаллы которой получил Самнер в 1926 г. [4575]. Однако эти первые кристаллы бы-

См. примечание к с. 14. — Прим. ред. 2-го издания А. И. Опарина. Глава 1

ли далеко не чистыми. За этой работой вскоре последовала серия классических работ Нортропа и его сотрудников [3473] по выделению в кристаллическом виде протеолитических ферментов. И хотя еще 35 лет назад число полученных в чистом виде ферментов было очень мало, в наше время число ферментов, полученных в чистом и кристаллическом виде, уже превышает 200, а число ферментов, очищенных до той или иной степени, превышает 1500.

Первая работа по очистке ферментов была встречена резкой критикой. Критики указывали, что «нефизиологично» выделять ферменты из клетки и что ценность представляют только те исследования, которые проводятся на неповрежденных клетках. Позднее, когда были получены первые белковые кристаллы, обладающие высокой ферментативной активностью, возникли сомнения относительно возможности кристаллизации самих ферментов. Предполагалось, что ферменты лишь адсорбированы на кристаллах инертного белка. Нортроп, однако, привел убедительные доказательства, что полученные им белковые кристаллы сами являются ферментами. С тех пор были выделены в чистом виде многие ферменты, причем все они также оказались белками. Таким образом, представление о ферменте с течением времени менялось. Сначала этим словом обозначали неопределенные влияния или свойства, присущие некоторым препаратам, потом определенные химические вещества и, наконец, специфические белки.

Основное внимание в ранний период развития энзимологии было сосредоточено на изучении ферментов пищеварения и брожения; лишь значительно позднее была осознана важная роль внутриклеточных ферментов. Фактически серьезных работ по очистке внутриклеточных ферментов не было до 1937 г., несмотря на то, что в естественных условиях вне живых клеток встречается сравнительно мало ферментов. Однако с 1937 г. положение кардинально изменилось, и то громадное число ферментов, которые известны в настоящее время, обусловлено главным образом открытием новых внутриклеточных ферментов. Огромная информация, полученная при изучении этих ферментов, привела в свою очередь к значительно более глубокому пониманию механизма многих фундаментальных жизненных процессов, особенно лежащих в основе жизни процессов метаболизма, связанных с накоплением и использованием энергии. Наши знания о таких процессах, как фотосинтез, дыхание, биологическое окисление, брожение, синтез множества необходимых для росга органических веществ, выполнение механической или осмотической работы, значительно пополнились благодаря выделению и изучению ферментов, ответственных за эти процессы.

Введение Наиболее фундаментальной проблемой энзимологии является установление механизма действия ферментов, выяснение вопроса о том, каким образом химическое строение ферментов обеспечивает их исключительно высокую и специфическую каталитическую активность. До сравнительно недавнего времени детальные данные о химическом строении ферментов отсутствовали и изучать указанную проблему можно было только непрямыми методами. Так, например, в результате исследования кинетики действия ферментов (как видно из материалов гл. 4, это направление получило значительное развитие после классических исследований Брауна, Анри и Михаэлиса, опубликованных в начале века) оказалось возможным во многих случаях выявить последовательные стадии ферментативных реакций и высказать предположения относительно механизма действия ферментов. Другие методы (в первую очередь изотопные) внесли значительный вклад в наши представления о механизме действия ферментов; они рассматриваются в гл. 7.

Важная информация о природе участвующих в катализе химических групп молекулы фермента была получена как при исследовании уникальной специфичности ферментов, которая не свойственна другим катализаторам (гл. 6), так и при изучении действия ингибиторов и реагентов, атакующих определенные химические группы (гл. 8).

Именно возможность получения ферментов в чистом виде привела к успешному развитию структурной энзимологии в последнее время. Исследование чистых ферментов с помощью специальных химических методов (в которых сами чистые ферменты используются в качестве инструментов) позволило определить полные последовательности аминокислот в полипептидных цепях молекул многих ферментов. Далее, с помощью метода рентгеноструктурного анализа была установлена детальная трехмерная структура молекул некоторых ферментов, полученных в кристаллическом состоянии. Была определена конформа-ция пептидных цепей, расположение различных групп, образующих субстратсвязывающий участок, и характер взаимодействия последнего с молекулой субстрата. Естественно, что эти новые данные явились значительным вкладом в понимание механизма катализа. Располагая данными о полной структуре относительно простого фермента, оказалось даже возможным чисто химическими методами синтезировать в лаборатории каталитически активный фермент. Эти структурные исследования, которые из-за технических трудностей возможны пока только с немногими ферментами, рассматриваются в гл. 10.

Исследования последнего времени способствовали также выяснению механизма биосинтеза ферментов в живых клетках и способа кодирования их химической структуры в генетическом материале хромосом. Биосинтез ферментов_ осуществляется

2-2277 ^ 8 5 9 В 2 ... ,

чрезвычайно интересной, но крайне сложной системой, в которой участвует ряд других ферментов; эти материалы приведены в гл. 11.

Наконец, не следует забывать, что ферменты имеют столь большое значение вследствие того, ч

страница 3
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88

Скачать книгу "Ферменты. Том 1" (3.77Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(22.02.2019)