Биологический каталог




Биологическая химия

Автор Д.Г.Кнорре, С.Д.Мызина

триплет первого метионина. Встройте в этот белок дополнительный трипептид. Какие ограничения налагаются на строение этого трипептида?

ГЛАВА ? ФЕРМЕНТЫ. МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ

Уникальная активность и селективность действия ферментов стимулировали интенсивные усилия, направленные на выяснение механизма их действия. Эта проблема складывается из двух главных аспектов: кинетического и структурного. Структурный аспект сводится к решению двух вопросов: 1) как ферменты узнают строго определенные субстраты; 2) как они обеспечивают высокую скорость ферментативного процесса. Для этого необходимо было установить, как расположен субстрат на молекуле фермента, какие группы участвуют в его узнавании, и на этом основании предположить, как некоторые из этих групп обеспечивают каталитический механизм протекания процесса. Наиболее существенная информация была получена методом рентгепоструктурного анализа, который в общих чертах описывается в § 7.13. Если для работы фермента требуется кофактор, то необходимо иметь данные о расположении па молекуле фермента этого кофактора. В настоящее время изучено большое число ферментов. В этой главе детально рассмотрено несколько ферментативных реакций, для которых такие исследования уже проведены.

Основополагающие законы кинетики ферментативных реакций были установлены уже в начале XX в. Было постулировано, что реакции протекают при прямом контакте фермента и веществ, претерпевающих ферментативное превращение — субстратов, и было выведено простейшее кинетическое выражение для скорости такого превращения — уравнение Михаэлиса—Ментеп. Исследования ферментов показало, что катализируемые ими реакции чрезвычайно чувствительны к условиям протекания, таким, как температура, ионная сила и рН среды. Поэтому в S 6.2 будет затронут и вопрос о влиянии рН и температуры. Кроме того, многие, не подвергающиеся химическому превращению вещества оказывают либо ускоряющее, либо замедляющее действие иа ферментативный процесс. Поэтому в этой главе рассматриваются также вопросы об активации и ингнбмровании фермеита-™???? процессов.

Важным событием в энзимологин — науке о ферментах — было открытие каталитического действия рибонуклеиновых кислот. Исследование РНК-фермеитов — Рибозимов — стало одной из бурно развивающихся областей энзимологин. Поэтому авторы сочли необходимым ввести § 6.4. Наконец, чтобы дать читателю возможность заглянуть в будущее энзимологин, авторы заключают эту главу но-

°°льщим разделом, посвященным динамическим аспектам молекулярной биологии ---_______________________________________ _____________.-. .1_____........

цепи ДНК-после репликации ,«WP*«* в случайном порядке фрагменты как родительской, так и дочерней ДНК?

5.2. Фрагмент тракскриби]1РУемои цепи вирусной ДНК содержит последовательность: 5'47TTACGTACCATAAACGf^"^^ ^ · Какая последовательность мРНК будет ей соответствовать? Какие аминокислотные последовательности могут транскрибироваться с этого участка мРНК при совм'ещении Р8*101 считывания: а) с иницирукяцим кодовом, б) с кодоном-герминатором? Какой* особенностью обладает этот участок вирусной ДНК?

5.3. Клетки, 1тродуцирую1Ц/ие бело», содержащий фрагмент с последовательностью Gly-Ser—Val-Ala-Trp—Lys-^P-0^' обработали профлавином:

При взаимодействии с ДНК это соединение способно встраиваться (интеркалировать) в двойную спираль между сосеадними основаниями параллельно им и растягивать спираль, вызывая мутации. В данном случае получили поколение клеток, продуцирующих укороченный неполноценный белок* с концевой последовательностью Gly-Ser-Val-Ala. Объясните результат.

5.4. Для транскрипции iin vitr° в плазмиду, содержающую промотор фага Т7, был встроен ген фрагмент которсого- несуший транскрибируемую цепь с участком промотора, имеет последовательность: 5 4^GACTCGAACTTTCATCTCTCCCTATAG-3'. Для синтеза мРНК с этой ДНК к плазмид06 была добавлена ДНК-зависимая РНК-полимераза фага Т7, АТФ, УТФ и ГТФ. Напишит«е последовательность продукта транскрипции.

5.5. Для синтеза пептида в бесклеточной прокариотической системе на мРНК с транслируемой последовательность*10 AUGUUCCCACGUGCCGUU в систему добавили полирибосомы, набор аминоацилироваишых ????· ^?, факторы инициации в фактор Ти. Что будет представлять собой ???,'«™? трансляции?

5.6. Как следует изменитть нуклеотидную последовательность ДНК, чтобы, сохранив аминокислотную последоватегг,ькость- УД8™"- сайт узнавания эндонуклеазы рестрикции BamHl? Считайте, что первые нуклеотид сайта узнавания совпадает с первым нуклеотидом кодона. Каким методом это м(0ЖН?> осуществить?

5.7. В экспрессирующую пТльзмиДУ встроен ген, в котором сайт узнавания эндонуклеазы рестрикции EcoRl начинаете** с ^' входящего в триплет первого метионина. Встройте в этот белок дополнительный тГрипептид. Какие ограничения налагаются на строение этого трипептида?

1

ГЛАВА ? ФЕРМЕНТЫ. МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ

Уникальная активность и селективность действия ферментов стимулировали интенсивные усилия, направленные на выяснение механизма их действия. Эта проблема складывается из двух главных аспектов: кинетического и структурного. Структурный аспект сводится к решению двух вопросов: 1) как ферменты узнают строго определенные субстраты; 2) как они обеспечивают высокую скорость ферментативного процесса. Для этого необходимо было установить, как расположен субстрат на молекуле фермента, какие группы участвуют в его узнавании, и на этом основании предположить, как некоторые из этих групп обеспечивают каталитический механизм протекания процесса. Наиболее существенная информация была получена методом рентгеноструктурного анализа, который в общих чертах описывается в § 7.13. Если для работы фермента требуется кофактор, то необходимо иметь данные о расположении на молекуле фермента этого кофактора. В настоящее время изучено большое число ферментов. В этой главе детально рассмотрено несколько ферментативных реакций, для которых такие исследования уже проведены.

Основополагающие законы кинетики ферментативных реакций были установлены уже в начале XX в. Было постулировано, что реакции протекают при прямом контакте фермента и веществ, претерпевающих ферментативное превращение — субстратов, и было выведено простейшее кинетическое выражение для скорости такого превращения — уравнение Михаэлмса—Меитеп. Исследования ферментов показало, что катализируемые ими реакции чрезвычайно чувствительны к условиям протекания, таким, как температура, ионная сила и pll среды. Поэтому в § 6.2 будет затронут и вопрос о влиянии рН и температуры. Кроме того, многие, не подвергающиеся химическому превращению вещества оказывают либо ускоряющее, либо замедляющее действие на ферментативный процесс. Поэтому в этой главе рассматриваются также вопросы об активации и ипгпбировании ферментативных процессов.

Важным событием в энзимологии — науке о ферментах — было открытие каталитического действия рибонуклеиновых кислот. Исследование РНК-ферментов — Рибозимов — стало одной из бурно развивающихся областей энзимологии. Поэтому авторы сочли необходимым ввести § 6.4. Наконец, чтобы дать читателю возможность заглянуть в будущее энзимологии, авторы заключают эту главу небольшим разделом, посвященным динамическим аспектам молекулярной биологи, которая в настоящее время находится в начальной фазе изучения.

6.1. АКТИВНЫЕ ЦЕНТРЫ ФЕРМЕНТОВ

Ферменты действуют на превращающийся субстрат или на взаимодействующие молекулы двух или трех субстратов только при прямом контакте с ними, т.е. необходимой стадией процесса, катализируемого ферментом (ферментативного превращения), является образование комплекса фермента с субстратом или субстратами.

При этом участники химического превращения непосредственно взаимодействуют с ограниченной частью белковой молекулы, называемой активным центром. Селективность действия ферментов определяется высокоизбирательным узнаванием субстратов их активными центрами. Часть активного центра, ответственную за селективное связывание, иногда называют адсорбционным центром фермента. Ту часть активного центра, которая принимает непосредственное участие в каталитическом процессе, называют каталитическим центром. Эти два центра могут в известной мере перекрываться.

Информацию о строении активных центров ферментов и расположении в них субстратов получают в первую очередь путем реитгеноструктурного анализа самого фермента и его комплекса с каким-либо близким аналогом субстрата, который достаточно похож на субстрат, чтобы располагаться в активном центре сходным с ним образом, но не может подвергаться ферментативному превращению. Такой комплекс может быть закристаллизован и использован для получения необходимого набора данных по дифракции рентгеновских лучен.

В отдельных случаях удается подобрать такие условия кристаллизации, в которых каталитического превращения субстрата не происходит, и это дает возможность исследовать методом реитгеноструктурного анализа комплекс фермент-субстрат.

Сказанное можно пояснить на примере фермента, активный центр и механизм действия которого достаточно хорошо изучены и который будет ниже детально рассматриваться, — панкреатической рибонуклеазы. Этот фермент катализирует двустадийный гидролиз фосфодиэфнриых связей в РНК, сходный в общих чертах со щелочным гидролизом этих связей. Па первой стадии происходит внутримолекулярная атака атома ? на 2 '-ОН-группу примыкающего со стороны 3 -кислородного атома остатка рибозы с образованием циклического 2 ,3 '-фосфата и разрывом межнуклеотиднон связи. Во второй стадии происходит гидролиз пяти-членного фосфодиэфирного цикла. На примере одного из простейших субстратов рибонуклеазы — уридилнл(3 '—»5 ')аденозина — процесс можно записать в виде

HO-i^O^r-l-lra

°T^Hn^°\/Ade HOv°Vde HV0wara HV0vUra

v° w — w + w — w¦¦<*»

?' \r он он он он о ? о он

/? , Х-

Аналог этого субстрата, у которого вместо одного из атомов кислорода рибозо-фосфатного остова находится метнлеиовая группа

очень близок по структуре, но ферментом не гидролизуется и поэтому может образовать стабильный комплекс с рибонуклеазой. Рентгенострук

страница 49
< 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 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Биологическая химия" (8.81Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(26.06.2017)