✖


Jump to content

Ферментативный катализ

(Перенаправлено из ферментативных реакций )

Продолжительность: 1 минута 22 секунды.
Визуализация убиквитилирования

Ферментативный катализ это увеличение скорости процесса « — ферментом » , биологической молекулой . Большинство ферментов представляют собой белки, и большинство таких процессов представляют собой химические реакции. Внутри фермента катализ обычно происходит в локализованном сайте, называемом активным центром .

Большинство ферментов состоят преимущественно из белков: либо одной белковой цепи, либо множества таких цепей в многосубъединичном комплексе . Ферменты часто также включают в себя небелковые компоненты, такие как ионы металлов или специализированные органические молекулы, известные как кофакторы (например, аденозинтрифосфат ). Многие кофакторы являются витаминами, и их роль как витаминов напрямую связана с их использованием в катализе биологических процессов метаболизма. Катализ биохимических реакций в клетке жизненно важен, поскольку многие, но не все метаболически важные реакции в некатализируемом состоянии имеют очень низкую скорость. Одной из движущих сил эволюции белков является оптимизация такой каталитической активности, хотя только наиболее важные ферменты работают вблизи пределов каталитической эффективности, а многие ферменты далеки от оптимальных. Важные факторы ферментативного катализа включают общий кислотный и основной катализ , орбитальное управление, энтропийное ограничение, эффекты ориентации (т. е. катализ «замок и ключ»), а также эффекты движения, включающие динамику белков. [1]

Механизмы ферментативного катализа различаются, но все они в принципе аналогичны другим типам химического катализа в том смысле, что решающим фактором является снижение энергетического барьера (ов), отделяющего реагенты (или субстраты ) от продуктов. Уменьшение энергии активации ( E a ) увеличивает долю молекул реагента, способных преодолеть этот барьер и образовать продукт. Важным принципом является то, что, поскольку они лишь уменьшают энергетические барьеры между продуктами и реагентами, ферменты всегда катализируют реакции в обоих направлениях и не могут продвигать реакцию вперед или влиять на положение равновесия — только на скорость, с которой оно достигается. Как и в случае с другими катализаторами, фермент не расходуется и не изменяется в ходе реакции (в отличие от субстрата), а перерабатывается, так что один фермент выполняет множество циклов катализа.

Ферменты часто обладают высокой специфичностью и действуют только на определенные субстраты. Некоторые ферменты абсолютно специфичны, что означает, что они действуют только на один субстрат, в то время как другие проявляют групповую специфичность и могут действовать на сходные, но не идентичные химические группы, такие как пептидная связь в разных молекулах. Многие ферменты обладают стереохимической специфичностью и действуют на один стереоизомер , но не на другой. [2]

Индуцированная посадка

[ редактировать ]
Гексокиназа отображается в виде непрозрачной поверхности с выраженной открытой связывающей щелью рядом с несвязанным субстратом (вверху) и того же фермента с более закрытой щелью, окружающей связанный субстрат (внизу).
Фермент меняет форму путем индуцированного прилегания при связывании субстрата с образованием фермент-субстратного комплекса. Гексокиназа имеет большое индуцированное прилегающее движение, которое закрывается над субстратами аденозинтрифосфатом и ксилозой . Сайты связывания показаны синим цветом, субстраты - черным, а Mg - 2+ кофактор выделен желтым цветом. ( ПРБ : 2E2N , 2E2Q )
Различные механизмы связывания субстрата

Классической моделью взаимодействия фермент- субстрат является модель индуцированного соответствия. [3] Эта модель предполагает, что первоначальное взаимодействие между ферментом и субстратом относительно слабое, но эти слабые взаимодействия быстро вызывают конформационные изменения фермента, которые усиливают связывание.

Преимущества механизма индуцированной подгонки обусловлены стабилизирующим эффектом сильного связывания фермента. Существует два различных механизма связывания субстрата: равномерное связывание, характеризующееся сильным связыванием субстрата, и дифференциальное связывание, характеризующееся сильным связыванием в переходном состоянии. Стабилизирующий эффект равномерного связывания увеличивает аффинность связывания как с субстратом, так и в переходном состоянии, тогда как дифференциальное связывание увеличивает только аффинность связывания в переходном состоянии. Оба используются ферментами и были выбраны эволюционно для минимизации энергии активации реакции. Насыщенные ферменты, то есть имеющие высокое сродство к связыванию субстрата, требуют дифференциального связывания для снижения энергии активации, тогда как небольшие несвязанные с субстратом ферменты могут использовать либо дифференциальное, либо равномерное связывание. [4]

Эти эффекты привели к тому, что большинство белков использовали механизм дифференциального связывания для снижения энергии активации, поэтому большинство субстратов имеют высокое сродство к ферменту, находясь в переходном состоянии. Дифференциальное связывание осуществляется по механизму индуцированной подгонки: сначала субстрат связывается слабо, затем фермент меняет конформацию, увеличивая сродство к переходному состоянию и стабилизируя его, тем самым уменьшая энергию активации для его достижения.

Однако важно пояснить, что концепция индуцированного соответствия не может использоваться для рационализации катализа. То есть химический катализ определяется как восстановление E a ‡ (когда система уже находится в ES ‡ ) относительно E a ‡ в некатализируемой реакции в воде (без фермента). Индуцированное соответствие только предполагает, что барьер ниже в закрытой форме фермента, но не говорит нам, какова причина снижения барьера.

Индуцированная подгонка может быть полезна для точности молекулярного распознавания в присутствии конкуренции и шума посредством механизма конформационной корректуры . [5]

Механизмы альтернативного пути реакции

[ редактировать ]

Эти конформационные изменения также приближают каталитические остатки в активном центре к химическим связям в субстрате, которые будут изменены в реакции. реакции После того, как происходит связывание, один или несколько механизмов катализа снижают энергию переходного состояния , обеспечивая альтернативный химический путь реакции. Существует шесть возможных механизмов «надбарьерного» катализа, а также «сквозной» механизм:

Близость и ориентация

[ редактировать ]

Взаимодействия фермент-субстрат выравнивают реакционноспособные химические группы и удерживают их близко друг к другу в оптимальной геометрии, что увеличивает скорость реакции. Это снижает энтропию реагентов и, таким образом, делает реакции присоединения или переноса менее неблагоприятными, поскольку снижается общая энтропия, когда два реагента становятся одним продуктом. Однако это общий эффект, который наблюдается в реакциях неприсоединения или переноса, где он возникает из-за увеличения «эффективной концентрации» реагентов. Это становится понятным, если учесть, как увеличение концентрации приводит к увеличению скорости реакции: по сути, когда реагенты более концентрированы, они чаще сталкиваются и, следовательно, чаще реагируют. При ферментативном катализе связывание реагентов с ферментом ограничивает конформационное пространство реагентов, удерживая их в «правильной ориентации» и близко друг к другу, так что они сталкиваются чаще и имеют правильную геометрию, чтобы облегчить желаемая реакция. «Эффективная концентрация» — это концентрация, которой должен быть реагент в свободном состоянии в растворе, чтобы испытать ту же частоту столкновений. Часто такие теоретические эффективные концентрации нефизичны и их невозможно реализовать в реальности, что является свидетельством огромной каталитической силы многих ферментов с огромным увеличением скорости по сравнению с некатализированным состоянием.

Например:
Подобные реакции будут происходить гораздо быстрее, если реакция будет внутримолекулярной.
Эффективную концентрацию ацетата во внутримолекулярной реакции можно оценить как k 2 /k 1 = 2 х 10. 5 Моляр.

Однако ситуация может быть более сложной, поскольку современные вычислительные исследования установили, что традиционные примеры эффектов близости не могут быть напрямую связаны с энтропийными эффектами ферментов. [6] [7] [8] Кроме того, исходное энтропийное предложение [9] Было обнаружено, что они в значительной степени переоценивают вклад ориентационной энтропии в катализ. [10]

Доноры или акцепторы протонов

[ редактировать ]
См. Также: Расчеты белка pKa.

Доноры и акцепторы протонов, т.е. кислоты и основания, могут отдавать и принимать протоны, чтобы стабилизировать развивающиеся заряды в переходном состоянии. Это связано с общим принципом катализа, а именно с уменьшением энергетических барьеров, поскольку, как правило, переходные состояния являются состояниями с высокой энергией, и за счет их стабилизации эта высокая энергия снижается, снижая барьер. Ключевой особенностью ферментативного катализа по сравнению со многими небиологическими катализами является то, что в одной реакции можно сочетать как кислотный, так и основной катализ. Во многих абиотических системах кислоты (большие [H+]) или основания (поглотители H+ с большой концентрацией или соединения с электронными парами) могут увеличивать скорость реакции; но, конечно, окружающая среда может иметь только один общий pH (показатель кислотности или основности (щелочности)). Однако, поскольку ферменты представляют собой большие молекулы, они могут располагать как кислотные, так и основные группы в своем активном центре для взаимодействия со своими субстратами и использовать оба режима независимо от объемного pH.

Часто общий кислотный или основной катализ используется для активации нуклеофильных и/или электрофильных групп или для стабилизации уходящих групп. В активном центре задействованы многие аминокислоты с кислотными или основными группами, такие как глутаминовая и аспарагиновая кислоты, гистидин, цистин, тирозин, лизин и аргинин, а также серин и треонин. Кроме того, часто используется пептидный остов с карбонильными и амидными N-группами. цистин и гистидин Очень часто участвуют , поскольку они оба имеют рКа, близкий к нейтральному pH , и поэтому могут как принимать, так и отдавать протоны.

Многие механизмы реакций, включающие кислотно-основной катализ, предполагают существенно измененное значение pKa. Такое изменение рКа возможно через локальное окружение остатка [ нужна ссылка ] .

Условия Кислоты Базы
Гидрофобная среда Увеличение рКа Снижение рКа
Соседние остатки одинакового заряда Увеличение рКа Снижение рКа
Солевой мостик (и водород
облигация) формирование 		Снижение рКа Увеличение рКа

На рКа также может существенно влиять окружающая среда, так что остатки, являющиеся основными в растворе, могут действовать как доноры протонов, и наоборот.

Например:
Каталитическая триада сериновой протеазы
Начальная стадия каталитического механизма сериновой протеазы включает в себя гистидин активного центра, принимающий протон от остатка серина. Это подготавливает серин как нуклеофил для атаки амидной связи субстрата. Этот механизм включает в себя донорство протона от серина (основание, рКа 14) гистидину (кислота, рКа 6), что стало возможным благодаря локальному окружению оснований.

Модификация pKa является чистой частью электростатического механизма. [11] Каталитический эффект приведенного примера связан в основном со снижением рКа оксианиона и увеличением рКа гистидина, при этом перенос протона от серина к гистидину существенно не катализируется, так как не является скоростью определяющий барьер. [12] Обратите внимание, что в показанном примере конъюгированная гистидиновая кислота действует как обычный кислотный катализатор для последующей потери амина из тетраэдрического промежуточного продукта. Доказательства, подтверждающие этот предложенный механизм (рис. 4 в ссылке 13). [13] однако было оспорено. [14]

Электростатический катализ

[ редактировать ]

Стабилизация заряженных переходных состояний также может осуществляться за счет остатков в активном центре, образующих ионные связи (или частичные взаимодействия ионных зарядов) с промежуточным соединением. Эти связи могут происходить либо от кислотных или основных боковых цепей аминокислот, таких как лизин , аргинин , аспарагиновая кислота или глутаминовая кислота , либо от металлических кофакторов, таких как цинк . Ионы металлов особенно эффективны и могут снизить pKa воды настолько, что она станет эффективным нуклеофилом.

Систематические исследования компьютерного моделирования установили, что электростатические эффекты вносят наибольший вклад в катализ. [11] Он может увеличить скорость реакции в 10 раз. 7 . [15] В частности, было обнаружено, что фермент обеспечивает более полярную среду, чем вода, и что ионные переходные состояния стабилизируются фиксированными диполями. Это сильно отличается от стабилизации переходного состояния в воде, где молекулы воды должны платить «энергией реорганизации». [16] Для стабилизации ионных и заряженных состояний. Таким образом, катализ связан с тем, что полярные группы фермента заранее организованы. [17]

Было показано, что величина электростатического поля, создаваемого активным центром фермента, тесно коррелирует с повышением каталитической скорости фермента. [18]

Связывание субстрата обычно исключает воду из активного центра, тем самым снижая локальную диэлектрическую проницаемость до уровня органического растворителя. Это усиливает электростатические взаимодействия между заряженными/полярными подложками и активными центрами. Кроме того, исследования показали, что распределения зарядов вокруг активных центров располагаются так, чтобы стабилизировать переходные состояния катализируемых реакций. В некоторых ферментах такое распределение зарядов, по-видимому, служит для направления полярных субстратов к местам их связывания, так что скорости этих ферментативных реакций превышают их очевидные пределы, контролируемые диффузией. [ нужна ссылка ] .

Например:
карбоксипептидазы Каталитический механизм
Тетраэдрический интермедиат стабилизируется частичной ионной связью между Zn 2+ ион и отрицательный заряд кислорода.

Ковалентный катализ

[ редактировать ]

Ковалентный катализ включает в себя образование субстратом временной ковалентной связи с остатками в активном центре фермента или с кофактором. Это добавляет к реакции дополнительный ковалентный промежуточный продукт и помогает снизить энергию более поздних переходных состояний реакции. Ковалентная связь должна быть разорвана на более поздней стадии реакции для регенерации фермента. Этот механизм используется каталитической триадой ферментов, таких как протеазы, такие как химотрипсин и трипсин , где образуется промежуточный ацил-фермент. Альтернативным механизмом является образование основания Шиффа с использованием свободного амина из остатка лизина , как это видно в ферменте альдолазе во время гликолиза .

Некоторые ферменты используют неаминокислотные кофакторы, такие как пиридоксальфосфат (PLP) или тиаминпирофосфат (TPP), для образования ковалентных промежуточных продуктов с молекулами реагентов. [19] [20] Такие ковалентные промежуточные соединения действуют, снижая энергию более поздних переходных состояний, подобно тому, как ковалентные промежуточные соединения, образованные с аминокислотными остатками активного центра, обеспечивают стабилизацию, но возможности кофакторов позволяют ферментам осуществлять реакции, которые сами по себе аминокислотные остатки не могут. Ферменты, использующие такие кофакторы, включают PLP-зависимый фермент аспартатаминазу и TPP-зависимый фермент пируватдегидрогеназу . [21] [22]

Вместо снижения энергии активации пути реакции ковалентный катализ обеспечивает альтернативный путь реакции (через ковалентное промежуточное соединение) и поэтому отличается от истинного катализа. [11] Например, энергетику ковалентной связи с молекулой серина в химотрипсине следует сравнить с хорошо изученной ковалентной связью с нуклеофилом в некаталитической реакции в растворе. Истинное предложение ковалентного катализа (когда барьер ниже соответствующего барьера в растворе) потребует, например, частичной ковалентной связи с переходным состоянием с помощью группы фермента (например, очень прочной водородной связи), и такое эффекты не вносят существенного вклада в катализ.

Катализ ионов металлов

[ редактировать ]

Ион металла в активном центре участвует в катализе, координируя стабилизацию заряда и экранирование. Из-за положительного заряда металла ионами металла можно стабилизировать только отрицательные заряды. [23] Однако ионы металлов имеют преимущества в биологическом катализе, поскольку на них не влияют изменения pH. [24] Ионы металлов также могут ионизировать воду, действуя как кислота Льюиса . [25] Ионы металлов также могут быть агентами окисления и восстановления. [26]

Напряжение связи

[ редактировать ]

Это основной эффект индуцированного прилегания связывания, когда сродство фермента к переходному состоянию больше, чем к самому субстрату. Это вызывает структурные перестройки, которые напрягают связи субстрата в положение, более близкое к конформации переходного состояния, тем самым уменьшая разницу в энергии между субстратом и переходным состоянием и помогая катализировать реакцию.

Однако эффект деформации на самом деле является эффектом дестабилизации основного состояния, а не эффектом стабилизации переходного состояния. [11] [27] [ нужна страница ] Кроме того, ферменты очень гибки и не могут оказывать сильное растяжение. [28]

Помимо напряжения связи в субстрате, напряжение связи также может быть индуцировано внутри самого фермента для активации остатков в активном центре.

Например:
Субстрат, связанный субстрат и конформации переходного состояния лизоцима .
Субстрат при связывании искажается из конформации полукресла гексозного кольца (из-за стерических затруднений с аминокислотами белка, заставляющих экваториальный с6 находиться в аксиальном положении) в конформацию кресла, [29] которое по форме похоже на переходное состояние.

Квантовое туннелирование

[ редактировать ]

Эти традиционные механизмы «через барьер» в некоторых случаях были поставлены под сомнение моделями и наблюдениями механизмов «сквозь барьер» ( квантовое туннелирование ). Некоторые ферменты действуют с кинетикой, которая быстрее, чем можно было бы предсказать с помощью классического ΔG. ‡ . В моделях «сквозь барьер» протон или электрон могут туннелировать через активационные барьеры. [30] [31] Квантовое туннелирование протонов наблюдалось при триптамина окислении дегидрогеназой ароматических аминов . [32]

Квантовое туннелирование, по-видимому, не дает большого каталитического преимущества, поскольку вклад туннелирования в катализируемых и некаталитических реакциях в растворе одинаков. [31] [33] [34] [35] Однако туннельный вклад (обычно увеличивающий константы скорости примерно в 1000 раз) [32] по сравнению со скоростью реакции для классического пути «через барьер»), вероятно, имеет решающее значение для жизнеспособности биологических организмов. Это подчеркивает общую важность туннельных реакций в биологии.

В 1971–1972 гг. была сформулирована первая квантовомеханическая модель ферментативного катализа. [36] [37] [ нужен сторонний источник ]

Активный фермент

[ редактировать ]

Энергию связи фермент-субстратного комплекса нельзя рассматривать как внешнюю энергию, необходимую для активации субстрата. Фермент с высоким содержанием энергии может сначала перенести некоторую специфическую энергетическую группу X 1 из каталитического центра фермента в конечное место первого связанного реагента, затем другую группу X 2 из второго связанного реагента (или из второй группы одиночного реагента). реагент) должен быть перенесен в активный центр для завершения превращения субстрата в продукт и регенерации фермента. [38]

Всю ферментативную реакцию можно представить как две реакции сочетания:

С 1 + ЭК 1 → С 1 ЭК 1 → П 1 + ЭП 2 ( 1 )
С 2 + ЭП 2 → С 2 ЭП 2 → П 2 + ЭП 2 ( 2 )

) видно, Из реакции ( 1 что группа Х 1 активного фермента появляется в продукте благодаря возможности протекания обменной реакции внутри фермента во избежание как электростатического ингибирования, так и отталкивания атомов. Итак, мы представляем активный фермент как мощный реагент ферментативной реакции. Реакция ( 2 ) демонстрирует неполное превращение субстрата, поскольку его группа Х2 остается внутри фермента. Ранее предполагалось, что этот подход как идея опирается на гипотетические чрезвычайно высокие ферментативные превращения (каталитически совершенный фермент). [39]

Решающим моментом для проверки настоящего подхода является то, что катализатором должен быть комплекс фермента с транспортной группой реакции. Этот химический аспект подтверждается хорошо изученными механизмами нескольких ферментативных реакций. Рассмотрим реакцию гидролиза пептидной связи, катализируемую чистым белком α-химотрипсином (ферментом, действующим без кофактора), который является хорошо изученным представителем семейства сериновых протеаз, см. . [40]

Мы представляем экспериментальные результаты этой реакции в виде двух химических стадий:

С 1 + ЭГ → П 1 + ЭП 2 ( 3 )
ЭП 2 + Н-О-Н → ЭН + Р 2 ( 4 )

где S 1 представляет собой полипептид, P 1 и P 2 являются продуктами. Первая химическая стадия ( 3 ) включает образование ковалентного промежуточного ацил-фермента. Второй этап ( 4 ) представляет собой этап деацилирования. Важно отметить, что группа Н+, изначально обнаруженная на ферменте, а не в воде, появляется в продукте еще до стадии гидролиза, поэтому ее можно рассматривать как дополнительную группу ферментативной реакции.

Таким образом, реакция ( 3 ) показывает, что фермент выступает в качестве мощного реагента реакции. Согласно предложенной концепции, транспорт Н от фермента способствует первой конверсии реагента, разрыву первой исходной химической связи (между группами Р 1 и Р 2 ). Стадия гидролиза приводит к разрыву второй химической связи и регенерации фермента.

Предложенный химический механизм не зависит от концентрации субстратов или продуктов в среде. Однако сдвиг их концентрации в основном вызывает изменения свободной энергии на первой и конечной стадиях реакций ( 1 ) и ( 2 ) из-за изменения содержания свободной энергии каждой молекулы, будь то S или P, в водном растворе.Этот подход соответствует следующему механизму мышечного сокращения. Завершающим этапом гидролиза АТФ в скелетных мышцах является высвобождение продукта, вызванное ассоциацией головок миозина с актином. [41] Закрытие актин-связывающей щели во время реакции ассоциации структурно связано с открытием нуклеотидсвязывающего кармана на активном сайте миозина. [42]

Примечательно, что заключительные этапы гидролиза АТФ включают быстрое высвобождение фосфата и медленное высвобождение АДФ. [43] [44] Высвобождение фосфат-аниона из связанного АДФ-аниона в водный раствор можно рассматривать как экзергоническую реакцию, поскольку фосфат-анион имеет низкую молекулярную массу.

Таким образом, мы приходим к выводу, что первичное выделение неорганического фосфата H 2 PO 4 − приводит к преобразованию значительной части свободной энергии гидролиза АТФ в кинетическую энергию сольватированного фосфата, вызывая активное течение. Это предположение о локальной механо-химической трансдукции согласуется с механизмом мышечного сокращения Тироша, согласно которому мышечная сила возникает в результате комплексного действия активного потока, создаваемого гидролизом АТФ. [45] [46]

Примеры каталитических механизмов

[ редактировать ]

В действительности большинство ферментативных механизмов включают комбинацию нескольких различных типов катализа.

Триозофосфатизомераза

[ редактировать ]

Триозофосфат-изомераза ( EC 5.3.1.1 ) катализирует обратимое взаимное превращение двух триозофосфатов : изомеров дигидроксиацетонфосфата и D- глицеральдегид-3-фосфата .

Трипсин

[ редактировать ]

Трипсин ( EC 3.4.21.4 ) представляет собой сериновую протеазу , которая расщепляет белковые субстраты после остатков лизина или аргинина , используя каталитическую триаду для осуществления ковалентного катализа и оксианионную дырку для стабилизации накопления заряда в переходных состояниях .

Альдолаза

[ редактировать ]

Альдолаза ( EC 4.1.2.13 ) катализирует распад фруктозо-1,6-бисфосфата (F-1,6-BP) на глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат ( DHAP ).

Коэффициент диффузии ферментов

[ редактировать ]

Появление исследований одиночных молекул в 2010-х годах привело к наблюдению, что движение несвязанных ферментов увеличивается с увеличением концентрации субстрата и увеличением энтальпии реакции . [47] Последующие наблюдения показывают, что это увеличение диффузионной способности вызвано временным смещением центра масс фермента , что приводит к «эффекту отдачи, который приводит в движение фермент». [48]

Сходство реакции

[ редактировать ]

Сходство между ферментативными реакциями ( EC ) можно рассчитать с помощью изменений связей, реакционных центров или показателей субструктуры ( EC-BLAST. Архивировано 30 мая 2019 г. на Wayback Machine ). [49]

См. также

[ редактировать ]

Ссылки

[ редактировать ]
  1. ^ Камерлин С.К., Варшел А. (май 2010 г.). «На заре XXI века: является ли динамика недостающим звеном для понимания ферментативного катализа?» . Белки . 78 (6): 1339–1375. дои : 10.1002/прот.22654 . ПМЦ   2841229 . ПМИД   20099310 .
  2. ^ Лейдлер К.Дж. (1978). Физическая химия с биологическими приложениями . Бенджамин/Каммингс. п. 427. ИСБН  978-0-8053-5680-9 .
  3. ^ Кошланд Д.Э. (февраль 1958 г.). «Применение теории специфичности ферментов к синтезу белка» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 44 (2): 98–104. Бибкод : 1958ПНАС...44...98К . дои : 10.1073/pnas.44.2.98 . ПМЦ   335371 . ПМИД   16590179 . Значок открытого доступа
  4. ^ Анслин Э.В., Догерти Д.А. (2006). Современная физико-органическая химия . Университетские научные книги. ISBN  978-1-891389-31-3 .
  5. ^ Савир Ю., Тлусти Т. (май 2007 г.). Скалас Э (ред.). «Конформационная корректура: влияние конформационных изменений на специфику молекулярного распознавания» . ПЛОС ОДИН . 2 (5): е468. Бибкод : 2007PLoSO...2..468S . дои : 10.1371/journal.pone.0000468 . ПМЦ   1868595 . ПМИД   17520027 . Значок открытого доступа
  6. ^ Стэнтон Р.В., Перакюля М., Баковис Д., Коллман П.А. (1998). «Комбинированные расчеты ab initio и свободной энергии для изучения реакций в ферментах и ​​растворах: гидролиз амида в трипсине и водном растворе». Дж. Ам. хим. Соц . 120 (14): 3448–3457. дои : 10.1021/ja972723x .
  7. ^ Кун Б., Коллман П.А. (2000). «Расчеты QM-FE и молекулярной динамики катехол-О-метилтрансферазы: свободная энергия активации в ферменте и в водном растворе и региоселективность ферментативно-катализируемой реакции». Дж. Ам. хим. Соц . 122 (11): 2586–2596. дои : 10.1021/ja992218v .
  8. ^ Брюс ТК, Лайтстоун (1999). «Вклад основного и переходного состояний в скорость внутримолекулярных и ферментативных реакций». Акк. хим. Рез . 32 (2): 127–136. дои : 10.1021/ar960131y .
  9. ^ Пейдж М.И., Дженкс В.П. (август 1971 г.). «Энтропийный вклад в ускорение скорости ферментативных и внутримолекулярных реакций и хелатный эффект» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 68 (8): 1678–1683. Бибкод : 1971PNAS...68.1678P . дои : 10.1073/pnas.68.8.1678 . ПМК   389269 . ПМИД   5288752 .
  10. ^ Варшел А., Парсон В.В. (ноябрь 2001 г.). «Динамика биохимических и биофизических реакций: результаты компьютерного моделирования». Ежеквартальные обзоры биофизики . 34 (4): 563–679. дои : 10.1017/s0033583501003730 . ПМИД   11852595 . S2CID   28961992 .
  11. ^ Перейти обратно: а б с д Варшел А., Шарма П.К., Като М., Сян Ю., Лю Х., Олссон М.Х. (август 2006 г.). «Электростатические основы ферментативного катализа». Химические обзоры . 106 (8): 3210–3235. дои : 10.1021/cr0503106 . ПМИД   16895325 .
  12. ^ Варшел А., Нарай-Сабо Г., Сассман Ф., Хван Дж. К. (май 1989 г.). «Как на самом деле работают сериновые протеазы?». Биохимия . 28 (9): 3629–3637. дои : 10.1021/bi00435a001 . ПМИД   2665806 .
  13. ^ Фершт А.Р., Рекена Ю. (декабрь 1971 г.). «Механизм гидролиза амидов, катализируемого -химотрипсином. Зависимость kc и K m от pH. Кинетическое обнаружение промежуточного продукта». Журнал Американского химического общества . 93 (25): 7079–7087. дои : 10.1021/ja00754a066 . ПМИД   5133099 .
  14. ^ Зееберг Б., Касвелл М., Кэплоу М. (апрель 1973 г.). «Относительно сообщаемого изменения на этапе, определяющем скорость химотрипсинового катализа». Журнал Американского химического общества . 95 (8): 2734–2735. дои : 10.1021/ja00789a081 . ПМИД   4694533 .
  15. ^ Воет Д., Воет Дж.Г. (2011). Биохимия . Джон Уайли и сыновья. OCLC   808679090 .
  16. ^ Маркус Р.А. (1965). «К теории реакций переноса электрона. VI. Единая трактовка гомогенных и электродных реакций» (PDF) . Дж. Хим. Физ . 43 (2): 679–701. Бибкод : 1965ЖЧФ..43..679М . дои : 10.1063/1.1696792 .
  17. ^ Варшел А. (ноябрь 1978 г.). «Энергетика ферментативного катализа» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 75 (11): 5250–5254. Бибкод : 1978PNAS...75.5250W . дои : 10.1073/pnas.75.11.5250 . ПМК   392938 . ПМИД   281676 .
  18. ^ Фрид С.Д., Багчи С., Боксер С.Г. (декабрь 2014 г.). «Экстремальные электрические поля катализируют активный центр кетостероид-изомеразы» . Наука . 346 (6216). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: 1510–154. Бибкод : 2014Sci...346.1510F . дои : 10.1126/science.1259802 . ПМК   4668018 . ПМИД   25525245 .
  19. ^ Тони, доктор медицинских наук «Специфичность реакции пиридоксальных ферментов». Архив биохимии и биофизики (2005) 433: 279-287.
  20. ^ «Информационный центр по микроэлементам, Университет штата Орегон» . Архивировано из оригинала 21 марта 2015 года . Проверено 30 сентября 2009 г.
  21. ^ Фут D, Фут JG (2004). Биохимия . Джон Уайли и сыновья, Inc. стр. 986–989 . ISBN  978-0-471-25090-6 .
  22. ^ Фут D, Фут JG (2004). Биохимия . Джон Уайли и сыновья, Inc. стр. 604–606 . ISBN  978-0-471-25090-6 .
  23. ^ Пиччирилли Дж.А., Вайл Дж.С., Карутерс М.Х., Чех Т.Р. (январь 1993 г.). «Ионный катализ металлов в рибозимной реакции тетрахимены». Природа . 361 (6407): 85–88. Бибкод : 1993Natur.361...85P . дои : 10.1038/361085a0 . ПМИД   8421499 . S2CID   4326584 .
  24. ^ Бендер М.Л. (1 января 1962 г.). «Металл-ионный катализ нуклеофильных органических реакций в растворе». Реакции координированных лигандов . Достижения химии. Том. 37. Американское химическое общество. стр. 19–36. дои : 10.1021/ba-1963-0037.ch002 . ISBN  978-0-8412-0038-8 .
  25. ^ Файф TH, Przystas TJ (1 февраля 1985 г.). «Катализ ионами двухвалентного металла при гидролизе эфиров пиколиновой кислоты. Ион металла способствует реакциям, катализируемым гидроксид-ионом и водой». Журнал Американского химического общества . 107 (4): 1041–1047. дои : 10.1021/ja00290a048 . ISSN   0002-7863 .
  26. ^ Штадтман Э.Р. (1 января 1990 г.). «Окисление белков, катализируемое ионами металлов: биохимический механизм и биологические последствия» . Свободно-радикальная биология и медицина . 9 (4): 315–325. дои : 10.1016/0891-5849(90)90006-5 . ПМИД   2283087 .
  27. ^ Дженкс В.П. (1987) [1969]. Катализ в химии и энзимологии . Серия McGraw-Hill по передовой химии (переиздание). Нью-Йорк: Dover Publications . ISBN  978-0-486-65460-7 .
  28. ^ Варшел А., Левитт М. (май 1976 г.). «Теоретические исследования ферментативных реакций: диэлектрическая, электростатическая и стерическая стабилизация иона карбония в реакции лизоцима». Журнал молекулярной биологии . 103 (2): 227–249. дои : 10.1016/0022-2836(76)90311-9 . ПМИД   985660 . Значок открытого доступа
  29. ^ Воет Д., Воет Дж.Г., Пратт К.В. (2013). Основы биохимии: жизнь на молекулярном уровне (Четвертое изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. ISBN  978-0-470-54784-7 .
  30. ^ Гарсия-Вилока М., Гао Дж., Карплюс М., Трулар Д.Г. (январь 2004 г.). «Как работают ферменты: анализ с помощью современной теории скорости и компьютерного моделирования». Наука . 303 (5655): 186–195. Бибкод : 2004Sci...303..186G . дои : 10.1126/science.1088172 . ПМИД   14716003 . S2CID   17498715 .
  31. ^ Перейти обратно: а б Олссон М.Х., Зигбан П.Е., Варшел А. (март 2004 г.). «Моделирование большого кинетического изотопного эффекта и температурной зависимости переноса атома водорода в липоксигеназе». Журнал Американского химического общества . 126 (9): 2820–2828. дои : 10.1021/ja037233l . ПМИД   14995199 .
  32. ^ Перейти обратно: а б Масграу Л., Ружейникова А., Йоханниссен Л.О., Хоти П., Басран Дж., Ранаган К.Е. и др. (апрель 2006 г.). «Атомное описание ферментативной реакции, в которой преобладает туннелирование протонов». Наука . 312 (5771): 237–241. Бибкод : 2006Sci...312..237M . дои : 10.1126/science.1126002 . ПМИД   16614214 . S2CID   27201250 .
  33. ^ Хван Дж. К., Варшел А. (1996). «Насколько важны квантовомеханические движения ядер в ферментативном катализе». Дж. Ам. хим. Соц . 118 (47): 11745–11751. дои : 10.1021/ja962007f .
  34. ^ Болл П. (сентябрь 2004 г.). «Ферменты: случайно или намеренно?» . Природа . 431 (7007): 396–397. Бибкод : 2004Natur.431..396B . дои : 10.1038/431396a . ПМИД   15385982 . S2CID   228263 .
  35. ^ Олссон М.Х., Парсон В.В., Варшел А. (май 2006 г.). «Динамический вклад в ферментативный катализ: критические проверки популярной гипотезы». Химические обзоры . 106 (5): 1737–1756. дои : 10.1021/cr040427e . ПМИД   16683752 .
  36. ^ Волькенштейн М.В., Догонадзе Р.Р., Мадумаров А.К., Урушадзе З.Д., Харкац Ю.И. (1972). «Теория ферментативного катализа». Молекулярная биология . 6 (3). Москва: 347–353. ПМИД   4645409 .
  37. ^ Volkenshtein MV, Dogonadze RR, Madumarov AK, Urushadze ZD, Kharkats Yu I (1973). "Electronic and Conformational Interactions in Enzyme Catalysis.". Konformatsionnie Izmenenia Biopolimerov v Rastvorakh . Moscow: Nauka Publishing House. pp. 153–157.
  38. ^ Фойгель АГ (июнь 2011 г.). «Является ли фермент мощным реагентом биохимической реакции?». Молекулярная и клеточная биохимия . 352 (1–2): 87–89. дои : 10.1007/s11010-011-0742-4 . ПМИД   21318350 . S2CID   11133081 .
  39. ^ Фогель А.Г. (август 1982 г.). «Кооперативность ферментативных реакций и молекулярные аспекты передачи энергии». Молекулярная и клеточная биохимия . 47 (1): 59–64. дои : 10.1007/bf00241567 . ПМИД   7132966 . S2CID   21790380 .
  40. ^ Хенгге AC, Штейн Р.Л. (январь 2004 г.). «Роль конформационной подвижности белка в ферментативном катализе: ацилирование альфа-химотрипсина специфическими пептидными субстратами». Биохимия . 43 (3): 742–747. дои : 10.1021/bi030222k . ПМИД   14730979 .
  41. ^ Лимн Р.В., Тейлор Э.В. (декабрь 1971 г.). «Механизм гидролиза аденозинтрифосфата актомиозином». Биохимия . 10 (25): 4617–4624. дои : 10.1021/bi00801a004 . ПМИД   4258719 .
  42. ^ Холмс К.К., Ангерт И., Кулл Ф.Дж., Ян В., Шредер Р.Р. (сентябрь 2003 г.). «Электронная криомикроскопия показывает, насколько сильное связывание миозина с актином высвобождает нуклеотид». Природа . 425 (6956): 423–427. Бибкод : 2003Natur.425..423H . дои : 10.1038/nature02005 . ПМИД   14508495 . S2CID   2686184 .
  43. ^ Симанковски Р.Ф., Уайзман М.О., Уайт Х.Д. (февраль 1985 г.). «Диссоциация АДФ от субфрагмента 1 актомиозина происходит достаточно медленно, чтобы ограничить скорость сокращения ненагруженных мышц позвоночных» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 82 (3): 658–662. Бибкод : 1985PNAS...82..658S . дои : 10.1073/pnas.82.3.658 . ПМК   397104 . ПМИД   3871943 .
  44. ^ Уайт Х.Д., Белкнап Б., Уэбб М.Р. (сентябрь 1997 г.). «Кинетика стадий расщепления нуклеозидтрифосфата и высвобождения фосфата связанным актомиозином скелета кролика, измеренная с использованием нового флуоресцентного зонда для фосфата». Биохимия . 36 (39): 11828–11836. дои : 10.1021/bi970540h . ПМИД   9305974 .
  45. ^ Тирош Р., Лоу В.З., Оплата А. (март 1990 г.). «Поступательное движение актиновых нитей в присутствии тяжелого меромиозина и MgATP, измеренное с помощью доплеровского уширения рассеяния лазерного света». Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Структура белка и молекулярная энзимология . 1037 (3): 274–280. дои : 10.1016/0167-4838(90)90025-б . ПМИД   2178685 .
  46. ^ Тирош Р. (2006). «Баллистические протоны и водные растворы, индуцированные микроволновым излучением (солитоны) в биоэнергетических превращениях» . Межд. Дж. Мол. Наука . 7 (9): 320–345. дои : 10.3390/i7090320 .
  47. ^ Муддана Х.С., Сенгупта С., Маллук Т.Э., Сен А., Батлер П.Дж. (февраль 2010 г.). «Субстратный катализ усиливает диффузию одного фермента» . Журнал Американского химического общества . 132 (7): 2110–2111. дои : 10.1021/ja908773a . ПМЦ   2832858 . ПМИД   20108965 . Значок закрытого доступа
  48. ^ Ридель С., Габизон Р., Уилсон К.А., Хамадани К., Цекоурас К., Маркузи С. и др. (январь 2015 г.). «Тепло, выделяющееся во время каталитического круговорота, усиливает диффузию фермента» . Природа . 517 (7533): 227–230. Бибкод : 2015Natur.517..227R . дои : 10.1038/nature14043 . ПМЦ   4363105 . ПМИД   25487146 . Значок закрытого доступа
  49. ^ Рахман С.А., Куэста С.М., Фернхэм Н., Холлидей Г.Л., Торнтон Дж.М. (февраль 2014 г.). «EC-BLAST: инструмент для автоматического поиска и сравнения ферментативных реакций» . Природные методы . 11 (2): 171–174. дои : 10.1038/nmeth.2803 . ПМК   4122987 . ПМИД   24412978 .

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
[ редактировать ]
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Enzyme_catalysis&oldid=1239173013"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 383142a72202f913c3106c28f49b8fb4__1723045500
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/38/b4/383142a72202f913c3106c28f49b8fb4.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Enzyme catalysis - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)