Мир инновационных технологий

Элементарный каталитический процесс

В кислотно-основном катализе их роль сводится к возможности наиболее эффективно принимать или отдавать протоны. Элементарный каталитический процесс в активном центре фермента можно себе представить как некоторую последовательность изменяемых связей, происходящую под влиянием акцептора или донора протона — каталитических групп активного центра фермента. Эта цепочка атомов, затронутых каталитическим превращением, называется цепью перераспределяемых связей и для краткости обозначается (ЦПС). Элементарная ЦПС показана на примере разрыва пептидной связи при участии молекулы воды (гидролиз) в области активного центра карбоксипептидазы. Схеме на рисунке 9 соответствуют два состояния ЦПС — начальное и конечное.
Мы видим, что начальное и конечное состояния ЦПС отличаются друг от друга распределением связей. Если отсутствие связи обозначить нулем, а наличие связи единицей, то переход начального состояния ЦПС в конечное можно записать так: 010101 —101010. Здесь происходит альтерпирующее изменение связи, как бы пульсация: связь исчезла, возникла, исчезла, возникла. Это и есть элементарный акт кислотно-основного катализа в карбок-сипептпдазе. ЦПС определяет главное направление изменения электронной плотности, начинающееся путем отрыва протона от молекулы воды акцептором каталитической группой карбоксипептидазы — остатком Глу 270. Процесс заканчивается захватом протона на субстрат от остатка тирозина 248 — донора. Цифры у глутаминовой кислоты и тирозина обозначают порядковый номер соответствующей аминокислоты в последовательности аминокислотных остатков полипептидной цепи, характеризующей первичную структуру карбоксипептидазы. Если нарушается правило альтернирующего изменения связей и электрон пройти не может, то каталитическое превращение невозможно. Очевидно, что в состав ЦПС входят не все атомы субстрата, а только те, которые в процессе катализа изменяют кратности своих ковалентных связей. Ферменты содержат ряд групп, способных функционировать в качестве акцепторов и доноров протонов. Это карбоксильные группы глутаминовой и аспарагиновой кислот, пмидазольная группа гистидина, ОН-группы тирозина и серина и некоторые Другие.