4 Специфичность ф-тов

Специфичность ф-тов. Ф-ты облад высокой специф действия. Это св-во часто сущ-но отличает их от неорг-ких кат-ров. Высокая специфич ф-тов обусловлена конфор-мационной и электростатической комплементарностью м/у мол-лами субстрата и ф-та и уникальной стр-рной орг-цией актив центра, обесп-ющими «узнавание», высокое сродство и избир-сть протекания одной какой-либо р-ции из тысячи др хим р-ций, осущ-щихся одновремен в жив кл.

В завис от мех-ма действия различают ф-ты с относительной (или групповой) и абсолютной специфич. Так, для действия нек-рых гидролитических ф-тов наибольшее значение имеет тип химической связи в мол-ле субстрата. Например, пепсин в одинаковой степени расщепляет белки живот и растит происхождения, несмотря на то что эти белки сущ-но отлич др от др как по хим стр и АМКному составу, так и по физико-хим св-вам. Однако пепсин не расщепляет ни УГы, ни жиры. Объясняется это тем, что точкой приложения, местом действия пепсина явл пептидная —СО—NH-связь. Для действия липазы, кат-ющей гидролиз жиров на глицерин и ЖКы, подобным местом явл сложноэфирная связь. Аналогичной групповой специфич обладают трипсин, химотрипсин, пептидазы, ф-ты, гидроли-зующие α-гликозидные связи в полисахаридах, и др. Обычно эти ф-ты уч-ют в проц пищеварения, и их групповая специфич имеет определ био смысл. Относит специфич наделены также нек-рые внутрикл ф-ты, напр гексокиназа, кат-ющая в присутствии АТФ фосфорилирование почти всех гексоз, хотя одноврем в кл им-ся и специфич для каждой гексозы ф-ты, выполняющие такое же фос-форилирование.

Абсолютной специфичностью действия называют способность ф-та катализировать превращение только единственного субстрата. Любые изменения (модификации) в стр-ре субстрата делают его недоступным для действия ф-та. Примерами таких ф-тов могут служить аргиназа, расщепляющая в естественных условиях (в орг-ме) аргинин, уреаза, кат-ющая распад мочевины, и др.

Имеются экспериментальные доказательства существования так называемой стереохимической специфичности, обусловленной существованием оптически изомерных L- и D-форм или геометрических (цис-и транс-) изомеров химических в-в. Так, известны оксидазы L- и D-АМК, хотя в природных белках обнаружены только L-ами-нок-ты. Каждый из видов оксидаз действует только на свой специфический стереоизомер.

Наглядным примером стереохимической специфичности явл бактериальная аспартатдекарбоксилаза, кат-ющая отщепление СО₂ только от L-аспарагиновой к-ты с превращением ее в L-аланин. Сте-реоспецифичность проявляют ф-ты, кат-ющие и синтетические р-ции. Так, из аммиака и α-кетоглутарата во всех живых орг-мах синтезируется L-изомер глутаминовой к-ты, входящей в состав природных белков. Если какое-либо соединение существует в форме цис-и транс-изомеров с различным расположением групп атомов вокруг двойной связи, то, как правило, только один из этих геометрических изомеров может служить в качестве субстрата для действия ф-та. Например, фумараза катализирует превращение только фумаровой к-ты (трансизомер), но не действует на малеиновую к-ту (цис-изомер).

Т.об., благодаря высокой специфичности действия ф-ты обеспечивают протекание с большой скоростью лишь определенных химических р-ций из огромного разнообразия возможных превращений в микропространстве клеток и целостном орг-ме, регулируя тем самым интенсивность обмена в-в.

Билет 19

1) ПУРИНОВЫЕ ОСНОВАНИЯ, прир. производные пурина. Входят в качестве агликонов (неУГного компонента) в НК, нуклеозиды, нуклеотиды; фрагменты коф-тов, вит-ов и др. Канонические пуриновые основания НК-аденин (6-аминопурин, сокращенно А) и гуанин (2-амино-6-пуринон, G).

Кроме канонических пуриновых осн в состав НК входят т. наз. минорные пуриновые основания, гл. обр. метилированные по экзоциклич. аминогруппе и (или) по атомам N гетероцикла. Эти основания обр-ются фермен-тативно в составе полинуклеотидов и играют важную роль в регуляции репликации и транскрипции, в защите клеток от чужеродных ДНК (см. Рестрикция и модификация ДНК)и системы трансляции от действия антибиотиков и др.

Обр-ние специфич. водородных связей пуриновых оснований с пиримидиновыми основаниями в комплементарных участках цепей нуклеиновых к-т, как и межплоскостные взаимод. м/у соседними основаниями в поли-нуклеотидной цепи, определяют формирование вторичной и третичной стр-р нуклеиновых к-т. В комплементарных участках помимо канонич. пар пуриновых оснований с пиримидиновыми основаниями (А-Т и G-С; Т и С-соотв. цитозин и тимин) могут обр-ся неканонич. пары (G-G, G-A, G-T и др.).

Послед сть пуриновых и пиримидиновых оснований в полинуклеотидной цепи определяет генетич. информацию, заключенную в ДНК, вирусных и матричных РНК.

Дезаминирование аденина в составе поли-нуклеотида (превращение в гипоксантин) меняет информац. смысл и приводит к точковой мутации. Дезаминирование гуанина (превращение его в ксантин) в составе матричных полинуклеотидов приводит к блокированию репликации и транскрипции. Метилирование пуриновых оснований по N-7 в составе матричных полинуклеотидов не сопровождается изменением генетич. смысла основания.

Пуриновые основания представляют собой высокоплавкие (т. пл. > 250 °С), бесцв. кристаллич. соед., плохо раств. в горячей воде (особенно гуанин), не раств. в этаноле и диэтиловом эфире. Содержание редких таутомерных форм (иминотаутоме-ры А и G по С-6 и С-2 соотв., енольного таутомера G по С-6) не превышает в норм. условиях 10^-3%. Протонирование и депротонирование пуриновых оснований сопровождается изменениями УФ спектров поглощения (см. табл.) и р-ц. способности.

Хорошо изучены р-ции ацилирования и дез-аминирования экзоциклич. аминогрупп пуриновых оснований действием азотистой к-ты и замещение аминогруппы аденина при действии гидроксил-аминов. Алкилирование пуриновых оснований идет по атомам N циклов (р-ц. способность уменьшается в ряду: N-9 > N-7 > > N-3 > N-1), по экзоциклич. аминогруппам и по атому О-6 гуанина. Возможно прямое га-логенирование по атому С-8. При действии орг надк-т на аденин обр-ются N-оксиды по атомам N имида - зольного цикла. При действии формальдегида обр-ются N-ме-тилольные соединения. Хлор- и бромацетальдегид избирательно реагирует с аденином, образуя т. наз. этеноаденин в результате взаимод. альдегидной группы с аминогруппой аденина и последующего N-1 алкилирования с участием а-атома С реагента. Глиоксаль и кетоксаль избирательно реагируют с гуанином, образуя третий гетероцикл в результате р-ций карбонильных групп агента с экзоциклич. аминогруппой и атомом N-1. Скорости всех этих р-ций весьма существенно зависят от локальных особенностей высшей стр-ры полинуклеотида, что широко используют для изучения вторичной и третичной стр-р НК. Канонические и минорные пуриновые основания мб получены препаративно из нуклеиновых к-т путем к-тного гидролиза и послед. разделения. Гуанин в больших кол-вах получают из рыбьей чешуи.

2)ЦЕРЕБРОЗИДЫ, сфинголипиды общей ф-лы RCH(OH)CH(NHCOR')CH₂OX, где R и R' - алкил, гидроксиалкил, алкенил; X - остаток глюкозы (глюкоцереброзиды), галактозы (галактоцереброзиды) или фукозы (фукоцереброзиды). В глюко- и галакто-цереброзидах присутствует -гликозидная связь, в фуко-цереброзидах- гликозидная связь. Цереброзиды- твердые в-ва, не раств. в воде, хорошо раств. в орг. р-рителях. При к-тном гидролизе обр-ют жирные к-ты, сфингозины (сфингозиновые основания) RCH(OH)CH(NH₂)CH₂OH и УГы. Цереброзиды содержатся в тканях человека, животных и высших растений. С их функционированием связана деятельность орг-ма в целом и на клеточном уровне (изолирующие св-ва миелиновой оболочки нервных аксонов, межклеточное узнавание, иммунологич. р-ции). Биосинтез цереброзидов протекает по двум путям: гликозилирование церамидов с помощью уридиндифосфатсахаров или гликозилирование сфингозинов с послед. N-ацилированием. Нарушения метаболизма цереброзидов, обусловленные снижением активности или отсутствием ф-тов их гидролиза, имеют наследственный хар-р (т. наз. болезнь Краббе); при этом в органах и тканях, особенно в мозге, накапливаются галактоцереброзиды. Повышение содержания глюкоцереброзидов в мозге, печени свидетельствует о нарушениях обмена ганглиозидов (болезнь Гоше). Осуществлен полный хим. синтез и полусинтез цереброзидов, их аналогов и меченых производных, используемых в качестве диагностич. и исследовательских биопрепаратов. Осн. путь синтеза - гликозилирование бензоилцерамидов RCH(OCOC,H₅)CH(NHCOR')CH₂OH по Кёнигса-Кнорра р-ции. Наиб. стереоселективно с обр-нием -аномера гликозилирование происходит в присут. цианида ртути. Другой подход - ацилирование психозина (сфингозил- -галактозида), полученного при избират. гидролизе прир. цереброзидов. Типичными представителями цереброзидов головного мозга явл галактоцереброзиды на основе 4-сфингенина CH₃(CH₂)₁₂CH = CHCH(OH)CH(NH₂)CH₂OH: френозин [в общей ф-ле R' = C₂₂H₂₅CH(OH)], т. пл. 195 °С; церазин (R' = С₂₃H₄₇), т. пл. 182 °С; нервон [R' = СН₃(СН₂)₆СН = = СН(СН₂)₁₃].