2015-06-05
597
Хотя детальный механизм действия каждого фермента уникален, все ферменты «работают» сходным образом.
Процесс ферментативного катализа можно условно подразделить на три стадии.
1. Стерическое связывание субстрата S с активным центром фермента E (с образованием промежуточного фермент-субстратного комплекса ES). При этом субстраты ориентируются таким образом, что приобретают оптимальное положение для образования переходного состояния ES. Сближение и необходимая ориентации реагентов значительно повышают вероятность образования продуктивного комплекса ES*. Высокая избирательность действия фермента обеспечивается тем, что субстрат связывается в активном центре фермента в нескольких точках и это исключает ошибки. Кроме того, связывание субстрата в активном центре приводит к удалению гидратной оболочки субстрата. В результате удаления молекул воды в активном центре фермента во время катализа создаются совершенно другие условия, чем в растворе. Таким образом, переходное состояние в случае ферментативной реакции требует меньшей энергии активации:
|
|
|
S + E ↔ SE ↔ SE* ↔ P + E
2. Вторая стадия является, собственно, актом катализа, в ходе которого происходят конформационные изменения молекул фермента и субстрата. Эти изменения могут способствовать «растягиванию» разрываемой связи или, наоборот, сближению молекул при реакциях синтеза, в результате чего образуется активный продуктивный комплекс SE*, который и обусловливает снижение энергии активации ферментативной реакции.
Многие ферменты во время катализа переносят специфические группировки с субстрата или на субстрат. Особенно часто осуществляется перенос протонов. Этот ферментативный кислотно-основной катализ значительно более эффективен, чем обмен протонов с кислотами и основаниями в растворе. Часто химические группировки ковалентно присоединяются к остаткам фермента. Это – ковалентный катализ.
3. Третья стадия – отделение конечного продукта реакции Р и фермента. Ферменты – высокоэффективные катализаторы. Они повышают скорость катализируемой реакции в 1012 раз и более.
