Механизм действия ферментов

Действие фермента, как и любого катализатора сводится к снижению энергии активации катализируемой реакции. Однако, молекулярный механизм взаимодействия многих ферментов с субстратом в частностях остается еще неясным. Лишь в отдельных случаях можно описать этот механизм достаточно полно. Взаимодействие фермента с субстратом для разных типов ферментов индивидуально. Однако существуют некоторые общие моменты, позволяющие судить о ходе ферментативных реакций. Принята гипотеза, согласно которой на первой стадии реакции происходит образование с очень высокой скоростью так называемого промежуточного фермент-субстратного комплекса, а на второй стадии комплекс претерпевает изменения и, в конечном счете, распадается на продукты реакции, причем фермент выходит из реакции в неизменном виде.

В настоящее время в условиях эксперимента показано, что при присоединении фермента к субстрату происходит изменение ряда физико-химических показателей ферментного белка.

В настоящее время выделяют четыре основных фактора, определяющих каталитическую активность ферментов:

- Сближение и ориентация субстрата по отношению к каталитической группе, т.е. фермент способен связывать молекулу субстрата таким образом, что атакуемая связь располагается вблизи от каталитической группы и правильно ориентируется относительно нее в пространстве.

- Напряжение и деформация: индуцированное соответствие, т.е. присоединение субстрата может вызвать конформационные изменения в молекуле фермента, которые приводят к напряжению структуры активного центра, к некоторой деформации связанного субстрата, облегчая тем самым достижение комплексом ES необходимого состояния.

- Общий кислотно-основной катализ, когда в активном центре системах.фермента могут находиться группы специфических аминокислотных остатков, которые являются донорами или акцепторами протонов. Такие кислотные или основные группы представляют собой мощные катализаторы многих органических реакций, протекающих в водных

- Ковалентный катализ, т.е. фермент, реагирует со своим субстратом, образуя очень нестабильные, ковалентно-связанные фермент-субстратные комплексы, из которых в ходе последующей реакции образуются конечные продукты.

По-видимому, перечисленные выше четыре фактора вносят различный вклад в ускорение химических реакций ферментами различных типов. Эти факторы реализуются в разных ферментах в разных сочетаниях и в результате механизм действия каждого фермента уникален.