Теории, объясняющие механизм взаимодействия фермента и субстрата.
Олиго- и мультимерные ферменты на каждом протомере имеют свой каталитический и субстратный центр, аллостерический центр формируется за счет нескольких протомеров. При разрушении четвертичной структуры нарушается аллостерический центр и регуляция прекращается, а каталитическая функция характерная для протомера сохраняется.
В построении активных центров сложных ферментов участвуют группировки кофакторов.
Активные центры формируются за счет ограниченного числа аминокислот (12-16). Часто аминокислоты удалены друг от друга. Активные центры возникают при образовании четвертичной структуры.
Закономерности построения активных центров.
Аллостерический (регуляторный) обеспечивает присоединение низкомолекулярных веществ, приводит к изменению активности фермента. Аллостерический центр удален от субстратного и каталитического центров.
Взаимодействие фермента с субстратом идет при участии активного (ых) центров фермента.
Разрыв химических связей, соединение, изомеризация.
Пример: ТДФ (В1)- тиаминдифосфат
Различают следующие виды активных центров:
1. Субстратный (якорная площадка) активный центр – обеспечивает присоединение субстрата за счет образования слабых связей: водородных, ван-дер-ваальсовых, гидрофобных взаимодействий.
2. Каталитический активный центр – отвечает за превращение субстрата. В пространстве эти центры могут быть разделены, а могут быть совмещены.
2. В построении активных центров часто участвуют аминокислоты: гис, сер, лиз, асп, цис.
5. Активный центр – это трехмерная структура, имеющая вид впадины или щели.
Теория Фишера – теория предшествующего соответствия, теория «ключ – замок». Согласно теории активный центр фермента существует и точно соответствует субстрату.
Недостатки (противоречия) теории:
- Нет соответствия в термодинамических расчетах (разница в расчетном количестве выделяемой энергии и практически выделяемом количестве энергии).
- По этой теории фермент может ошибаться и присоединять похожий субстрат.
- Субстраты часто низкомолекулярные вещества, а ферменты высокомолекулярные, содержащие большое число аминокислот. Теория не объясняла существование групповой специфичности.
Теория Кошленда – индуцированного соответствия, т.е. активный центр формируется в момент взаимодействия фермента и субстрата, т.е. происходит подгонка. В субстрате происходит изменение связей. Наличие активных центров определяют специфичность.
1. Абсолбтная – одному субстрату соответствует один фермент.
Уреаза катализирует расщепление мочевины, аспартаза катализирует взаимодействие NH3 с фумаровой кислотой, в результате образуется аспарагиновая кислота, но аспартаза не действует на малеиновую кислоту.