Роль в работе ферментов
На пути от, А — Н и Б — ОН-А — Б, связанном с гидролизом АТФ, энергия гидролиза сначала переводит Б — ОН в высокоэнергетическую промежуточную соединение, которое затем непосредственно реагирует с, А — Н, образуя, А — Б. простой механизм данного процесса включает в себя перенес фосфата от АТФ к Б — ОН с образованием Б — ОРО3, или Б — О — Р, причем в этом случае суммарная реакция происходит лишь… Читать ещё >
Роль в работе ферментов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Живая клетка является далека от равновесия химическая система: ведь приближение живой системы к равновесию означает ее распад и смерть. Продукт каждого фермента обычно быстро расходуется, поскольку используется в качестве субстрата другим ферментом данного метаболического пути. Еще более важно, что большое количество ферментативных реакций связана с расщеплением АТФ на АДФ и неорганический фосфат. Чтобы это было возможным, пул АТФ в свою очередь должен поддерживаться на уровне, далеком от равновесия, так чтобы отношение концентрации АТФ в концентрации продуктов его гидролиза было высоким. Таким образом, пул АТФ играет роль «аккумулятора», поддерживающий постоянный перенес в клетке энергии и атомов по метаболическим путям, определяются присутствовать ферментами.
Итак, рассмотрим процесс гидролиза АТФ и его влияние на работу ферментов. Представим себе типичный биосинтетических процессов, при котором два мономеры — А и Б — должны объединиться между собой в реакции дегидратации (ее также называют конденсацией), сопровождающееся выделением воды:
А — Н + Б — ОН — АБ + Н2О Обратная реакция, которую называют гидролизом, в которой молекула воды разрушает ковалентно связанную соединение, А — Б, почти всегда будет энергетически выгодной. Это имеет место, например, при гидролитическом расщеплении белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов на субъединицы.
Общая стратегия, по которой происходит образование клетки, А — Б с, А — Н и Б — ОН, включает в себя многоступенчатую последовательность реакций, в результате которых происходит н Связывание энергетически невыгодного синтеза нужных соединений со сбалансированной выгодной реакцией.
Гдролизу АТФ соответствует большая отрицательная величина? G, поэтому гидролиз АТФ часто играет роль энергетически благоприятной реакции, благодаря которой осуществляются внутриклеточные реакции биосинтеза.
На пути от, А — Н и Б — ОН-А — Б, связанном с гидролизом АТФ, энергия гидролиза сначала переводит Б — ОН в высокоэнергетическую промежуточную соединение, которое затем непосредственно реагирует с, А — Н, образуя, А — Б. простой механизм данного процесса включает в себя перенес фосфата от АТФ к Б — ОН с образованием Б — ОРО3, или Б — О — Р, причем в этом случае суммарная реакция происходит лишь в две стадии:
- 1) Б — ОН + АТФ — Б — В — Р + АДФ
- 2) А — Н + Б — О — Р — А — Б + Р
Поскольку промежуточное соединение Б — О — Р, образующегося в процессе реакции, вновь разрушается, суммарные реакции можно описать с помощью следующих уравнений:
3) А-Н + Б — ОН — А — Б и АТФ — АДФ + Р Первая, энергетически невыгодна реакция, оказывается возможной потому, что она связана со второй, энергетически выгодной реакцией (гидролиз АТФ). Примером связанных биосинтетических реакций подобного типа может быть синтез аминокислоты глутамина.
Величина G гидролиза АТФ до АДФ и неорганического фосфата зависит от концентрации всех реагирующих веществ и обычно для клетки условиях лежит в пределах от — 11 до — 13 ккал / моль. Реакция гидролиза АТФ, наконец, может быть использована для осуществления термодинамически невыгодной реакции со значением G, равным примерно +10 ккал / моль, конечно, в присутствии соответствующей последовательности реакций. Однако для многих реакций биосинтеза оказывается недостаточным даже? G = - 13 ккал / моль. В этих и других случаях путь гидролиза АТФ изменяется таким образом, что сначала образуются АМФ и РР (пирофосфат). На следующей стадии пирофосфат также подвергается гидролизу; общее изменение свободной энергии всего процесса составляет примерно — 26 ккал / моль.
Каким образом энергия гидролиза пирофосфата используется в биосинтетических реакциях? Один из путей можно продемонстрировать на примере приведенного выше синтеза соединения, А — Б с, А — Н и Б — ОН. При помощи соответствующего фермента Б — ОН может вступить в реакцию с АТФ и превратиться в высокоэнергетическую соединение Б — О — Р — Р. Теперь реакция состоит из трех стадий:
- 1) Б — ОН + АТФ — Б — В — Р — Р + АМФ
- 2) А — Н + Б — О — Р — Р — А — Б + РР
- 3) РР + Н2О — 2Р
Суммарную реакцию можно представить в следующем виде:
А — Н + Б — ОН — А — Б и АТФ + Н2О — АМФ + 2Р Поскольку фермент всегда ускоряет катализовану ним реакцию как в прямом, так и в обратном направлении, соединение, А — Б может распадаться, реагируя с пирофосфатом (реакция, обратная стадии 2). Однако энергетически выгодная реакция гидролиза пирофосфата (стадия 3) способствует поддержанию стабильности соединения А-Б за счет того, что концентрация пирофосфата остается очень низкой (это предотвращает протекание реакции, обратной к стадии 2). Таким образом, энергия гидролиза пирофосфата обеспечивает протекание реакции в прямом направлении. Примером важной биосинтетических реакции такого типа является синтез полинуклеотидов [14].