Molekylära effekter av enzymverkan. Enzymer. Funktioner av enzymatisk katalys. Enzymens struktur och struktur Enzymatisk reaktion enligt typen av "sekventiella reaktioner"

Varje katalytisk reaktion innebär en förändring i hastigheten för både framåt- och bakåtreaktioner på grund av en minskning av dess energi. Om en kemisk reaktion fortsätter med frigörande av energi, måste den börja spontant. Detta händer dock inte eftersom komponenterna i reaktionen måste överföras till det aktiverade (övergångs-) tillståndet. Den energi som krävs för att omvandla reagerande molekyler till ett aktiverat tillstånd kallas aktiverings energi.

Övergångsfas kännetecknas av kontinuerlig bildning och brytning av kemiska bindningar, och termodynamisk jämvikt existerar mellan övergångs- och grundtillstånd. Hastigheten för den framåtriktade reaktionen beror på temperaturen och skillnaden i fri energivärden för substratet i övergångs- och grundtillstånd. Denna skillnad kallas fri reaktionsenergi.

Att uppnå övergångstillståndet för substratet är möjligt på två sätt:

• på grund av överföringen av överskottsenergi till reagerande molekyler (till exempel på grund av en ökning av temperaturen),
• genom att reducera aktiveringsenergin för motsvarande kemiska reaktion.

Jord- och övergångstillstånd för reagerande ämnen.

Eo, Ek - reaktionsaktiveringsenergi utan och i närvaro av en katalysator; GD-

skillnad i fri reaktionsenergi.

Enzymer "hjälper" substrat att anta ett övergångstillstånd på grund av bindningsenergin under bildningen enzym-substratkomplex. Minskningen av aktiveringsenergin under enzymatisk katalys beror på en ökning av antalet steg i den kemiska processen. Induktionen av ett antal mellanreaktioner leder till att den initiala aktiveringsbarriären delas upp i flera lägre barriärer, som de reagerande molekylerna kan övervinna mycket snabbare än den huvudsakliga.

Mekanismen för den enzymatiska reaktionen kan representeras enligt följande:

1. koppling av enzym (E) och substrat (S) med bildning av ett instabilt enzym-substratkomplex (ES): E + S → E-S;
2. bildning av ett aktiverat övergångstillstånd: E-S → (ES)*;
3. frisättning av reaktionsprodukter (P) och regenerering av enzymet (E): (ES)* → P + E.

För att förklara den höga effektiviteten av enzymverkan har flera teorier om mekanismen för enzymatisk katalys föreslagits. Den tidigaste är teorin om E. Fisher (teorin om "mall" eller "stel matris"). Enligt denna teori är enzymet en stel struktur, vars aktiva centrum är en "gjutning" av substratet. Om substratet närmar sig enzymets aktiva plats som en "nyckel till ett lås", kommer en kemisk reaktion att inträffa. Denna teori förklarar väl två typer av substratspecificitet för enzymer - absolut och stereospecificitet, men visar sig vara ohållbar när det gäller att förklara enzymernas gruppspecificitet (relativa) specificitet.

"rack"-teorin baserad på idéer från G. K. Euler, som studerade verkan av hydrolytiska enzymer. Enligt denna teori binder enzymet till substratmolekylen vid två punkter, och den kemiska bindningen sträcks, elektrontätheten omfördelas och den kemiska bindningen bryts, åtföljd av tillsats av vatten. Innan det förenas med enzymet har substratet en "avslappnad" konfiguration. Efter bindning till det aktiva centret genomgår substratmolekylen sträckning och deformation (den är belägen i det aktiva centret som på ett ställ). Ju längre de kemiska bindningarna i substratet, desto lättare är de att bryta och desto lägre aktiveringsenergi för den kemiska reaktionen.

På senare tid har det blivit utbrett teorin om "inducerad korrespondens" av D. Koshland, vilket möjliggör hög konformationell labilitet hos enzymmolekylen, flexibilitet och rörlighet hos det aktiva centret. Substratet inducerar konformationsförändringar i enzymmolekylen på ett sådant sätt att det aktiva centret antar den rumsliga orienteringen som är nödvändig för att binda substratet, d.v.s. substratet närmar sig det aktiva centret som en "hand till en handske."

Enligt teorin om inducerad överensstämmelse är mekanismen för interaktion mellan enzym och substrat som följer:

1. Enzymet, baserat på principen om komplementaritet, känner igen och "fångar" substratmolekylen. I denna process får proteinmolekylen hjälp av den termiska rörelsen av dess atomer;
2. aminosyrarester i det aktiva centret förskjuts och justeras i förhållande till substratet;
3. kemiska grupper tillsätts kovalent till det aktiva stället - kovalent katalys.

Händelsesekvensen vid enzymatisk katalys kan beskrivas med följande diagram. Först bildas ett substrat-enzymkomplex. I detta fall inträffar en förändring i konformationerna av enzymmolekylen och substratmolekylen, den senare är fixerad i det aktiva centret i en spänd konfiguration. Det är så det aktiverade komplexet bildas, eller övergångsfas, är en högenergi mellanstruktur som är energimässigt mindre stabil än moderföreningarna och produkterna. Det viktigaste bidraget till den övergripande katalytiska effekten görs av processen för stabilisering av övergångstillståndet - interaktionen mellan aminosyrarester av proteinet och substratet, som är i en spänd konfiguration. Skillnaden mellan de fria energivärdena för de initiala reaktanterna och övergångstillståndet motsvarar den fria aktiveringsenergin (ΔG #). Reaktionshastigheten beror på värdet (ΔG #): ju mindre det är, desto högre reaktionshastighet och vice versa. I huvudsak representerar GD en "energibarriär" som måste övervinnas för att en reaktion ska inträffa. Att stabilisera övergångstillståndet sänker denna "barriär" eller aktiveringsenergi. I nästa steg inträffar själva den kemiska reaktionen, varefter de resulterande produkterna frigörs från enzym-produktkomplexet.

Det finns flera orsaker till den höga katalytiska aktiviteten hos enzymer, som minskar energibarriären för reaktionen.

1. Ett enzym kan binda molekyler av reagerande substrat på ett sådant sätt att deras reaktiva grupper kommer att vara belägna nära varandra och från enzymets katalytiska grupper (effekt närmande).

2. Med bildandet av ett substrat-enzymkomplex uppnås fixering av substratet och dess optimala orientering för brytning och bildning av kemiska bindningar (effekt orientering).

3. Bindning av substratet leder till avlägsnande av dess hydratiseringsskal (finns på ämnen lösta i vatten).

4. Effekt av inducerad överensstämmelse mellan substrat och enzym.

5. Stabilisering av övergångsläget.

6. Vissa grupper i enzymmolekylen kan ge syra-bas katalys(överföring av protoner i substratet) och nukleofil katalys(bildning av kovalenta bindningar med substratet, vilket leder till bildandet av strukturer som är mer reaktiva än substratet).

Ett exempel på syra-baskatalys är hydrolysen av glykosidbindningar i mureinmolekylen med lysozym. Lysozymär ett enzym som finns i cellerna hos olika djur och växter: i tårvätska, saliv, kycklingprotein, mjölk. Lysozym från kycklingägg har en molekylvikt på 14 600 Da, består av en polypeptidkedja (129 aminosyrarester) och har 4 disulfidbryggor, vilket säkerställer hög stabilitet hos enzymet. Röntgenstrukturanalys av lysozymmolekylen visade att den består av två domäner som bildar ett "gap" i vilket det aktiva centret är beläget. Längs detta "gap" binder hexosackariden, och enzymet har sin egen plats för att binda var och en av de sex sockerringarna av murein (A, B, C, D, E och F) (Fig. 6.4).

Mureinmolekylen hålls i det aktiva stället för lysozym främst på grund av vätebindningar och hydrofoba interaktioner. I omedelbar närhet av platsen för hydrolys av glykosidbindningen finns det 2 aminosyrarester i det aktiva centret: glutaminsyra, som upptar den 35:e positionen i polypeptiden, och asparaginsyra, den 52:a positionen i polypeptiden (Fig. 6.5). .

Sidokedjorna av dessa rester är belägna på motsatta ytor av "klyftan" i omedelbar närhet av den attackerade glykosidbindningen - på ett avstånd av cirka 0,3 nm. Glutamatresten är i en opolär miljö och är inte joniserad, och aspartatresten är i en polär miljö; dess karboxylgrupp är deprotonerad och deltar som en väteacceptor i ett komplext nätverk av vätebindningar.

Hydrolysprocessen utförs enligt följande. Den protonerade karboxylgruppen i Glu-35-resten tillhandahåller sin proton till den glykosidiska syreatomen, vilket leder till att bindningen mellan denna syreatom och C 1-atomen i sockerringen belägen på plats D (stadium av allmän syrakatalys) ). Som ett resultat bildas en produkt som inkluderar sockerringarna belägna i regionerna E och F, som kan frigöras från komplexet med enzymet. Konformationen av sockerringen som ligger i region D är förvrängd och tar på sig konformationen halva stolar, där fem av de sex atomerna som bildar sockerringen ligger praktiskt taget i samma plan. Denna struktur motsvarar övergångstillståndets konformation. I detta fall visar sig C 1-atomen vara positivt laddad och mellanprodukten kallas en karboniumjon (karbokatjon). Den fria energin i övergångstillståndet minskar på grund av stabiliseringen av karboniumjonen av den deprotonerade karboxylgruppen i Asp-52-resten (Fig. 6.5).

I nästa steg kommer en vattenmolekyl in i reaktionen och ersätter disackaridresterna som diffunderar från området för det aktiva centret. Protonen i vattenmolekylen går till Glu-35 och hydroxyljonen (OH -) till C 1-atomen i karboniumjonen (stadiet av allmän basisk katalys). Som ett resultat blir det andra fragmentet av den kluvna polysackariden en reaktionsprodukt (stolkonformation) och lämnar den aktiva centrumregionen, och enzymet återgår till sitt ursprungliga tillstånd och är redo att utföra nästa disackaridklyvningsreaktion (Fig. 6.5). .

Enzymers egenskaper

När vi karakteriserar egenskaperna hos enzymer använder vi först begreppet "aktivitet". Enzymaktivitet förstås som mängden enzym som katalyserar omvandlingen av en viss mängd substrat per tidsenhet. För att uttrycka aktiviteten hos enzympreparat används två alternativa enheter: internationell (E) och "katal" (kat). Den internationella enheten för enzymaktivitet antas vara den mängd enzym som katalyserar omvandlingen av 1 µmol substrat till en produkt på 1 minut under standardförhållanden (vanligtvis optimalt). En katal anger mängden enzym som katalyserar omvandlingen av 1 mol substrat på 1 s. 1 katt=6*10 7 E.

Ofta kännetecknas enzympreparat av specifik aktivitet, vilket återspeglar graden av rening av enzymet. Specifik aktivitet är antalet enheter enzymaktivitet per 1 mg protein.

Enzymers aktivitet beror i mycket stor utsträckning på yttre förhållanden, bland vilka temperaturen och pH i miljön är av största vikt. En ökning av temperaturen i intervallet 0-50°C leder vanligtvis till en jämn ökning av enzymaktiviteten, vilket är associerat med accelerationen av bildningen av substrat-enzymkomplexet och alla efterföljande katalytiska händelser. En ytterligare ökning av temperaturen åtföljs emellertid vanligtvis av en ökning av mängden inaktiverat enzym på grund av denaturering av dess proteindel, vilket uttrycks i en minskning av aktiviteten. Varje enzym är karakteriserat temperaturoptimal- det temperaturvärde vid vilket dess största aktivitet registreras. Oftare, för enzymer av vegetabiliskt ursprung, ligger temperaturoptimum inom 50-60 ° C, och för animaliska enzymer - mellan 40 och 50 ° C. Enzymer av termofila bakterier kännetecknas av ett mycket högt temperaturoptimum.

Beroendet av enzymaktivitet på pH-värdena i miljön är också komplext. Varje enzym är karakteriserat optimalt pH miljö där den uppvisar maximal aktivitet. När du går bort från detta optimum i den ena eller andra riktningen, minskar den enzymatiska aktiviteten. Detta förklaras av en förändring i tillståndet för enzymets aktiva centrum (en minskning eller ökning av joniseringen av funktionella grupper), såväl som den tertiära strukturen av hela proteinmolekylen, vilket beror på förhållandet mellan katjon och anjonisk centrerar i den. De flesta enzymer har ett pH-optimum i det neutrala området. Det finns dock enzymer som uppvisar maximal aktivitet vid pH 1,5 (pepsin) eller 9,5 (arginas).

Enzymaktivitet är föremål för betydande fluktuationer beroende på exponering inhibitorer(ämnen som minskar aktiviteten) och aktivatorer(ämnen som ökar aktiviteten). Rollen av inhibitorer och aktivatorer kan spelas av metallkatjoner, vissa anjoner, bärare av fosfatgrupper, reducerande ekvivalenter, specifika proteiner, mellan- och slutprodukter av metabolism, etc. Dessa ämnen kan komma in i cellen från utsidan eller produceras inom den. . I det senare fallet talar de om regleringen av enzymaktivitet - en integrerad länk i den övergripande regleringen av ämnesomsättningen.

Ämnen som påverkar enzymaktiviteten kan binda till enzymets aktiva och allosteriska centra, såväl som utanför dessa centra. Särskilda exempel på sådana fenomen kommer att diskuteras i kapitel 7-19. För att generalisera några mönster av hämning av enzymaktivitet bör det noteras att dessa fenomen i de flesta fall kommer ner till två typer - reversibla och irreversibla. Under reversibel hämning inga förändringar görs på enzymmolekylen efter dess dissociation med inhibitorn. Ett exempel är handlingen substratanaloger, som kan binda till det aktiva stället för enzymet, vilket förhindrar enzymet från att interagera med det verkliga substratet. En ökning av substratkoncentrationen leder dock till "förskjutning" av inhibitorn från det aktiva stället, och hastigheten för den katalyserade reaktionen återställs ( konkurrenshämning). Ett annat fall av reversibel hämning är bindningen av inhibitorn till en protetisk grupp av enzymet, eller apoenzym, utanför det aktiva centret. Till exempel interaktionen av enzymer med tungmetalljoner som fäster till sulfhydrylgrupperna i aminosyrarester av enzymet, protein-proteininteraktioner eller kovalent modifiering av enzymet. Denna hämning av aktivitet kallas icke konkurrenskraftig.

Irreversibel hämning i de flesta fall bygger den på att länka de så kallade ” suicidala substrat» med aktiva enzymställen. I detta fall bildas kovalenta bindningar mellan substratet och enzymet som bryts ner mycket långsamt och enzymet klarar inte av att utföra sin funktion under lång tid. Ett exempel på ett ”självmordssubstrat” är antibiotikumet penicillin (kapitel 18, fig. 18.1).

Eftersom enzymer kännetecknas av verkningsspecificitet, klassificeras de efter vilken typ av reaktion de katalyserar. Enligt den för närvarande accepterade klassificeringen grupperas enzymer i 6 klasser:

1. Oxidoreduktaser (redoxreaktioner).

2. Transferaser (reaktioner av överföring av funktionella grupper mellan substrat).

3. Hydrolaser (hydrolysreaktioner, acceptorn för den överförda gruppen är en vattenmolekyl).

4. Lyaser (reaktioner för eliminering av grupper på ett icke-hydrolytiskt sätt).

5. Isomeraser (isomeriseringsreaktioner).

6. Ligaser, eller syntetaser (syntesreaktioner på grund av energin från klyvning av nukleosidtrifosfater, oftast ATP).

Numret på motsvarande enzymklass är fixerat i dess kodnummer (chiffer). Enzymkoden består av fyra siffror separerade med punkter, som anger enzymklass, underklass, underklass och serienummer i underklassen.

STEG FÖR ENSYMKATALYS

1. Bildning av enzym-substratkomplexet

Enzymer har hög specificitet och detta gjorde det möjligt att lägga fram en hypotes enligt vilken enzymets aktiva centrum är komplementärt till substratet, d.v.s. motsvarar det som en "nyckel till ett lås". Efter att "nyckel"-substratet interagerar med "lås"-aktiva centrum, sker kemiska omvandlingar av substratet till produkten.

Senare föreslogs en annan version av denna hypotes - det aktiva centret är en flexibel struktur i förhållande till substratet. Substratet, som interagerar med enzymets aktiva centrum, orsakar en förändring i dess konformation, vilket leder till bildandet av ett enzym-substratkomplex. Samtidigt ändrar substratet också sin konformation, vilket säkerställer högre effektivitet av den enzymatiska reaktionen.

2. Sekvens av händelser under enzymatisk katalys

A. steget att närma sig och orientera substratet i förhållande till enzymets aktiva centrum

b. bildning av ett enzym-substratkomplex

V. substratdeformation och bildning av ett instabilt enzym-produktkomplex

d. nedbrytning av enzym-produktkomplexet med frisättning av reaktionsprodukter från enzymets aktiva centrum och frisättning av enzymet

3. Det aktiva ställets roll i enzymatisk katalys

Endast en liten del av enzymet kommer i kontakt med substratet, från 5 till 10 aminosyrarester, och bildar enzymets aktiva centrum. De återstående aminosyraresterna säkerställer korrekt konformation av enzymmolekylen för optimala kemiska reaktioner. I enzymets aktiva ställe är substraten arrangerade så att de funktionella grupperna av substraten som är involverade i reaktionen är i omedelbar närhet av varandra. Detta arrangemang av substrat minskar aktiveringsenergin, vilket bestämmer enzymernas katalytiska effektivitet.

Det finns två huvudmekanismer för enzymatisk katalys:

1. syra-bas-katalys

2. kovalent katalys

Konceptet med syra-baskatalys förklarar enzymatisk aktivitet genom att sura grupper (protondonatorer) och/eller basiska grupper (protonacceptorer) deltar i en kemisk reaktion. Aminosyraresterna som utgör det aktiva centret har funktionella grupper som uppvisar egenskaperna hos både syror och baser. Dessa är cystein, tyrosin, serin, lysin, glutaminsyra, asparaginsyra och histidin.

Ett exempel på syra-baskatalys är oxidation av alkohol med hjälp av enzymet alkoholdehydrogenas.

Kovalent katalys är baserad på attacken av "-" och "+"-grupperna i enzymets aktiva centrum av substratmolekyler med bildandet av en kovalent bindning mellan substratet och koenzymet. Ett exempel är effekten av serinproteaser (pripsin, kemotrypsin) på hydrolysen av peptidbindningar under proteinnedbrytning. En kovalent bindning bildas mellan substratet och serinaminosyraresten av enzymets aktiva ställe.

Katalysär processen att påskynda en kemisk reaktion under påverkan av katalysatorer som aktivt deltar i den, men i slutet av reaktionen förblir kemiskt oförändrade. Katalysatorn påskyndar upprättandet av kemisk jämvikt mellan utgångsmaterialen och reaktionsprodukterna. Den energi som krävs för att starta en kemisk reaktion kallas aktiverings energi. Det är nödvändigt så att molekylerna som deltar i reaktionen kan gå in i ett reaktivt (aktivt) tillstånd. Enzymets verkningsmekanism syftar till att minska aktiveringsenergin. Detta uppnås genom att dela upp reaktionen i separata steg eller steg genom deltagande av själva enzymet. Varje nytt steg har en lägre aktiveringsenergi. Uppdelningen av reaktionen i steg blir möjlig på grund av bildandet av ett komplex av enzymet med utgångsämnena, de så kallade substraten ( S). Ett sådant komplex kallas ett enzym-substratkomplex ( ES). Detta komplex klyvs sedan för att bilda reaktionsprodukten (P) och det oförändrade enzymet ( E).

E + SESE + P

Således är ett enzym en biokatalysator som genom att bilda ett enzym-substratkomplex bryter reaktionen i separata steg med lägre aktiveringsenergi och därigenom kraftigt ökar reaktionshastigheten.

4. Enzymers egenskaper.

Alla enzymer är av proteinnatur.

Enzymer har hög molekylvikt.

De är mycket lösliga i vatten och bildar kolloidala lösningar när de är upplösta.

Alla enzymer är termolabila, d.v.s. optimal verkan 35 – 45 o C

Enligt deras kemiska egenskaper är de amfotera elektrolyter.

Enzymer är mycket specifika med avseende på substrat.

Enzymer kräver ett strikt definierat pH-värde för sin verkan (pepsin 1,5 - 2,5).

Enzymer har hög katalytisk aktivitet (accelerera reaktionshastigheten med 10 6 – 10 11 gånger).

Alla enzymer kan denatureras när de utsätts för starka syror, alkalier, alkoholer och tungmetallsalter.

Specificitet för enzymverkan:

Baserat på specificiteten av deras verkan delas enzymer in i två grupper: de med absolut specificitet och de med relativ specificitet.

Relativ specificitet observeras när ett enzym katalyserar en typ av reaktion med mer än ett strukturliknande substrat. Till exempel bryter pepsin ner alla proteiner av animaliskt ursprung. Sådana enzymer verkar på en specifik typ av kemisk bindning, i detta fall en peptidbindning. Verkan av dessa enzymer sträcker sig till ett stort antal substrat, vilket gör att kroppen klarar sig med ett litet antal matsmältningsenzymer.

Absolut specificitet manifesterar sig när enzymet verkar på endast ett enda ämne och katalyserar endast en viss omvandling av detta ämne. Till exempel, sackaras bryter bara ner sackaros.

Åtgärdsreversibilitet:

Vissa enzymer kan katalysera både framåt- och bakåtreaktioner. Till exempel laktatdehydrogenas, ett enzym som katalyserar oxidationen av laktat till pyruvat och reduktionen av pyruvat till laktat.

Händelsesekvensen vid enzymatisk katalys kan beskrivas med följande diagram. Först bildas ett substrat-enzymkomplex. I detta fall inträffar en förändring i konformationerna av enzymmolekylen och substratmolekylen, den senare är fixerad i det aktiva centret i en spänd konfiguration. Det är så det aktiverade komplexet bildas, eller övergångsfas, är en högenergi mellanstruktur som är energimässigt mindre stabil än moderföreningarna och produkterna. Det viktigaste bidraget till den övergripande katalytiska effekten görs av processen för stabilisering av övergångstillståndet - interaktionen mellan aminosyrarester av proteinet och substratet, som är i en spänd konfiguration. Skillnaden mellan de fria energivärdena för de initiala reaktanterna och övergångstillståndet motsvarar den fria aktiveringsenergin (ΔG #). Reaktionshastigheten beror på värdet (ΔG #): ju mindre det är, desto högre reaktionshastighet och vice versa. I huvudsak representerar GD en "energibarriär" som måste övervinnas för att en reaktion ska inträffa. Att stabilisera övergångstillståndet sänker denna "barriär" eller aktiveringsenergi. I nästa steg inträffar själva den kemiska reaktionen, varefter de resulterande produkterna frigörs från enzym-produktkomplexet.

Det finns flera orsaker till den höga katalytiska aktiviteten hos enzymer, som minskar energibarriären för reaktionen.

1. Ett enzym kan binda molekyler av reagerande substrat på ett sådant sätt att deras reaktiva grupper kommer att vara belägna nära varandra och från enzymets katalytiska grupper (effekt närmande).

2. Med bildandet av ett substrat-enzymkomplex uppnås fixering av substratet och dess optimala orientering för brytning och bildning av kemiska bindningar (effekt orientering).

3. Bindning av substratet leder till avlägsnande av dess hydratiseringsskal (finns på ämnen lösta i vatten).

4. Effekt av inducerad överensstämmelse mellan substrat och enzym.

5. Stabilisering av övergångsläget.

6. Vissa grupper i enzymmolekylen kan ge syra-bas katalys(överföring av protoner i substratet) och nukleofil katalys(bildning av kovalenta bindningar med substratet, vilket leder till bildandet av strukturer som är mer reaktiva än substratet).

Ett exempel på syra-baskatalys är hydrolysen av glykosidbindningar i mureinmolekylen med lysozym. Lysozymär ett enzym som finns i cellerna hos olika djur och växter: i tårvätska, saliv, kycklingprotein, mjölk. Lysozym från kycklingägg har en molekylvikt på 14 600 Da, består av en polypeptidkedja (129 aminosyrarester) och har 4 disulfidbryggor, vilket säkerställer hög stabilitet hos enzymet. Röntgenstrukturanalys av lysozymmolekylen visade att den består av två domäner som bildar ett "gap" i vilket det aktiva centret är beläget. Längs detta "gap" binder hexosackariden, och enzymet har sin egen plats för att binda var och en av de sex sockerringarna av murein (A, B, C, D, E och F) (Fig. 6.4).

Mureinmolekylen hålls i det aktiva stället för lysozym främst på grund av vätebindningar och hydrofoba interaktioner. I omedelbar närhet av platsen för hydrolys av glykosidbindningen finns det 2 aminosyrarester i det aktiva centret: glutaminsyra, som upptar den 35:e positionen i polypeptiden, och asparaginsyra, den 52:a positionen i polypeptiden (Fig. 6.5). .

Sidokedjorna av dessa rester är belägna på motsatta ytor av "klyftan" i omedelbar närhet av den attackerade glykosidbindningen - på ett avstånd av cirka 0,3 nm. Glutamatresten är i en opolär miljö och är inte joniserad, och aspartatresten är i en polär miljö; dess karboxylgrupp är deprotonerad och deltar som en väteacceptor i ett komplext nätverk av vätebindningar.

Hydrolysprocessen utförs enligt följande. Den protonerade karboxylgruppen i Glu-35-resten tillhandahåller sin proton till den glykosidiska syreatomen, vilket leder till att bindningen mellan denna syreatom och C 1-atomen i sockerringen belägen på plats D (stadium av allmän syrakatalys) ). Som ett resultat bildas en produkt som inkluderar sockerringarna belägna i regionerna E och F, som kan frigöras från komplexet med enzymet. Konformationen av sockerringen som ligger i region D är förvrängd och tar på sig konformationen halva stolar, där fem av de sex atomerna som bildar sockerringen ligger praktiskt taget i samma plan. Denna struktur motsvarar övergångstillståndets konformation. I detta fall visar sig C 1-atomen vara positivt laddad och mellanprodukten kallas en karboniumjon (karbokatjon). Den fria energin i övergångstillståndet minskar på grund av stabiliseringen av karboniumjonen av den deprotonerade karboxylgruppen i Asp-52-resten (Fig. 6.5).

I nästa steg kommer en vattenmolekyl in i reaktionen och ersätter disackaridresterna som diffunderar från området för det aktiva centret. Protonen i vattenmolekylen går till Glu-35 och hydroxyljonen (OH -) till C 1-atomen i karboniumjonen (stadiet av allmän basisk katalys). Som ett resultat blir det andra fragmentet av den kluvna polysackariden en reaktionsprodukt (stolkonformation) och lämnar den aktiva centrumregionen, och enzymet återgår till sitt ursprungliga tillstånd och är redo att utföra nästa disackaridklyvningsreaktion (Fig. 6.5). .