Каталитическая функция белка.

Основной функцией белков в клетки является каталитическая или ферментативная, т.е. белки в клетке выполняют роль катализаторов реакций. Помимо белков в клетке функцию катализаторов могут выполнять некоторые нуклеиновые кислоты, например малые ядерные РНК в этом случае эти кислоты называются рибозимы. С т.з. термодинамики в клетке могут проходить два типа реакций:

Спонтанные реакции, они идут без затраты энергии - это реакции распада ионив проходят с понижением свободной энергии вещества;

Реакции, которые не могут походить спонтанно для них требуется затрата энергии и к ним относятся реакции синтеза;

G1>G0

G1<G0

Одной из функций ферментов являются сопряженные реакции синтеза с реакциями распада, кроме того, при физиологически нормальных температурах все реакции в клетке протекают очень медленно, для ускорения реакций в организме необходимы ферменты или катализаторы. В клетке химические вещества существуют в стабильном состоянии.

* S₁ ---- S₂

Для того чтобы перевести биохимические реакции необходимо субстрат перевести в так называемое метастабильное состояние.

S₁ ---S₁^* ---- S₂

Переводом в метастабильное состояние занимаются ферменты. Практически для всех ферментов характерна так называемая субстратная специфичность. Это значит, что фермент будет работать на субстрате, к которому у него определена доля сродства. Субстратная специфичность объясняется тремя гипотезами, две из которых имеют историческое значение.

1. гипотеза или теория Фишера или гипотеза полного стерического соответствия. По гипотезе Фишера фермент подходит к субстрату как «ключ к замку». Это эта гипотеза не объясняет конформационные изменения входе его работы на субстрате.

2. гипотеза Кошланда или гипотеза неполного стерического соответствия по ней фермент подходит к субстрату как «перчатка к руке». Эта гипотеза не объясняет конформационные изменения субстрата.

3. гипотеза «трех точек» или неполного стерического соответствия, по этой гипотезе в любом ферменте существует активный центр, который можно разделить на: каталитический, необходимый для связывания фермента и субстрата, регуляторный, необходимый ля регуляции активности ферментов.

Присоединение фермента к каталитическому центру вызывает изменение его конформации, затем следует конформационные изменения регуляторного центра, который приводит к вторичному изменению конформации каталитического центра, после чего следуют конформационные изменения субстрата. На этом этапе для фермента и субстрата характерно полное стерическое соответствие. Субстрат переводится в метастабильное состояние, на нем протекают химические реакции, и он превращается в субстрат2. т.к. соответствие между ферментом и субстратом2 отсутствует, субстрат2 выходит из каталитического центра.

Фер1 + S1 ---Фер1S1 -----Фер1^* S1 ---- Фер1^* S1^*--- Фер1^*S2 ---Фер1^* +S2