Основы гетерогенного катализа. Липолитические ферменты

Рассмотренные выше принципы относятся к катализу, протекающему в водной фазе, так называемому гомогенному катализу. Однако в клетках или тканях организма осуществляется значительное число реакций на границе раздела фаз по механизмам гетерогенного катализа. Естественно, что в данных условиях катализ и кинетика ферментативных реакций должны отличаться от традиционной ферментативной кинетики. В условиях гетерогенного катализа субстрат, как правило, неподвижен по отношению к ферменту, который находит его в начале каталитической реакции. Это связано с локализацией субстрата в мембранах или агрегацией его в тех или иных локусах клетки. Таким образом, в первой фазе каталитической реакции субстратом является не отдельная молекула, а неводная фаза того или иного агрегата. В литературе имеется даже соответствующий термин «суперсубстрат», обозначающий матрицу, на которой иммобилизован конкретный субстрат для соответствующей ферментативной реакции. Необходимым условием последней является также ориентация фермента в пространстве таким образом, чтобы произошел контакт его активного центра с субстратом. В отличие от гомогенного катализа ферментативные реакции на границе раздела фаз зависят от степени дисперсности нерастворимой фазы (рис. 6.12).

Липолитические ферменты растворимы в воде, однако воздействуют они на гидрофобные субстраты. Таким образом, катализ осуществляется на границе раздела мицелла—вода. К липолитическим ферментам относят гидролазы эфиров жирных кислот с длинной (не менее 12 атомов углерода) цепью — липазы, фосфолипазы и холестерол-эстеразы.

Липазы гидролизуют эфирные связи в триглицеридах. Для этих ферментов свойственна стереоспецифичность, т. е. способность гидролизовать сложноэфир-ную связь или в положении 1, или в положении 3. На скорость липолиза оказывают влияние соли натрия, кальция, желчных кислот. Третичная структура липазы предусматривает наличие гидрофобного сайта, при помощи которого она соединяется с липидами, и гидрофильного хвоста, локализованного в водной фазе. Активный центр фермента находится вблизи гидрофобной головки.

Холестерол-эстеразы являются сериновыми ферментами, содержащими в активном центре сульфгидрильные группировки. Они также имеют гидрофобные участки для связи с субстратом и гидрофильные сайты, локализованные в водной фазе.

Определение кинетических констант, таких, как К_м и ¥_тях, для липолити-ческих ферментов представляет значительные трудности. Необходимо делать ряд допущений, связанных со спецификой данных реакций. Например, при оценке К_м приходится учитывать адсорбцию фермента в суперсубстрат, в который включен субстрат на границе раздела фаз. В данном случае уравнение реакции будет выглядеть следующим образом:

где S_s — концентрация субстрата, сорбированного в липидной фазе.

Дата добавления: 2014-01-07