ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы КОРРЕЛЯЦИОННЫЕ УРАВНЕНИЯ В БИОХИМИИ из "Корреляционный анализ в органической химии" В последние годы предприняты попытки применить принцип линейности свободных энергий для изучения свойств и механизмов реакций отдельных биохимических систем и даже целых живых организмов. Обнаруженные здесь корреляции позволяют судить о механизмах биохимических реакций, характере взаимодействия фермента и субстрата, свойствах фермент-субстратного комплекса, поведении физиологически важных веществ антибиотиков, инсектицидов, гербицидов и т. п. [c.361] В качестве заместителей в бензольном кольце были взяты группы Л1-Н02, Л-С1,. м-р, п- . ж-СНз, -СНз, -ОСН3. Для характеристики их влияния использовалось соотношение Гаммета. Гидролиз бензоилхолинов изучался в аппарате Варбурга в стандартных условиях (37°С). При этом выявилась известная зависимость между величиной а заместителя и константой скорости гидролиза, что видно на рис. 48. [c.361] По всей видимости, энзим сам реагирует как электро-фнльный реагент по карбонильному кислороду, который несет частичный отрицательный заряд. В этом случае электроотрицательный заместитель в кольце будет препятствовать образованию энзим-субстратного комплекса, оттягивая на себя электроны, и, таким образом, повышать энергию активации реакции. Совершенно очевидно, что если бы молекула фермента реагировала как нуклеофил, т. е. атаковала карбонильный углерод, то электрофильные заместители в кольце благоприятствовали бы такой атаке и снижали энергию активации. [c.363] Авторы [3] полагают, что указанное взаимодействие в первую очередь осуществляется частью молекулы субстрата, отдаленной от фенила, т. е. остатком глюкозы. Наиболее доступной формой такого взаимодействия, подверженной полярным влияниям, является водородная связь. Тот факт, что электроноакцепторные группы облегчают образование энзим-субстратного комплекса, свидетельствует в пользу мнения, что водородная связь должна быть образована гидроксильными водородами глюкозы и акцепторами водорода в ферменте. Противоположное предположение — образование водородной связи за счет кислорода глюкозы — исключается, поскольку электроноакцепторные группы понижали бы устойчивость Н-комплекса. [c.364] Очевидно, что кислый гидролиз, вызываемый атакой протона, будет стимулироваться электронодонорными заместителями. Напротив, щелочной гидролиз, осуществляе.мый путем атаки гидроксил-ионом, стимулируется электроиоакцеп-торными заместителями в фенильном радикале. [c.364] Известно каталитическое действие имидазола в реакциях гидролиза сложных эфиров, в частности фенилацетатов [5]. Значение константы р для этой реакции равно 1.95. По всей вероятности, имидазольное кольцо гистидина ответственно за каталитические свойства фермента липазы, с помощью которой осуществляется гидролиз липидов и других сложных эфиров. Однако изучение гидролиза замещенных фенилацетатов в присутствии липазы привело к значению константы р=0.12. На этой основе был сделан вывод [6], что энзиматический гидролиз менее чувствителен к электронной структуре фенилацетата, чем катализ с помощью одного имидазола. Это объясняется способностью фермента стабилизировать заряды, в результате чего распределение электронов в эн-зим-субстратном комплексе оказывается менее чувствительным к влиянию заместителей в фенильном радикале. [c.365] Недавно показано [7], что щелочная фосфатаза сыворотки крови гидролизует замещенные в ядре фенилфосфаты. При этом образование комплекса энзим-субстрат облегчается введением в бензольное кольцо электроноакцепториых заместителей. Константа взаимодействия фермента с субстратом следует уравнению Гаммета с отрицательным значением р, что свидетельствует об электронодонорном характере щелочной фосфатазы. [c.365] Левая сторона уравнения пропорциональна изменению свободной энергии при переходе замещенного и незамеи енного веществ из одной фазы в другую. Для системы октанол— вода принимается р==1. Вероятностный фактор А мы можем представить теперь как f(n). [c.367] Как видно, в целом совпадение расчетных и экспериментальных данных вполне удовлетворительное, хотя и имеются отдельные несоответствия. [c.369] Рассчитанные и опытные данные приведены в табл. 78. [c.369] Уравнение (VI.4), как показывает опыт, является весьма общей формой зависимости биологических свойств вещества от их химического строения. С его помощью может быть описано действие аналогов тироксина, канцерогенная активность ароматических углеводородов и т. п. В других случая.х уравнение (VI.4) выступает как бы в упрощенном виде. [c.370] токсичность бензойных кислот для личинок комара описывается уравнением log( 1/С) = ал + й. Для измерения действия фенилфосфатов на насекомых удобно использовать соотношение log(l/ ) = ра +6. Влияние некоторых анэсте-тиков на морских свинок описывается уравнением Iog(l/ ) = =а л ра + Ь. [c.370] В последнее время Ганш и его сотрудники предприняли весьма обстоятельное изучение значений коэффициента распределения л для различных соединений, связав его с а-константами заместителей. [c.370] При этом они вводят соотношение АП = 0х где АП представляет собой разницу между значениями коэффициента л для стандартных соединении РкХ и для новых ароматических веществ типа АгХ [13]. [c.370] Джаффе [19] обработал эти данные и получил для реакции значение р=4.058 с коэффициентом корреляции г=0.998. [c.371] Вернуться к основной статье