Белки как биокатализаторы. Типы гомогенного катализа: сближение и ориентация, кислотно-основной, электрофильный и нуклеофильный. Сравнение ферментов с органическими катализаторами гомогенного типа (эффективность действия, специфичность и стереоспецифичность, регуляторные свойства ферментов). Аминокислоты, их кислотно-основные свойства, полярность, гидрофобность и гидрофильность (параметр Ганша).

Механизм сорбции молекул и ионов на активном центре. Водородная связь, электростатические взаимодействия, гидрофобные взаимодействия, комплексы с переносом заряда и оценка их вклада в сорбцию субстрата на ферменте. Коиформациоииыс изменения в структуре белка и лиганда, сопровождающие сорбцию. Оценка свободной энергии сорбции (экстракционная и экстракционно-конформационная модели).

Свободная энергия сорбции субстрата на ферменте как источник ускорения химической реакции. Профили " свободная энергия - координата рсацни". Оценка масштабов исличипы свободной энергии сближения реагентов. Сравнение, скорости и свободной энергии ферментативной и неферментативной реакции, модель " ключ-замок". Специфическое, продуктивное и непродуктивное связывание субстрата и фермента. Механизм сближения и ориентации в ферментативном катализе. Теории напряжения (или деформации) и индуцированного соответствия (Кошланд).

Химические механизмы ферментативных реакций. Стабилизация переходного состояния общим кислотно-основным катализом. Примеры кислотно-основного катализа различными функциональными группами в белках (карбоксильная группа, аминогруппа, амидная группа, имидазол, гидроксильная группа), механизмы эстафетной передачи заряда и " push - pall ". Промежуточные ковалентные соединения в ферментативном катализе. Эффекты микросреды активного центра. Влияние растворителя на реакции нуклеофильного замещения, внутренняя реакционная способность функциональных групп в белках.

Роль ионов металлов в ферментативном катализе. Взаимосвязь координационного. числа и геометрии комплекса, примеры комплексов металлов с различной геометрией в биологаческих системах. Устойчивость комплексов, влияние на нее заряда и размера иона, " жесткости" и " мягкости" центрального атома и лиганда, основности лиганда, хелатного и макроциклического эффектов. Комплексообразование ионов металлов с белками. Механизмы взаимодействия фермента, иона металла и лиганда. Химические механизмы участия ионов металлов в фрментативном катализе. Окислительно-восстановительные реакции с участием ионов металлов и их роль в биологических процессах.

Рекомендуемая литература
1.А.А.Клесов, И.В.Березин. "Ферментативный катализ". Ч.1. М., Изд-во МГУ, 1980г.
2.И.В.Березин, К.Мартинек. "Основы физической химии ферментативного катализа". М., "Высшая школа", 1977.
3.Э.Фершт. "Структура и механизм действия ферментов". М., "Мир", 1980.
4.М.Бендер, Р.Бергерон, М.Комияма. "Биоорганическая химия ферментативного катализа". М., "Мир", 1987.
5."Mechanistic bioinorganic chemistry", ed.H.H.Thorp and V.L.Pecoraro, ACS, 1995
6.У.П.Дженкс. "Катализ в химии и энзимологии". М., "Мир", 1972.
7.С.Д.Варфоломеев. "Химическая энзимология", М., "Академия", 2004.

Программа составлена
доц. Казанковым Г. М.