Ферментативный синтез пептидов
Довольно похожая энергетическая проблема возникает при ферментативном синтезе пептидов. В общем виде с учетом фактического ионного состояния аминокислот в водном растворе синтез пептида можно представить уравнением
В водном растворе равновесие полностью сдвинуто влево, т. е. вместо синтеза пептидов идет их гидролиз. Мы уже упоминали о существовании протеолитических ферментов, катализирующих эту реакцию. Как и положено любому катализатору, ферменты ускоряют реакцию в обоих направлениях, и, следовательно, в подходящих условиях можно было бы использовать ферменты для синтеза пептидов. Интерес к синтезу пептидов в последнее время значительно возрос, ибо у многих пептидов обнаружена биологическая активность (транспорт ионов, анальгезирующее действие и др.).
Проблема смещения равновесия в сторону синтеза пептида вполне аналогична проблеме обращения реакции гидролиза АТФ до АДФ и АМФ в сторону синтеза АТФ. Однако используют здесь другие приемы. В некоторых случаях проблема решается как бы сама. Так, если образующийся пептид плохо растворим в воде, то выпадение его в осадок смещает равновесие в нужную сторону. Другой, более общий прием состоит в экстракции продукта органическим растворителем, не смешивающимся с водой. Благодаря такой двухфазной системе, кстати, решилась проблема иммобилизации фермента. Он находится в водном слое, а продукт – в органическом, и их разделение не составляет труда.
Существует еще один способ, позволяющий сдвинуть равновесие в нужную сторону. Это добавление растворителей, смешивающихся с водой. Дело в том, что равновесие реакции гидролиза сдвигается влево из-за очень высокой концентрации воды в воде (55 моль/л), а также сильного ионизирующего действия воды. Оказалось, что некоторые растворители (глицерин, этиленгликоль – или 1,4-бутандиол) можно вводить до 90% без существенной потери активности ферментов. При этом в 10 раз понижается содержание воды. Кроме того, эти среды менее полярны и относительно слабо стабилизируют ионы.