Специфічність дії ферментів, Класифікація і номенклатура ферментів - Будова і властивості ферментів

Кожен ензим діє на певний субстрат або групу речовин, які подібні за своєю структурою. Специфічність дії ферментів пояснюється схожістю конфігурації активного центру і субстрату. У процесі взаємодії утворюється фермент-субстратний комплекс.

Класифікація і номенклатура ферментів

Існує два типи назв ферментів: тривіальна (робоча) і систематична.

Робоча назва ферменту складається з назви субстрату, назви типу каталітичної реакції і закінчення аза. Наприклад:

Лактат + дегідрогенізація - лактатдегідрогеназа. Це фермент окиснення (дегідрогенізації) лактату.

За систематичною номенклатурою назва ферменту складається з назви субстрату, на який діє фермент, назви типу хімічної реакції і закінчення - аза. За цією номенклатурою назва лактатдегідрогенази пишеться так:

Лактат : НАД - оксидоредуктаза (суб. І : суб. ІІ - тип хім. реакції)

Поряд із цим, зберігаються також назви давно відомих ферментів (історична назва), наприклад пепсин, хімотрипсин, каталаза тощо.

За офіційною міжнародною класифікацією, ферменти діляться на 6 класів, залежно від типу каталізованих реакцій:

    1. Оксидоредуктази - ферменти, які каталізують окисно-відновні реакції. 2. Трансферази - ферменти, які каталізують міжмолекулярне перенесення різних хімічних груп. 3. Гідролази, які каталізують реакції гідролітичного розщеплення внутрішньомолекулярних зв'язків. 4. Ліази, які каталізують реакції негідролітичного розщеплення з утворенням подвійних зв'язків, і навпаки - приєднання груп у місцях подвійних зв'язків. 5. Ізомерази, які каталізують реакції ізомеризації. 6. Лігази (синтетази) - ферменти, які каталізують з'єднання двох молекул із використанням енергії фосфатного зв'язку. Джерелом енергії для таких реакцій служить АТФ або інші нуклеозидтрифосфати.

Класи ферментів діляться на підкласи, а вони - на підпідкласи.

Підклас уточнює дію ферменту, вказуючи на природу субстрату. Ще більше конкретизує дію ферменту підпідклас, що вказує на природу субстрату чи акцептора, який бере участь у реакції. Згідно з класифікацією, для кожного ферменту існує шифр, що містить 4 кодові числа, які розділяють крапками. 1 цифра шифру означає клас, 2 - підклас, 3 - підпідклас, 4 - порядковий номер ферменту у підкласі.

Наприклад, фермент цитохромоксидаза за міжнародною класифікацією має шифр 1.9.3.1, для лактатдегідрогенази шифр представлений цифрами 1.1.1.27.

Оксидоредуктази

Оксидоредуктази - це ферменти, що каталізують окисно-відновні процеси. Окисненням називається процес віднімання електронів від елемента. Зворотний до окиснення процес називається відновленням.

Але, оскільки окиснення одних речовин супроводжується відновленням інших, то всі ці перетворення об'єднуються під назвою окисно-відновних процесів. У живих організмах окиснення відбувається за допомогою відняття атомів водню або електронів від субстратів (донаторів). Акцептором атомів водню або електронів можуть бути різні речовини - нікотинамідні коферменти (НАД, НАДФ), флавінові коферменти (ФМН, ФАД), іони металів, кисень, дисульфідні сполуки та ін.

Оксидоредуктази поділяються на 17 підкласів. Цим ферментам належить дуже важлива роль у життєдіяльності організмів. Детальніше ми з ними познайомимось при вивченні тканинного дихання. Субстратами оксидоредуктаз можуть бути спирти, кислоти, альдегіди, кетони, NH2, NH, SH-групи, гем і його похідні та інші. Назви цим ферментам даються за принципом: донатор: акцептор-окcидоредуктаза. Так, фермент, що окиснює лактат до пірувату, називається лактат: НАД-оксидоредуктазою.

За тривіальною (робочою) номенклатурою, оксидоредуктази, що відщеплюють атоми водню або електрони від субстрату окиснення і передають їх на будь-який акцептор, крім кисню або перекису водню, називаються дегідрогеназами.

Трансферази

Трансферази каталізують реакції міжмолекулярного переносу хімічних груп і залишків від одного субстрату (донор) до іншого (акцептор). Назва цих ферментів за міжнародною класифікацією будується так: донатор:акцептор - транспортована група - трансфераза. Наприклад, фермент, який каталізує реакцію перенесення фосфорної групи з АТФ на гексозу - гексокіназа, а повна - АТФ:D-гексозо-6-фосфотрансфераза. Трансферази, залежно від виду переношуваних груп, діляться на 8підкласів. Ті, що переносять СН3-групи, називаються метилтрансферазами; переносники NH2-груп отримали назву амінотрансфераз. Розрізняють ще трансферази, що переносять залишки ацилів - ацилтрансферази; залишки карбоксильних груп - карбокситрансферази. Є також трансферази, що переносять залишки альдегідів, кетонів тощо. Досить поширений підклас ферментів, що переносять залишки фосфорної кислоти на АДФ або від молекули АТФ на субстрат. Такі фосфотрансферази називають ще фосфокіназами.

За поширенням трансферази близькі до оксидоредуктаз. Вони беруть участь у реакціях взаємоперетворень різних речовин, знешкодженні природних та чужорідних сполук. Деякі трансферази використовуються в діагностиці захворювань. Наприклад, АлАТ, АсАТ - для діагностики гострих гепатитів та інфаркту міокарда; креатинкіназа - для виявлення уражень скелетних м'язів.

Гідролази

Гідролази - це ферменти, що каталізують розрив зв'язків у субстратах із приєднанням елементів молекули води. Гідролаз нараховується до 460.

До гідролаз відносять травні ферменти (ліпази, протеази, глікозидази) та багато іншихи.

Гідролази входять до складу лізосом та інших органоїдів, де сприяють розпаду біомакромолекул на прості речовини.

Ліази

Ліази каталізують відщеплення від субстрату негідролітичним шляхом якої-небудь групи з утворенням подвійного зв'язку або, навпаки, приєднання групи в місці подвійного зв'язку. Вони каталізують розрив зв'язків С-С, С-N, С-О, С-S. У зв'язку з цим, розрізняють такі підкласи:

    - С _ С - ліази. До них відносять декарбоксилази. Під впливом декарбоксилаз відбувається декарбоксилювання амінокислот та альфа-кетокислот; - С - О - ліази називаються ще гідроліазами, а за тривіальною номенклатурою - дегідратазами (гідратазами). Наприклад, карбангідраза (карбонатгідроліаза), яка розщеплює вугільну кислоту на СО2 і Н2О, а також фумаратгідратаза, під впливом якої відбувається гідратація фумарової кислоти з утворенням яблучної; - С - N - ліази - це ферменти, які відщеплюють аміак або амідинові групи. Наприклад, аргініносукцинат-ліаза розкладає аргінінбурштинову кислоту на фумарову й аргінін, що має місце під час утворення сечовини; - альдолази - це ферменти, що каталізують розрив гексозофосфатів на дві тріози. Наприклад, фруктозо-1,6-дифосфат розщеплюється на дві тріози - гліцеральдегід-3-фосфат і діоксіацетонмонофосфат.

Ізомерази

Ізомерази каталізують різноманітні процеси ізомеризації. В їх складі є декілька підкласів:

    - рацемази, які каталізують перетворення L-амінокислот на D_амінокислоти; - епімерази, які каталізують взаємне перетворення цукрів, наприклад, галактози в глюкозу; - мутази, які каталізують перенесення хімічних груп з однієї частини молекули в іншу.

Кофактором тут часто виступає похідне вітаміну В12. Розрізняють ще цис-трансізомерази, внутрішньомолекулярні оксидоредуктази, внутрішньомолекулярні трансферази.

Лігази (синтетази)

Лігази (рис. 4) каталізують процеси конденсації двох молекул за рахунок енергії АТФ (або ГТФ, УТФ). Ці ферменти призводять до утворення нових зв'язків, звідки і походить назва цього класу ферментів (від лат. лігаре - зв'язувати). Інша назва - синтетази, оскільки вони є каталізаторами біосинтетичних процесів.

Похожие статьи




Специфічність дії ферментів, Класифікація і номенклатура ферментів - Будова і властивості ферментів

Предыдущая | Следующая