16. Классификация ферментов
Классификация и номенклатура ферментов
Согласно международной классификации, принятой в 1961 году, все ферменты делятся на 6 классов по типу катализируемой реакции. Каждый класс делится на несколько подклассов. Классы:1. оксидоредуктазы;2. трансферазы;3. гидралазы;4. лиазы;5. изомеразы;6. лигазы (синтетазы).
1. Оксидредуктазы – ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции. Известно 480 этих ферментов, которые делятся на 17 подклассов.
а) аэробные дегидрогеназы (оксидазы). Отщепляют водород от субстрата и переносят его на молекулу кислорода. Пр.: НАДФН2+О2= Н2О2+НАДФ.
Если кислород непосредственно внедряется в субстрат, то ферменты – оксигеназы. Наибольшее значение имеют оксидазы аминокислот.
б) анаэробные дегидрогеназы – катализируют перенос водорода от субстрата на любой другой акцептор, кроме кислорода.
CH3CH2OH → СН3СН=О
[над стрелочкой алкоголь-ДГ; под стрелочкой НАД → НАДН2 ; этанол превращается в этаналь]
в) цитохромы – это ферменты, переносящие электроны.
г) пероксидазы – гемсодержащие оксидоредуктазы. Они отщепляют водород от субстрата и переносят его на Н2О2.
Пр.: каталазная реакция
2Н2О2 → 2Н2О+О2 [над стрелочкой - каталаза].
2. Трансферазы – ферменты, переносящие группы атомов от одного субстрата к другому. При этом один субстрат донор, а другой – акцептор. В зависимости от природы переносимых групп трансферазы делят на 8 подклассов:
- аминотрансферазы, переносят NH2;
- метилтрансферазы, переносят CH3;
- фосфотрансферазы, переносят PO3H2;
- ацилтрнсферазы.
Пр. переаминирование. [рис. Аланин + альфакетоглутаровая кислота под действием АлАТ и перидоксальфосфата получается ПВК и глутаминовая к-та].
3. Гидролазы – ферменты, катализирующие разрыв одинарных связей с участием воды, присоединяемой по месту разрыва связи. Т.е. они принимают участие в реакциях гидролиза. Все ферменты пищеварительного тракта относятся к гидролазам. Всего выделяют 460 гидролаз. В зависимости от типа разрываемых связей выделяют 11 подклассов:
- эстеразы – разрывают сложно-эфирную связь. Пр.: триацилглицерид+ 3H2O=(липаза) глицерин+ 3С17H35COOH [рис. этого. Стрелочкой показать сложноэфирные связи]
- пептидазы – разрывают пептидную связь. Пр.: АЛА-ГЛИ+ H2O = (дипептидаза) АЛА+ГЛИ [рис. этого. Стрелочкой показать пептидную связь]
- гликозидазы – разрывают гликозидные связи. Пр.: мальтоза+ H2O=(мальтаза) 2глюкозы [рис. этого. Стрелочкой показать гликозидную связь]
4) Лиазы. Эти ферменты осуществляют разрыв углеродных связей без участия воды. Выделяют:
- декарбоксилазы – катализируют отщепление CO2. Пр.:
- альдолазы – катализируют расщепление связи между атомами углерода. Пр.: фруктозо-1,6-дифосфат (6 атомов С)= (альдолаза) фосфоглицериновый альдегид (3 атома С)+ дигидроксиацетонфосфат (3 атома С).
- гидратазы – разрыв двойной связи с присоединением воды по месту разрыва двойной связи.
- ферменты, отщепляющие воду – реакция дегидратации. При этом образуется двойная связь.
5) Изомеразы – ферменты, катализирующие реакции изомеризации и обеспечивающие внутримолекулярную перестройку.
6) Лигазы (синтетазы) – катализируют образование более сложных веществ из более простых. При этом требуется энергия из вне. Обязательно участие АТФ или других трифосфатов (УТФ, ЦТФ и т.д.). [Пр. Аспарагиновая к-та + аммиак + АТФ под действием аспарагинсинтетазы превращается в аспарагин + АМФ + неорганический фосфат +энергия].
Номенклатура ферментов
1) Существует тривиальная номенклатура – названия случайные, без системы и основания, например трипсин, пепсин, химотрипсин.
2) Рабочая номенклатура – название фермента составляется из названия субстрата или продукта реакции, типа катализируемой реакции и окончание –аза, например лактатдегирогеназа.
3) Систематическая, научная - L-лактат-НАД-оксидредуктаза.
4) Все ферменты имеют цифровой шифр, например ЛДГ - 1.1.1.27.
Первая цифра говорит о типе катализируемой реакции, указывая на номер класса.
Вторая уточняет действие фермента – номер подкласса.
Третья указывает природу разрываемой связи в молекуле субстрата - подподкласс.
Четвёртая – порядковый номер фермента.