Ферменты и изоферменты

Заведующая кафедрой

клинической лабораторной диагностики

Новикова И.А.

Ферменты

Ферменты — это специфические белки, выполняющие в организме роль биологических катализаторов.

Простые ферменты (однокомпонентные) - при гидролизе дают только аминокислоты (альдолаза, рибонуклеаза и др.)

Сложные белки - распадаются на аминокислоты и соединения небелкового характера.

Белковый компонент сложного белка-фермента— апофермент.

Небелковый компонент сложного белка-фермента - кофермент.

Каждый компонент по отдельности (белковый и небелковый) лишены ферментативной активности.

Многие коферменты представлены витаминами или их производными → нарушение деятельности ферментных систем при гиповитаминозах.

Коферменты

3 группы в зависимости от функций в ферментативных реакциях:

1. Переносчики протонов и электронов, участвуют в окислительно-восстановительных реакциях. Пример – НАД, НАДФ, ФАД.

2. Коферменты, связанные с ферментами, катализирующими реакции переноса химических групп. Пример – пиридоксальфосфат (фосфорилированная форма В6) входит в состав АлАТ, АсАТ

3. Коферменты, принимающие участие в реакциях синтеза, изомеризации и расщепления углерод-углеродных связей. Пример – производные тиамина (В1).

Свойства ферментов

• Термолабильны (инактивация при 80⁰С)

• Имеют температурный оптимум действия (40-50⁰С,

при 0⁰С прекращают свое действие. Колебания температуры на 10⁰С изменяют активность фермента на 10%.

• Каждый фермент имеет свой оптимум РН

• Каждый фермент обладает специфичностью действия (действует только на определенный субстрат). Специфические свойства ферментов определяются апоферментом.

• Участвует в химической реакции не всей молекулой, а только активным центром (эта часть связывается с субстратом)

• Механизм взаимодействия фермент-субстрат (Михаэлис): Е + S ↔ ЕS →Р + Е

• Наибольшая скорость ферментативной реакции отмечается в первые минуты

Основные классы ферментов

• Оксидоредуктазы –окислительно-восстановительные реакции (ЛДГ, каталаза)

• Трансферазы – реакции межмолекулярного переноса химических групп (АлАТ, АсАТ, ГГТ)

• Гидролазы - реакции расщепления в/молекулярных связей в присутствии воды (альфа-амилаза, ХЭ)

• Лиазы –реакции присоединения групп по двойным связям и обратные реакции (альдолазы)

• Изомеразы – реакции изомеризации (глюкозофасфатизомераза)

• Синтетазы (лигазы) – реакции синтеза (соединение

2-х молекул субстрата) (ацетилкоэнзимсинтетаза)

Изоферменты

Изофермент (изоэнзимы) - группа или семейство ферментов, катализирующих одну и ту же реакцию, но отличающихся по целому ряду физико-химических свойств.

Изоферменты отличаются друг от друга по:

• электрофоретической подвижности

• адсорбционным свойствам

• оптимуму рН

• термостабильности

• чувствительности к ингибиторам

• сродству к субстрату

• способности образовывать комплексы с аналогами коферментов

Около 100 ферментов в тканях человека находятся в нескольких молекулярных формах (ЛДГ, аспартатаминотрансфераза, альдолаза, креатинкиназа, фосфатаза, холинэстераза и др.).

Локализация ферментов в клетке

Ферменты функционируют внутри тех клеток, в которых происходит их биосинтез. Исключение - ферменты пищеварительного тракта, ферменты плазмы (свертывание).

Внутри клетки ферменты локализуются в определенных структурах:

Ядрышки - РНК — полимеразы (катализируют образование и-РНК, р-РНК и т-РНК)

Ядро - ферменты, участвующие в процессе репликации ДНК, синтеза НАД.

Митохондрии - ферменты пируватдегидрогеназного комплекса, цикла трикарбоновых кислот, окисления жирных кислот и некоторых аминокислот, синтеза мочевины, а также ферменты переноса электронов и окислительного фосфорилирования.

Лизосомы - гидролитические ферменты.

Рибосомы - ферменты белкового синтеза.

Эндоплазматический ретикулум - ферменты синтеза липидов, реакций гидроксилирования (ферментная система микросомального окисления).

Локализация ферментов в клетке (продолжение)

Плазматическая мембрана - АТФ-аза (транспорт Na⁺ и К⁺, аденилатциклаза.

Гиалоплазма - ферменты гликолиза, глюконеогенеза, пентозного цикла окисления углеводов, синтеза жирных кислот, синтеза мононуклеотидов.

Приуроченность ферментных систем к определенным участкам клетки (компартментализация) обеспечивает:

• интеграцию внутриклеточных процессов и контроль их скорости (последовательность реакций строго скоординирована во времени и пространстве).

• протекание в клетке в одно и то же время химически несовместимых реакций Пример - в клетке одновременно происходит окисление высших жирных кислот до ацетил-КоА (митохондрии) и их синтез из ацетил-КоА (гиалоплазма)