21

Ф ерменты

Ферменты

1. История открытия и изучения ферментов

Ферменты - это биокатализаторы, образующиеся в клетке, и представляющие собой простые или сложные белки. Слово фермент происходит от латинского - fermentum -закваска; другое название ферментов - энзимы - происходит от греческого- enzyme - в дрожжах. В 30-х годах XX века некоторые ферменты были выделены в высокоочищенном кристаллическом состоянии. По химической природе кристаллы оказались белковыми.

История изучения ферментов тесно переплетается с историей катализа. Катализом называют ускорение химической реакции, вызванное добавлением малых нестехиометрических количеств катализатора. Катализатор ускоряет реакцию не просто своим присутствием, а взаимодействием с веществом, подвергающимся превращению, но при этом регенерируется в ходе реакции. Ферменты - биокатализаторы - не являются исключением.

Ферменты - это белки, и подобно всем белкам, они могут избирательно присоединять определенные вещества - лиганды. Лиганд, подвергающийся химическому превращению под действием фермента, называют субстратом (S), продукты (P) реакции освобождаются в раствор. Ферменты являются наиболее изученным классом белков. Это объясняется той важной ролью, которую играют ферменты: любое химическое превращение в организме происходит с их участием. К тому же, ферменты, в отличие от других белков, сравнительно легко обнаруживать и измерять их количество по катализируемой реакции.

2. Особенности ферментов как биокатализаторов

Ферменты как катализаторы имеют ряд особенностей:

Высокоэффективные катализаторы - ускоряют реакцию в 10¹⁰раз:

1 моль каталазы при 0⁰ С обеспечивает разложение за 1 мин 5 млн. H₂O₂, в то время как 1 моль Pt катализирует только 250- 2000 молекул H₂O_2.

Высокоспецифичны - катализируют, как правило, реакцию одного типа или воздействуют на один субстрат. Это наиболее важное свойство ферментов.

Эффективно работают в мягких условиях.

Синтез аммиака по реакции: N₂ + 3H₂ = 2NH₃ проводят при t = 500-550⁰C, p = 10⁷-10⁸Па, ферменты, содержащиеся в бобовых культурах обеспечивают протекание подобного процесса при обычных условиях.

Ферменты - это катализаторы, работу которых можно регулировать.

3. Классификации ферментов и номенклатура.

3.1. Классификация ферментов по строению ферменты

	
простые- состоят только из полипептидных цепей	сложные- в состав сложных входят группы небелковой природы
		
	кофермент или простетическая группа (группа небелковой природы)	апофермент (белковая часть фермента)

3.2. Ферменты по уровню организации белковых молекул

могут иметь только третичную структуру (одну полипептидную цепь) и четвертичную структуру (несколько полипептидных цепей). Последние - аллостерические ферменты.

3.3. Классификация ферментов по типу катализируемой реакции и номенклатура ферментов

В номенклатуре ферментов, введенной Международным биохимическим союзом (IUB) используется принцип классификации ферментов по типу катализируемой реакции и ее механизму. Основные принципы номенклатуры следующие:

Выделяют 6 классов ферментов, катализирующих 6 типов реакций:

Оксидоредуктазы.

Трансферазы.

Гидролазы.

Лиазы

Изомеразы.

Лигазы.

В каждом из 6 классов имеется несколько подклассов (от 4 до 13).

Систематическое название фермента состоит из 2-х частей: названия субстрата, типа катализируемой реакции и части слова -аза.

Дополнительная информация, если она необходима для уточнения, заключается в скобках.

Н апример:

L-малат пируват

Фермент L-малат:NAD⁺оксидоредуктаза (декарбоксилаза)

Каждый фермент обозначается специальным шифром, указывающим номер класса, подкласса, подподкласса и номер фермента в подподклассе. Например: 2.6.1.2 - аланин:оксоглутарат-аминотрасфераза.

Помимо систематического названия указывается рабочее название фермента.