4.2.1. Оксидоредуктазы

К этому классу относятся ферменты, катализирующие окисли­тельно-восстановительные реакции. Эти ферменты участвуют в биологическом окислении и восстановлении и, следовательно связаны с процессами дыхания и брожения. К оксидоредуктазам относятся различные дегидрогеназы, оксидазы, пероксидазы гидроксилазы.

Дегидрогеназы (осуществляют процесс дегидрирования — от­щепление ионов водорода), в свою очередь, делятся на никотинамидные и флавиннуклеотидные. Никотинамидные дегидрогеназы активируют водород субстратов или метаболитов и катализируют его перенос на акцепторы или переносчики, отличные от молеку­лярного кислорода. Это анаэробные дегидрогеназы. Схема дейст­вия этих ферментов может быть представлена в следующем виде:

Субстрат + NAD(NADP) ↔ Окисленный субстрат + NADH₂(NADPH₂)

Коферментами, которые переносят из субстрата водород явля­ются никотинамидадениндинуклеотид (NAD) и никотинамидадениндинуклеотидфосфат (NADP).

Флавиннуклеотидные дегидрогеназы очень часто являются ак­цепторами водорода восстановленных никотинамиднуклеотидных дегидрогеназ, которые при этом снова окисляются:

NADH2 + Флавопротеид (FAD) ↔ NAD + Восстановленный флавопротеид (FADH₂)

Некоторые из этих дегидрогеназ могут переносить водород от субстратов непосредственно к кислороду.

Поведение некоторых оксидоредуктаз хорошо исследовано при производстве пива; в процессе окисления они влияют на фенольные вещества солода и пива (которые определяют цвет, стабиль­ность). Полифенолоксидазы — это оксидазы со смешанными функ­циями, у которых продукт окисления — дифенол — одновременно играет роль донора водорода. Определенная часть полифенолоксидаз окисляет дифенолы.

Пероксидазы действуют на пероксид водорода или органичес­кие пероксиды, расщепляя их. При этом обязательно должен при­сутствовать донор водорода, например фенол или ароматические амины, а пероксид водорода играет роль акцептора.

Каталаза, например, разлагает пероксид водорода на воду и кислород и катализирует окисление Н-доноров (метанол, этанол, муравьиная кислота, фенолы) с потреблением пероксида водорода:

2Н₂О₂ ^{Каталаза} 2Н₂О + О₂

Н₂О₂ + С₂Н₅ОН ^{Каталаза} 2Н₂О + СН₃СНО

4.2.2. Трансферазы

К этому классу ферментов относятся биокатализаторы, перено­сящие ту или иную группу, например метальную или гликозильную, от одного соединения (которое рассматривается как донор группы) к другому соединению (которое рассматривается как ак­цептор).

Реакции, катализируемые трансферазами, в общем виде пред­ставляют следующим образом:

Д- R + А ↔ Д + R-А, где Д — донор; R — переносимый радикал; А — акцептор.

К этим ферментам относятся гликозилтрансферазы и фосфотрансферазы.

Гликозилтрансферазы — ферменты, которые катализи­руют синтез таких полисахаридов, как крахмал, гликоген, декстран, леван, сахароза.

Фосфотрансферазы — ферменты, которые катализируют перенос богатых энергией (макроэргических) фосфатных остат­ков. Перенос макроэргических остатков производится только в присутствии аденозинтрифосфата (АТР) в качестве донора и аде-нозиндифосфата (ADP) или аденозинмонофосфата (AMP) в каче­стве акцептора.

АТР и ADP в организме (например, дрожжей) являются источ­ником «активного фосфата». В АТР из имеющихся двух макроэр­гических связей используется только одна концевая, а другие свя­зи могут использоваться только после перевода в концевую макро-эргическую связь АТР:

ADP + ADP ↔ AMP + ATP

Под действием фосфотрансфераз осуществляется перенос ос­татков фосфорной кислоты от аденозинтрифосфата на глюкозу или фруктозу. В этом случае образуются аденозиндифосфат и фос­форный эфир соответствующего сахара:

АТР+Глюкоза ^{Фосфотрансфераза} Глюкозо – 6 – фосфат + ADP

Полученный таким образом глюкозо-6-фосфат может затем под действием фосфотрансферазы присоединять еще один оста­ток фосфорной кислоты, получив его от новой молекулы адено­зинтрифосфата:

АТР + Глюкозо-6-фосфат ^{Фосфотрансфераза} Глюкозо-1,6-дифосфат+ADP

Фосфотрансфераза, под действием которой происходит обра­зование гексозомонофосфата из гексозы и аденозинтрифосфата, называется гексокиназой, а фермент, катализирующий образование из гексозомонофосфата гексозодифосфата, — фосфогексокиназой. Гексокиназа и фосфогексокиназа содержатся в дрожжах и играют важную роль в начальных реакциях спиртового брожения.