4.2.4. Лиазы

К данному классу относятся ферменты, разрывающие связи С—С, С—О, С—N и др. в результате реакции элиминирования, что приводит к образованию двойных связей, или, наоборот, при­соединяющие определенные группы по двойным связям.

Карбоксилазы. Эти ферменты катализируют отщепление СО₂ от молекул амино- и оксикислот или его фиксацию:

R-CH₂-COOH → R-CH₃ + СО₂

Пируватдекарбоксилаза, или карбоксилаза (карбоксилаза-2-оксикислота), катализирует важную реакцию при спирто­вом брожении — расщепление пировиноградной кислоты на ацетальдегид и СО₂. Равновесие реакции сильно сдвинуто в сторону декарбоксилирования:

СН₃ - СО - СООН → СО₂ + СН₃ - СОН

Этот фермент содержится в дрожжах.

Гидролиазы. Эти ферменты катализируют отщепление или при­соединение воды (прежнее название — дегидратазы и гидратазы). В данном случае не происходит гидролиз, поскольку субстрат не расщепляется на два компонента, как при реакциях, катализируе­мых гидролазами.

Карбонатгидролиаза. Этот фермент катализирует расщепление угольной кислоты на воду и диоксид углерода, содержится в дрожжах.

Ферменты группы лиаз, в частности пектаттрансэлиминаза, со­держатся в таких отечественных препаратах, как Пектоклостридин и Мацеробациллин.

4.2.5. Изомеразы

Изомеразы — ферменты, катализирующие изменение геомет­рической или пространственной конфигурации молекулы. Фер­менты данного класса осуществляют рацемизацию аминокислот или эпимеризацию углеводов.

Рацемазы обусловливают образование оптически активных метаболитов (оптических антиподов). В случае, когда они осуще­ствляют D-L-превращение субстратов с большим числом асим­метрических атомов углерода, их называют эпимеразами. Многие из них содержат в качестве кофермента пиридоксальфосфат. Для пищевой промышленности весьма важным является фер­мент глюкозоизомераза, превращающий глюкозу во фруктозу.

4.2.6. Лигазы

Ферменты этого класса катализируют соединение двух моле­кул. Процесс этот сопряжен с разрывом пирофосфатной связи в молекуле АТР. Энергия, высвобождаемая при расщеплении, ис­пользуется для синтеза.

Лигазы (синтетазы) катализируют синтез новых продуктов с образованием связи атома углерода с атомами кислорода, серы, азота или углерода. Лигазы, катализирующие образование связей С—О, обусловливают взаимодействие аминокислот с соответству­ющей транспортной рибонуклеиновой кислотой S-PHK и уча­ствуют в синтезе белковых веществ.

Лигазы, катализирующие образование связей С—N, играют важную роль в превращении азотистых веществ (амид- и пептид-синтетазы).

Лигазы катализируют образование связей С—С в реакциях та­ких веществ, как кетокислоты и ацилкоферменты, с диоксидом углерода. В результате реакции возникает новая карбоксильная группа. В данном случае коферментом является биотин.

Лигазы, катализирующие образование связей С—S, чаще всего осуществляют синтез ацилкофермента из соответствующих кислот при участии АТР и кофермента А.

4.3. Характеристика активности ферментных препаратов

Ферменты являются веществами белковой природы, поэтому в смеси с другими белками определить их количество невозможно. Наличие определенного фермента в данном препарате может быть установлено по результатам той реакции, которую катализирует фермент, т. е. по количеству образовавшихся продуктов реакции или уменьшению исходного субстрата. В количественном выраже­нии активность фермента условно определяют по начальной ско­рости ферментативной реакции. Начальная скорость зависит от многих факторов, наиболее важные из них — температура, кон­центрация субстрата, рН реакционной смеси и время от начала реакции. Поэтому по предложению Комиссии по ферментам Международного биохимического союза были приняты правила определения активностей препаратов и их выражения в единицах активности.

Стандартная единица активности. Эта величина для любого фер­мента обозначает то количество его, которое катализирует превра­щение 1 мкмоль субстрата в 1 мин при заданных регламентирован­ных условиях. Часто количество субстрата нельзя выразить числом микромолей, так как точно неизвестна масса молекулы, например при действии на белок, крахмал, пектин, целлюлозу. В этих случа­ях определяют микроэквивалент затронутых реакцией групп. Так, при гидролизе белка учитывают не число прогидролизованных молекул, а число образовавшихся свободных карбоксильных или аминных групп, т. е. число расщепленных пептидных связей; при гидролизе крахмала и полисахаридов — число прогидролизован­ных гликозидных связей и т. д.

Комиссия по ферментам рекомендовала придерживаться опре­деленных условий при установлении активности фермента: ста­раться вести реакцию при температуре 30 °С и определять активность по начальной скорости реакции, когда концентрация суб­страта достаточна для насыщения фермента и соответствует кине­тике реакции нулевого порядка. Для данного фермента выбирают оптимальные концентрации субстрата, фермента и рН.

Активность ферментных препаратов. Содержание фермента в дан­ном препарате условно выражают в стандартных единицах актив­ности фермента на 1 см³ ферментного раствора или 1 г препарата. Активность ферментного препарата выражают в микромолях суб­страта, прореагировавшего в присутствии 1 см³ ферментного рас­твора или 1 г препарата в заданных условиях за 1 мин. Число микромолей и будет равно числу стандартных единиц. При го­могенности фермента его удельную активность можно выразить в стандартных единицах на 1 мг фермента; если фермент содержит балласт в виде неактивного белка, то его удельную ак­тивность выражают в стандартных единицах на 1 мг белка в фер­ментном препарате.

Молекулярная активность представляет собой число миллимолей субстрата или эквивалентов затронутой реакцией групп, прореагировавших в течение 1 мин с 1 ммоль фермента при оптимальных концентрациях субстрата, или число стандартных единиц, содержащихся в 1 ммоль фермента.

Если фермент содержит характерную простетическую группу или несколько каталитических центров, которые поддаются изме­рению, его активность можно выразить в величине активности каталитического центра. Такая активность будет соответствовать молекулярной активности, если молекула фермента имеет один активный центр; если же число каталитических центров я, то ак­тивность одного центра будет в я раз меньше молекулярной.