2.2. Химическая модификация фермента
Регуляция активности ферментов путем фосфорилирования-дефосфорилирования. Протекает при участии протеинкиназ по ОН-группам серина и треонина, а в ряде случаев – тирозина. Активным ферментом может быть или фосфорилированная или дефосфорилированная форма.
Регуляция активности путем ассоциации-диссоциации субъединиц в олигомерном ферменте. Например, фермент протеинкиназа в неактивной форме построена как тетрамер. Для активации протеинкиназы необходима диссоциация субъединиц.
Активация ферментов путем частичного протеолиза. Некоторые ферменты синтезируются неактивными и лишь после секреции из клетки переходят в активную форму путем удаления части белковой молекулы. Так происходит активация протеолитических ферментов.
2.3. Аллостерическая регуляция
Во многих случаях основным типом регуляции скорости многоступенчатого ферментативного процесса является ингибирование по принципу обратной связи. Конечный продукт подавляет активность фермента, катализирующего первую стадию синтеза, которая является ключевой для данной цепи реакции. Он связывается с аллостерическим центром молекулы фермента. Это ингибирование по принципу обратной связи, или ретроингибирование.
2.6. Классификация и номенклатура ферментов
Современные классификация и номенклатура ферментов разработаны Комиссией по ферментам Международного биохимического союза и утверждены на V Международном биохимическом конгрессе в 1961 г. в Москве.
В основу классификации легли 3 принципа:
1. Химическая природа фермента.
2. Химическая природа субстрата, на который действует фермент.
3. Тип катализируемой реакции.
Ферменты делят на шесть классов.
1. Оксидоредуктазы - ферменты, катализирующие реакции окисления—восстановления:
пируват лактат
- аэробные дегидрогеназы, или оксидазы, катализируют перенос протонов (электронов) непосредственно на кислород;
- анаэробные дегидрогеназы ускоряют перенос протонов (электронов) на промежуточный субстрат, но не на кислород.
Наиболее распространены оксидоредуктазы, содержащие в качестве активной группы никотинамидадениндинуклеотид, или НАД+. Кроме НАД+ пиридинферменты содержат в качестве кофермента никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ+). Коферментами оксидоредуктаз являются также флавопротеины (ФП) - флавинмононуклеотид, ФМН, и флавинадениндинуклеотид, ФАД.
2. Трансферазы - ферменты, катализирующие реакции межмолекулярного переноса различных атомов, групп атомов и радикалов.
Фосфотрансферазы- перенос остатка фосфорной кислоты. Фосфорные эфиры органических соединений обладают повышенной химической активностью. Донором фосфатных остатков в большинстве случаев является АТФ.
Аминотрансферазы ускоряют реакцию переноса аминогруппы от аминокислоты на a-кетокислоту.
Протеинкиназы ускоряют перенос остатка фосфата с АТФ на белки, изменяя их биологическую активность.
Гликозилтрансферазы ускоряют реакции переноса гликозильных остатков.
Ацилтрансферазы катализируют перенос ацилов (остатков карбоновых кислот).
3. Гидролазы катализируют расщепление внутримолекулярных связей органических веществ при участии молекулы воды.
Эстеразы катализируют гидролиз сложных эфиров спиртов с органическими и неорганическими кислотами. Например, липаза ускоряет гидролиз триацилглицеринов (жиров):
Фосфатазы катализируют гидролиз фосфорных эфиров:
глюкозо-6-фосфат + Н2О ® глюкоза + Н3РО4
Гликозидазы катализируют гидролиз гликозидов. Из гликозидаз, действующих на полисахариды, наиболее известны амилазы.
Пептидгидролазы ускоряют гидролиз пептидных связей в белках и пептидах.
4. Лиазы - ферменты, катализирующие разрыв связей С—О, С—С, С—N и других, а также обратимые реакции отщепления различных групп от субстратов негидролитическим путем. Эти реакции сопровождаются образованием двойной связи и выделением таких простейших продуктов, как СО2, H2O, NH3 и т. д..
Углерод-углерод-лиазы – декарбоксилазы:
5. Изомеразы - ферменты, катализирующие взаимопревращения структурных, оптических и геометрических изомеров. Мутаротаза ускоряет реакцию превращения α-D-глюкопиранозы в β-D-глюкопиранозу:
6. Лигазы (синтетазы) - ферменты, катализирующие синтез органических веществ из двух исходных молекул с использованием энергии распада АТФ либо других веществ.
Одной из важнейших карбоксилаз является пируваткарбоксилаза:
СН3-СО-СООН + СО2 НООС-СН2-СО-ООН
Международная комиссия подготовила Классификацию ферментов (КФ). Код каждого фермента содержит четыре цифры, разделенные точками. Первая цифра указывает номер класса, вторая означает подкласс и характеризует вид субстрата. Например, у трансфераз указывает на природу переносимой группы, у гидролаз - на тип гидролизуемой связи. 3 цифра – уточняет природу участвующих в реакции соединений или групп. Четвертая цифра – номер фермента в данном подподклассе.
Пепсин – пептид-пептидогидролаза; КФ 3.4.4.1.