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.

Классификации ферментов и номенклатура.

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)

ФЕРМЕНТЫ по уровню организации белковых молекул

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

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.

Принципы построения рабочего названия фермента

Оксидоредуктазы - ферменты, катализирующие реакции окисления-восстановления.

Окисление может осуществляться двумя путями:

а) Отщепление от субстрата атомов водорода.

В этом случае рабочее название там, где это, возможно, включает термин дегидрогеназа.

Например:

Н азвание фермента включает название донора водорода и термин - дегидрогеназа: лактатдегидрогеназа.

Альтернативой этому может быть использование термина - редуктаза. Название редуктаз складывается из названия акцептора атомов водорода и термина - редуктаза.

Например:

Г идроксиметилглутарил-СоА-редуктаза

Термин оксидаза употребляется, когда акцептором водорода является кислород. Например, цитохромоксидаза.

б) Включение в молекулу субстрата кислорода.

Ферменты, катализирующие данную реакцию, называются оксигеназами (монооксигеназами или диоксигеназами, в зависимости от количества атомов кислорода, включенных в молекулу субстрата).

Пример:

Ф енилаланинмонооксигеназа

Трансферазы катализируют реакции переноса различных групп от одного субстрата, который является донором, к другому - акцептору. В зависимости от переносимых групп ферменты носят названия метилтрансферазы, аминотрансферазы, ацетилтрансферазы и т.д.

Рабочее название трасфераз обычно строится по типу: акцептор - переносимая группа - термин трансфераза.

Х олинацетилтрансфераза

Реже название фермента складывается по типу: донор - переносимая группа - трансфераза. такой тип названия характерен для аминотрансфераз.

А ланинаминотрансфераза (т.к. 2-оксоглутарат-универсальный сборщик аминогрупп).

В ряде случаев используются специальные термины, например: киназа переносит фосфатные группы от АТФ на какой-либо акцептор. Название складывается из названия акцептора и термина киназа.

ф осфоенолпируват

Фермент - пируваткиназа.

Гидролазы катализируют разрыв связей в молекуле за счет присоединения молекул воды. Название складывается из названия субстрата + окончание аза.

Ф ермент - аргиназа.

Некоторые ферменты этого класса имеют название, в состав которого не входит окончание аза.

Например, ацетоацетилкофермент А

Ф ермент - ацетоацетилКоАгидролаза.

К гидролазам относятся все пищевые ферменты, а также ферменты, входящие в состав лизосом - амилолитические, протеолитические, липолитические, нуклеазы, фосфотазы.

Лиазы катализируют разрыв связи в молекуле или отрыв фрагмента с образованием двойной связи. Для ферментов этого класса часто употребляется термины декарбоксилаза, карбоксилаза, дегидратаза, гидратаза, альдолаза. Название строится из названия субстрата + соответствующий термин.

Ф ермент - пируватдекарбоксилаза.

Ф ермент - фумаратгидратаза

Ф ермент - цитратсинтаза.

Изомеразы катализируют превращения в пределах одной молекулы, т.е. катализируют реакции внутримолекулярной перестройки. Название ферментов зависит от типа реакции изомеризации.

Например:

D-аланин  L-аланин (фермент - аланинрацемаза)

глюкозо-6-фосфат  фруктозо-6-фосфат (фермент - глюкозофосфатизомераза).

Лигазы (синтетазы) катализируют присоединение молекул друг к другу за счет энергии макроэргических фосфодиэфирных связей молекулы АТФ. Название складывается следующим образом: конечный продукт реакции + термин «синтетаза»

Ф ермент - глутаминсинтетаза.

В качестве источников энергии могут выступать и другие нуклеотиды (ГТФ).

Ф ермент - СукцинилКоАсинтетаза.

В реакциях, где одним из исходных соединений является СО₂ используют термин карбоксилаза. Название фермента: название субстрата + термин «карбоксилаза».

Ф ермент - пируваткарбоксилаза.