2 модуль / enzymes_classification
.pdf
КЛАССИФИКАЦИЯ ФЕРМЕНТОВ.
(Приложение к занятию по теме «Ферменты I»)
Оксидоредуктазы
Оксидоредуктазы – ферменты, катализирующие окислительно-
восстановительные реакции. Известно около 500 ферментов этого класса.
Делятся на несколько подклассов.
1. Анаэробные дегидрогеназы.
Осуществляют реакции переноса протонов и электронов на акцептор
(любое соединение кроме кислорода):
SH2 + A → S +AH2
В тканях анаэробные дегидрогеназы катализируют реакции окисления
спиртов, альдегидов, аминокислот, связей –СН2–СН2– в жирных кислотах с образованием двойной связи.
Наиболее известные дегидрогеназы:
Фермент |
Катализируемая |
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Схема реакции |
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реакция |
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Алкоголь |
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O |
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дегидро- |
Спирт → альдегид |
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H3C |
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CH2 |
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OH |
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2 H+ |
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H3C |
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C |
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геназа |
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Сукцинат |
Янтарная кислота → |
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H2C |
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дегидро- |
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2 H+ |
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фумаровая кислота |
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H2C |
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COOH |
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HC |
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COOH |
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геназа |
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HOOC |
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CH2 |
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CH2 |
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CH |
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COOH |
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Глутамат |
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2 H+ |
Аминокислота → |
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NH2 |
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дегидро- |
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иминокислота |
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геназа |
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HOOC |
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CH2 |
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CH2 |
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C |
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COOH |
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NH |
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2. Аэробные дегидрогеназы. |
Эти |
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ферменты |
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осуществляют перенос |
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протонов и электронов на кислород.
SH2 + О2 → S +H2О2
Аэробные дегидрогеназы носят название оксидаз. Их субстратами служат
амины, аминокислоты, пуриновые основания.
3. Цитохромы – гемсодержащие ферменты, осуществляющие перенос электронов за счет изменения степени окисления железа в геме:
Цитохром b1 (Fe+++) + e– → цитохром b1 (Fe++)
4. Оксигеназы. Ферменты, осуществляющие присоединение кислорода к
окисляемому субстрату.
монооксигеназа
S–H + O2 + НАДФ•Н2 
S–OH + НАДФ + Н2О
OH |
COOH |
|
диоксигеназа |
|
+ O2 |
OH |
COOH |
5. Каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза (СОД). Супероксид-
дисмутаза инактивирует супероксидные радикалы, образуя пероксид водорода,
а каталаза и пероксидаза расщепляют его до воды.
Трансферазы
Ферменты класса трансфераз катализируют реакции переноса функциональных групп от одного субстрата на другой. В зависимости от переносимой группы различают: аминотрансферазы (трансаминазы),
сульфотрансферазы, метилтрансферазы, глюкуронилтрансферазы, фосфо-
трансферазы, киназы и т.д.
Переносимая Фермент Схема реакции
группа
Амино- |
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R1 |
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CH |
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COOH + R2 |
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C |
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COOH |
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NH2 |
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трансфераза |
Аминогруппа |
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(транс- |
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–NH2 |
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R1 |
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C |
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COOH |
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+ R2 |
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CH |
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COOH |
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аминаза) |
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O |
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NH2 |
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Сульфо- |
Сульфогруппа |
R1 |
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O |
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SO3H + R2 |
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OH |
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R1 |
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OH + R2 |
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SO3H |
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трансфераза |
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–SO3H2 |
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Глюкуроновая |
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кислота |
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COOH |
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COOH |
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Глюкуро- |
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COOH |
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O |
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нилтранс- |
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O |
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+ R |
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OH |
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+ |
УДФ |
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OH |
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OH |
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УДФ |
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||||||||
фераза |
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OH |
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OH |
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O |
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OH |
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O |
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R |
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OH |
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OH |
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OH |
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OH |
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OH |
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Фосфорная |
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Фосфо- |
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R1 |
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O PO3H2 + R2 OH |
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кислота |
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трансфераза |
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R1 |
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OH + R2 |
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O |
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PO3H2 |
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–РО3Н2 |
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Реакции |
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переноса |
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АТФ + R–OH → АДФ + R–О–РО3Н2 |
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Киназа |
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фосфатной |
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группы от |
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ГТФ + АДФ → АТФ + ГДФ |
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макроэргичес- |
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ких субстратов |
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Гидролазы
Ферменты, катализирующие реакции гидролиза – разрыва связей с
присоединением воды по месту разрыва. Называются гидролазы по типу
гидролизуемой связи: пептидазы, гликозидазы, эстеразы и т.д.
Фермент |
Субстрат |
Гидролизуе- |
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Схема реакции |
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мая связь |
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Белки, |
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H2N |
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CH |
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CO |
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CH |
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COOH + H2O |
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Пепти- |
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R1 |
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R2 |
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поли- |
Пептидная |
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дазы |
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пептиды |
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H2N |
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CH |
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COOH |
+ |
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H2N |
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CH |
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COOH |
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R1 |
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R2 |
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CH OH |
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CH2OH |
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CH2OH |
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Гликози- |
Поли-, |
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2 |
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O |
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O |
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дисаха- |
Гликозидная |
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OH |
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дазы |
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риды |
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OH |
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OH |
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OH |
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OH |
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OH |
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Сложные |
Сложно- |
R1 |
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C |
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O |
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R2 |
+ H2O |
R1 |
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C |
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OH + R2 |
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OH |
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Эстеразы |
эфиры, |
эфирная |
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липиды |
(эстерная) |
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Моно- |
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OH |
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Фосфа- |
эфиры |
Фосфомоно- |
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R |
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P |
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OH + H2O |
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R |
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OH + H3PO4 |
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тазы |
фосфорной |
эфирная |
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кислоты |
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O |
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Фосфо- |
Поли- |
Фосфоди- |
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OH |
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диэсте- |
нуклео- |
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R1 |
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O |
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P |
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OR2 |
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+ H2O |
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R1 |
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OH + R2 |
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OPO3H |
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эфирная |
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
разы |
тиды |
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O |
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Амидазы |
Амиды |
Амидная |
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карбоно- |
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CH2 |
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C |
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вых кислот |
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NH2 |
+ H2O |
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CH2 |
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COOH + NH3 |
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Лиазы
Лиазы катализируют реакции разрыва связи без присоединения воды. Они расщепляют связи С–С, С–N, C–S, с образованием двойных связей. Лиазы осуществляют присоединение воды и функциональных групп по двойным связям, отщепляют NH3, H2O, CO2 от субстрата.
Отделяемая
или присоеФермент Схема реакции
диняемая
группа
Дегидратаза |
– H2O |
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H2O |
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CH |
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COOH |
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CH |
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COOH |
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CH |
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COOH |
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CH |
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COOH |
+ H O |
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CH2 |
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COOH |
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Гидратаза |
+ H2O |
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2 |
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CH |
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COOH |
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HO |
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CH |
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COOH |
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Декарбокси- |
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R |
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CH |
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COOH |
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R |
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CH2 |
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NH2 |
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– СО2 |
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CO2 |
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|||||
лаза |
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NH2 |
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– NH3 |
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R |
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CH2 |
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CH2 |
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NH2 |
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R |
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CH |
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CH2 |
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Дезаминаза |
(разрыв связи |
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NH3 |
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C–N) |
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H2C |
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OPO3H2 |
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O |
H |
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C |
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Литическое |
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H2C |
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OPO3H2 |
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C |
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HO |
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CH |
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Альдолаза |
расщепление |
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C |
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O |
+ |
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HC |
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OH |
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OH |
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связи С–С |
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H2C |
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OH |
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H2C |
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OPO3H2 |
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HC |
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OH |
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H2C |
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OPO3H2 |
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Изомеразы
Изомеразы осуществляют внутримолекулярную перестройку молекул
субстрата, переносят функциональные группы в пределах одного субстрата
Фермент |
Субстрат |
Переноси- |
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Схема реакции |
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мая группа |
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Цис-, |
11-транс- |
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транс- |
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11-транс-ретиналь → 11-цис-ретиналь |
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ретиналь |
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изомераза |
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O C H |
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O |
C H |
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Моно- |
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HC |
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OH |
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HO |
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CH |
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Эпимераза |
–ОН и –Н |
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HO |
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CH |
|
HO |
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CH |
|||||||||||||||||||||||||
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сахара |
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HC |
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OH |
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HC |
|
|
OH |
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HC |
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|
OH |
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HC |
|
|
OH |
||||||||||||
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||||||||||||||||||||||
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H2C |
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OH |
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H2C |
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|
OH |
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Фосфо- |
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CH2 |
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OPO3H2 |
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CH2 |
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OH |
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Глюкозо- |
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O |
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O |
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глюко- |
–РО3Н2 |
|
OH |
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OH |
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6-фосфат |
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мутаза |
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HO |
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OH |
HO |
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OPO3H2 |
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OH |
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OH |
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O C H |
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H2C |
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OH |
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Глюкозо- |
Глюкозо- |
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C |
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HC |
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OH |
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|
C |
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O |
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6-фосфат- |
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HO |
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CH |
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HO |
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CH |
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6-фосфат |
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O |
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изомераза |
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HC |
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OH |
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HC |
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OH |
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HC |
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OH |
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HC |
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OH |
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H2C |
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OPO3H2 |
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H2C |
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OPO3H2 |
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Лигазы (синтетазы)
Лигазы осуществляют процессы синтеза. Они катализируют соединение
двух молекул, сопряженное с разрывом макроэргических соединений АТФ или
других макроэргических соединений. В ходе этих реакций образуются связи
С–О, С–S, С–N, С–С.
|
Субстрат + |
Образую |
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Фермент |
вторая |
щаяся |
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Схема реакции |
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молекула |
связь |
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H3C |
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C~SKoA + CO2 |
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O |
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АТФ |
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Малонил- |
Ацетил- |
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КоА- |
С–С |
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КоА + СО2 |
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АДФ + ФН |
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синтетаза |
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HOOC |
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CH2 |
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C~SKoA |
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O |
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|||||||||||
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O |
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HOOC |
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CH2 |
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CH2 |
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CH |
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C |
|||||||||||||
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|||||||||||||||||||||
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|
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|
|
OH |
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|
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|
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NH2 |
||||||||
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|
+ NH3 |
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АТФ |
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Глутамин- |
Глутамат + |
C–N |
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синтетаза |
NH3 |
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– H2O |
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|||||||||||||||||
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АДФ + ФН |
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O |
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H2N |
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C |
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CH2 |
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CH2 |
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CH |
|
|
C |
|||||||||||||
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||||||||||||||||||||
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|
OH |
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|
O |
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NH2 |
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Аминоацил |
тРНК + |
|
Активация аминокислот для участия в |
||||||||||||||||||||||||||||||||
-тРНК- |
амино- |
С–О |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
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|
синтезе белка. |
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синтетаза |
кислота |
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