Ферменты

Вещества, ускоряющие химические реакции называют катализаторами. В ходе катализируемых ими реакций эти соединения претерпевают определенные физические и химические изменения, но по завершении каталитического акта они возвращаются в исходное состояние, что свидетельствует об одном – катализатор, ускоряющий химическую реакцию, в ходе самой реакции не расходуется.

Ферменты – это биологические катализаторы белковой природы. Бóльшая часть биохимических реакций, катализируемых ферментами, идет сама по себе, но в отсутствие последних протекала бы крайне медленно. Многие клетки содержат до 1000 различных фермен­тов. За последние 50 лет уда­лось выделить и, в ряде случаев, очистить до гомогенного состояния свыше 2500 ферментов. Некоторая часть ферментов по­лучена в кристаллическом виде, а для 50 энзимов с по­мощью рентгеноструктурного анализа определена их трех­мерная пространственная структура.

Главное отличие ферментов от катализаторов небиологической природы (ионов H⁺ и OH^–, ионов металлов) состоит в исключительно высокой каталитической активности и ярко выраженной специфичности действия. А это означает, что ферменты способны катализировать лишь очень ограниченное число реакций, а в большинстве случаев только одну. Данное свойство ферментов обусловлено особенностями их строения и механизма действия. Другая особенность ферментов состоит в том, что они действуют в чрезвычайно мягких условиях: при нормальном давлении и низкой температуре (10 - 40°С).

Номенклатура и классификаия ферментов

В настоящее время известно более 2400 ферментов. Каждый фермент, как правило, имеет две номенклатуры; одна из них рабочая (тривиальная), а другая - систематическая.

Рабочее наименоваие фермента составляют путем прибавления к корню слова латинского, греческого или химического названия субстрата, на который действует фермент, или к названию процесса, катализируемого данным ферментом окончания “-аза”. Вещество, имеющее это окончание, принимают за фермент. Ферменты, действующие на крахмал (amylum), сахарозу, мочевину (urea), пептиды получили соответственно названия : амилаза, сахараза, уреаза, пептидаза; ферменты, катализирующие процессы гидролиза называют гидролазами, процессы окисления - оксидазами, перенос групп - трнсферазами и т.д. Для некоторых ферментов сохранены названия, неподчиняющиеся этому правилу: пепсин, трипсин, химотрипсин и др.

В названии ряда ферментов указывают как характер субстрата, так и тип катализируемой реакции. Фермент, катализирующий отнятие водорода от спирта, называют алкогольдегидрогеназа.

Рабочим названием ферментов пользуются в повседневной практике.

В 1961 г. Международная комиссия по ферментам, созданная в 1956 г., предложила новую схему номенклатуры и классификации ферментов, которая была принята Международным биохимическим союзом. Согласно этой схемы каждый фермент имеет как рекомендуемое (рабочее) название, так и систематическое название, которое составляется в определенном порядке и подчеркивает тип катализируемой реакции (см. классы ферментов).

В принятой классификации все ферменты на основании катализируемых реакций разделены на шесть классов, расположенных в следующем порядке: 1) оксидоредуктазы, 2) трансферазы, 3) гидролазы, 4) лиазы, 5) изомеразы, 6) лигазы (синтетазы). Каждый класс подразделяется на подклассы, а каждый подкласс - на подподклассы. Индивидуальный фермент имеет кодовое число (шифр) со стоящими перед ним буквами КФ (англ. ЕС). Шифр каждого фермента содержит четыре числа, разделенных точками. Первое число указывает к какому из шести классов принадлежит данный фермент. Второе число обозначает подкласс. Третье число обозначает подподкласс, а четвертое - порядковый номер фермента в данном подподклассе. Например, фермент КФ.1.1.1.1 имеет рекомендуемое (рабочее) название алкогольдегидрогеназа, систематическое название алкоголь:НАД оксидоредуктаза. Этот фермент относится к классу оксидоредуктаз (1), действует на СНОН группу доноров (1.1), акцептором водорода служит НАД (1.1.1); четвертая цифра шифра - порядковый номер фермента в пределах подподкласса.

Систематическое название и шифр фермента используют в научных публикациях при первом упоминании о нем; при дальнейшем изложении материала пользуются рекомендуемым (рабочим) названием.