1.3.1.Класссификация ферментов.

К настоящему времени известно свыше 2,5 тысяч различных ферментов. Название большинства ферментов образуют добавлением суффикса – аза к названию субстрата, т.е. того соединения, на которое действует фермент. Например, лактаза /β- галактозидаза/ гидролизует лактозу до глюкозы и галактозы. Однако это не всегда так. Некоторые ферменты имеют тривиальные названия – пепсин, хемотрепсин и т.д.

Согласно международной номенклатуре все ферменты подразделяют на 6 классов, подразделяющиеся на подклассы и т.д.

I класс – оксидоредуктазы или окислительно-восстановительные ферменты. Включает 20 подклассов, в зависимости от того, на какие соединения действует.

Например 1 подкласс действует на группу СН - ОН

2 на СН = О

3 на СН-СН

4 на СН – NH₂

5 на СН – NH и т.д.

Каждый фермент имеет свой 4-х значный шифр. Это относится ко всем 6 классам ферментов. Первая цифра означает класс, вторая подкласс, третья подподкласс, четвертая конкретный фермент. Чаще всего мы пользуемся рабочим названием фермента, но более точным будет систематическое название, включающее в себя химическую информацию, указывающую природу химической реакции, катализируемой данным ферментом.

Например, все наверное, слышали о ферменте глюкозооксидазе окисляющей глюкозу до глюконовой кислоты. Шифр этого фермента I.I.3.4. Рабочее (тривиальное) название глюкозооксидаза, систематическое - β-Д - глюкоза, кислород – I – оксидоредуктаза.

Первая цифра I класс оксидоредуктазы, вторая – 1 – действеут на СН-ОН группу глюкозы, третья – 3 – при отнятии Н+ его акцептором служит О2 – газообразный, а не NАД+ как в случаи с дегидрогеназами, четвертая – 4 – номер фермента в группе 1.1.3.

Другой пример алкогольдегидрогиназа. Систематическое название – алькоголь: NAД+ оксидоредуктаза. Шифр 1.1.1.1. Давайте вместе расшифруем. Первая цифра – 1 – первый класс, вторая цифра 1 – действует на СН-ОН группу, третья 1 – акцептор NАД+, четвертая 1 – номер фермента.

К оксидоредуктазам относится такие, широко известные ферменты как: лактатдегидрогеназа, каталаза, пероксидаза, линоксигеназа и т.д.

II – класс – трансферазы, ферменты переносящие функциональные группы.

2.1.– трансферазы подкласс катализирующий перенос одноуглеродных остатков метильные, карбоксильные, формальдегидные;

2.2. – трансферазы – альдегидные и кетонные остатки;

2.3. – ацилтрансферазы – ацильные (кетонные) остатки (ацетил СН3СО, сукцинаты и т.д.);

2.4. – гликозилтрансферазы – гликозильные остатки;

2.5. – трансферазы – алкильные группы;

2.6. – трансферазы – группы содержащие азот (амидные, амидиновые);

2.7. – трансферазы – группы содержащие фосфор;

2.8. – трансферазы – группы содержащие серу;

К этому классу относятся протеикиназы, гексокиназы, тирозинаминтрансфераза.

Например, фермент протеинкиназа имеет шифр 2.7.1.37.

Давайте расшифруем. Систематическое название АТР – протеин фосфотрансфераза : АТР + протеин = АДР + фосфопротеин

Первая цифра 2 – трансфераза, вторая 7 – переносит группу, содержащую фосфор, третья 1 – подкласс белок, четвертая 37 номер фермента в гуппе 2.7.1.

III класс – гидролазы, ферменты катализирующие реакции гидролиза. Этот класс включает много ферментов имеющих промышленное значение.

3.1. ферменты, действующие на сложноэфирные связи (эстеразы);

3.2. на гликозидные соединения (амилазы α и β);

3.3.на эфирные связи;

3.4.на пептидные связи (протеолитические ферменты);

3.5 на связи С-N отличие от пептидных (амидные);

3.6.на кислотно-ангидридные связи;

3.7.на С-С связи;

3.8.на С- галоидные связи;

3.9.на P-N;

3.10.на S-N;

3.11.на С-Р связи.

Пример: липазы, фофолипазы, амилазы, пектинэстеразы, целлюлазы.

Третья цифра на эфиры кислот действует фермент. Карбоновые 1.

IV класс –лиазы, ферменты катализирующие реакции расщепления.

4.1. между атомами С; 4.2. - С и О ; 4.3. - С и N : 4.4. - С и S; 4.5-С и галоиды; 4.6. - Р и О и другие.

В промышленности широко применяют фермент аспартазу (£ - аспартат – аммиак - лиаза) катализирующий обратимую реакцию синтеза аспарагиновой кислоты из фумаровой кислоты и аммиака:

£- аспарат = фумарат + NH₃

Фумарат - гидралаза – фермент, катализирующий обратимую реакцию гидратации фумаровой кислоты с образованием яблочной кислоты.

V – класс – изомеразы, ферменты, катализирующие реакции изомеризации:

5.1. рацемазы и эпимеразы - 5.1.1. изомеризация аминокислот, 5.1.2. –гидрооксикислот, 5.1.3. - углеводов

Пример: лактатрацемаза, £ и D молочная кислота ИДР глюкоза, эпимераза.

5.2. цис – трансизомеразы; 5.3. внутримолекулярные оксидоредуктазы; 5.4. внутримолекулярные трансферазы; 5.5 внутримолекулярные лиазы

VI – класс лигазы, ферменты, катализирующие образование связей за счет АТР.

6.1. лигазы образующие связи С-О (аминокислота, РНК-лигазы);

6.2. С-S присоединение ацилов (например, ацетил или суцилины к коэнзиму А);

6.3. С-N аспарагинсинтетаза – синтез аспарагина из дикарбоновых аминокислот;

6.4. 5 ферментов содержащих биотин и катализирующих реакции карбоксилирования органических кислот;

6.5. образуют фосфоэфирные связи (востанавливают фосфоэфирные разрушения) в нуклеиновых кислотах.