Ферменти, класифікація ферментів, номенклатура. Шифр ферментів.

Ферменти (ензими) — біологічні каталізатори білкової природи, які синтезуються в клітинах живих організмів та забезпечують необхідні швидкість і координацію біохімічних реакцій, що становлять обмін речовин (метаболізм).

Номенклатура ферментів

У даний час використовують дві назви ферментів: систематичну та тривіальну (або робочу).

Систематична назва дається лише добре вивченим ферментам і складається з назви субстрату хімічної реакції, на яку діє фермент, назви типу хімічного перетворення та закінчення - аза. Наприклад, систематична назва ферменту лактатдегідрогенази записується таким чином:

L – Лактат: НАД⁺ – Оксидоредуктаза

(де L-Лактат – це субстрат І, НАД⁺ - субстрат ІІ, а оксидоредуктаза - це тип хімічного перетворення, тобто окисно-відновний процес).

Тривіальна назва складається з назви субстрату, назви каталізованої реакції та закінчення - аза. Наприклад: лактат + дегідрогенізація + аза → лактатдегідрогеназа.

Збереглися й інші робочі назви ферментів. Вони не дають докладної характеристики їх дії, але введені давно і міцно вкоренилися, наприклад, пепсин, трипсин, хімотрипсин, уреаза тощо

Класифікація ферментів.

Основою для створення класифікації ферментів і їх позначення служать три принципи, а саме: хімічна природа ферменту; хімічна природа субстрату та тип каталізованої реакції, який є специфічним для дії будь- якого ферменту. Отже, всі ферменти поділяють на 6 класів.

Оксидоредуктази. До класу оксидоредуктаз відносять ферменти, що каталізують окисно-відновні реакції. За тривіальною номенклатурою оксидоредуктази називаються дегідрогеназами. Субстратами оксидоредуктаз можуть бути спирти, кислоти, альдегіди, кетони, NH₂-, NH-, SH-групи, гем та його похідні тощо. Оксидоредуктази, яким властива відновна дія, називають редуктазами.Цей клас ферментів поділяють на 17 підкласів, він нараховує приблизно 500 ферментів.

Трансферази. До класу трансфераз належать ферменти, що каталізують реакції міжмолекулярного перенесення різних атомів, груп атомів і радикалів: ті, що переносять СН₃- групи, називають метилтрансферазами, переносники NH₂-груп отримали назву амінотрансфераз. До трансфераз належать також протеїнкінази – ферменти, що каталізують фосфорилування субстратів та інших білків за рахунок фосфатного залишку АТФ.Трансферази беруть участь у реакціях взаємоперетворень різних речовин, знешкодженні природних та чужорідних сполук.

Гідролази. До цього класу належить велика група ферментів, які каталізують розщеплення внутрішніх молекулярних зв’язків органічних речовин за участю молекули води. Естерази – ферменти, що каталізують реакції гідролізу та синтезу складних ефірів; глікозидази, які пришвидшують розрив глікозидних зв’язків; фосфатази й пептидогідролази, які каталізують гідроліз фосфоангідридних і пептидних зв’язків; амідази, які пришвидшують розрив амідних зв’язків тощо.До гідролаз належать також травні ферменти (ліпази, протеази, глікозидази тощо.

Ліази. До класу ліаз відносять ферменти, які каталізують розрив зв’язків С-О, С-С, С-N тощо, а також зворотні реакції відщеплення різних груп від субстратів негідролітичним шляхомДо цього класу відносять декарбоксилази (декарбоксилування амінокислот та альфа- кетокислот); гідроліази, а за тривіальною номенклатурою – дегідратази (наприклад, карбангідраза розщеплює карбонатну кислоту на СО₂ і Н₂О), аальдолази – ферменти, що каталізують розрив гексозофосфатів на дві тріози (наприклад, фруктозо-1,6-дифосфат на гліцеральдегід-3-фосфат і діоксіацетонфосфат).

Ізомерази. До класу ізомераз відносять ферменти, які каталізують взаємне перетворення оптичних і геометричних ізомерівДо цього ж класу відносять рацемази і епімерази, які діють на аміно- і оксикислоти, вуглеводи та їх похідні; внутрішньомолекулярні оксидоредуктази, які каталізують взаємоперетворення альдоз і кетоз; внутрішньомолекулярні трансферази, які переносять ацильні, фосфорильні та інші групи тощо..

Лігази (синтетази). До класу лігаз відносять ферменти, які каталізують синтез органічних речовин із двох вихідних молекул з використанням енергії розпаду АТФ (або ГТФ, УТФ). Дія цих ферментів спричинює утворення нових зв’язків. Систематичну назву складають за формою"Х:У лігаза", де Х і У позначають вихідні речовини(L-глутамат аміаклігазу).Іншу назву – синтетази ці ферменти отримали, оскільки вони є каталізаторами біосинтетичних процесів(аміноацил-тРНК- синтетаза).

Рекомендована наступна нумерація Ф. Шифр (індекс) кожного Ф. містить 4 числа, розділених крапками. Перша цифра вказує клас, друга – підклас, третя – подподкласс, четверта, – порядковий номер в даному подподклассе. Так, Ф. аргіназа, що розщеплює аргінін на орнітин і сечовину, має шифр 3.5.3.1, тобто відноситься до класу гидролаз, підкласу Ф., що діють на непептидні С–n-cвязі, і подподклассу Ф., що розщеплюють ці зв'язки в лінійних (не циклічних) з'єднаннях.