11. Классификация и номенклатура ферментов. Характеристика ферментов первого и второго классов, примеры реакций.

Номенклатура ферментов.

Существует несколько способов назвать фермент.

1. Тривиальная номенклатура. У многих ферментов есть название, которое сложилось исторически. Такое название можно легко запомнить, если вы знаете происхождение слова и характерную особенность фермента, связанную с этим словом. Оно не отражает ни название субстрата, ни тип катализируемой реакции. Пример: пепсин (от греч. pepsine - пищеварение), цитохромы – от лат. citos- клетка, croma-цвет).

2. Рабочая номенклатура. Удобно пользоваться рабочим названием фермента, которое составляется 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. Название S + тип превращения + окончание «аза». Пример: лактатдегидрогеназа. Рабочим названием фермента пользуются в повседневной практике.

3. Систематическая номенклатура. Более полная характеристика фермента отражена в его систематическом названии. Название S: донор или акцептор (второй S) – класс фермента Но на практике пользоваться таким названием не удобно, поэтому в тех случаях, когда фермент имеет длинное или труднопроизносимое систематическое название, можно пользоваться его тривиальным или рабочим названием. Например, рабочее название фермента АТФ: гексоза-6-фосфотрансфераза - гексокиназа.

4. Шифр. Кроме того, каждому ферменту присвоен четырехзначный классификационный номер, включающий класс, подкласс, подподкласс и порядковый номер в подподклассе, согласно положению фермента в Международной классификации. Например, алкогольдегидрогеназа имеет номер 1.1.1.1. – это оксидоредуктаза, действует на ОН-группу донора с НАД в качестве акцептора, имеет первый порядковый номер в своем подподклассе.

Классификация ферментов.

Схема номенклатуры и классификации ферментов была впервые разработана в 1955 году, когда Международный конгресс биохимиков в Брюсселе учредил Комиссию по ферментам (Enzyme Commission). Первая версия номенклатуры появилась в 1961 году на заседании международной комиссии в Москве и включала около 900 ферментов, версия 1995 года содержит более 2000 ферментов. Согласно рекомендациям Международной комиссии по ферментам, было выделено 6 классов. В основе деления на классы - тип катализируемой реакции. Номер закреплен за классом.

1 - ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ. 2 - ТРАНСФЕРАЗЫ. 3 - ГИДРОЛАЗЫ. 4 - ЛИАЗЫ. 5 - ИЗОМЕРАЗЫ. 6 - ЛИГАЗЫ.

К аждый класс делится на подклассы. Они уточняют действие ферментов и указывают на химическую природу группы, которую атакует фермент. Подклассы делятся на подподклассы, которые ещё более конкретизируют действие ферментов, указывают на связь в молекуле субстрата, которая подвергается действию фермента. Подподкласс может указывать на химическую природу акцептора.

1 – оксидоредуктазы.

Ферменты этого класса участвуют в ОВР (окислительно-восстановительные реакции), т.е. в реакциях транспорта электронов и протонов. Это наиболее многочисленный класс ферментов: насчитывается более 400 оксиредуктаз. Выделяют 22 подкласса. Подклассы оксидоредуктаз в основном выделяются по типу донора (их можно посмотреть на сайте в лекции «Номенклатура и классификация ферментов») Основные подклассы: • дегидрогеназы; • оксидазы; • оксигеназы (гидороксилазы).

Подподклассы оксидоредуктаз в основном выделяют по типу акцептора. Коферментами этого класса являются НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, убихинон, гем, глутатион, липоевая кислота, витамин С.

Международная классификация оксидоредуктаз очень громоздкая, поэтому на практике пользуются рабочей классификацией, согласно которой выделяют следующие подклассы оксидоредуктаз:

Д егидрогеназы – катализируют дегидрирование субстрата с использованием в качестве акцептора водорода любых молекул, кроме кислорода. Среди них флавинзависимые и никотиамидзависимые ферменты.

О ксидазы – катализируют окисление субстрата с молекулярным кислородом в качестве акцептора электронов без включения кислорода в молекулу субстрата. Примеры: цитохромоксидаза, ксантиоксидаза, аминооксидазы.

В реакции всегда образуется пероксид водорода или вода.

Пероксидазы – катализируют реакции с пероксидом водорода в качестве акцептора электронов. Это группа ферментов, которые отнимают электроны от окисляемого субстрата и транспортируют его на пероксид.

Каталаза катализирует разложение Н₂О₂ до Н₂О и молекулярного О₂.

Редуктазы – катализируют реакции, связанные с транспортом протонов и электронов от кофермента на субстрат. Чаще донором протонов является НАДФ2. Синтез ВЖК, холестерина.

2 – трансферазы.

Ферменты этого класса участвуют в транспорте атомных групп от одного субстрата к другому, т.е. всегда 2 и более субстратов. Субстрат, от которого группа отнимается, является донором, а субстрат, который её принимает, является акцептором. В зависимости от переносимых групп, трансферазы делятся на несколько подклассов.

Основные подклассы: - аминотрансферазы; - метилтрансферазы; - фосфотрансферазы (киназы); - ацилтрансферазы; - гликозилтрансферазы.

А минотрансферазы (аминогруппы). Они участвуют в реакциях переаминирования. АСТ – аспарагиновая аминотрансфераза; АЛТ – аланиновая аминотрансфераза. Реакция трансаминирования:

Метилтрансферазы (- СН₃ группы)

киназа

Фосфотрансферазы (фосфатные группировки). К ним относят киназы (перенос фосфата с участием АТФ или АДФ). Киназы участвуют в фосфорилировании белков - один из механизмов регуляции активности. Участвуют в субстратном фосфорилировании – синтезе АТФ за счет энергии макроэргических связей субстрата. Схема реакции для фосфотрансфераз: S + АТФ S-О₂РН₂ + АДФ

Ацилтрансферазы (кислотные остатки). Коферменты ТГФК, ПФ, АДФ, АТФ, ГДФ, ФАФС.

Гликозилтрансферазы (остатки моносахаридов).