В основе теорий, объясняющих механизм действия ферментов, лежит представление о том, что фермент за счет образования энзим-субстратных комплексов вызывает изменение молекулы субстрата таким образом, что уровень энергии активации, которую необходимо придать этой молекуле для того чтобы она прореагировала, значительно снижается. Присоединение субстратов осуществляется в активных центрах, которые обладают сродством только с определенным субстратом. В результате обеспечивается строгая специфичность действия биологических катализаторов.
Многие ферменты обладают геометрическим соответствием структуры каталитического центра к молекуле субстрата. Некоторые энзимы имеют сродство к определенным группам при разрываемой связи. В процессах синтеза субстратная специфичность чаще всего исчезает после соединения двух исходных структур (Фершт Э., 1980).
Схематично взаимодействие фермента с субстратом можно представить следующим образом:
E + S E S Молекула Молекула Комплекс фермента субстрата фермент-субстрат
E S E + P Молекула продукта распада
Для того чтобы действие фермента проявилось, он должен вступить в контакт с субстратом. При этом образуется фермент – субстратный комплекс, который затем разрушается с высвобождением продукта реакции и свободного фермента, готового к взаимодействию с другой молекулой субстрата (Цыперович А.С., Галич И.П., 1976).
Отличительной особенностью ферментативной реакции является ее высокая скорость, которая служит мерой количества и активности биологических катализаторов, т.е. изменения концентрации субстрата в единицу времени. Ионы металлов, выполняющие роль простетической группы энзимов, играют или роль
мостика, связывающего фермент с субстратом, или непосредственно (по В.Л. Кретовичу) выполняют каталитическую функцию. Весь процесс ферментативного катализа происходит настолько быстро, что один энзим может совершить несколько миллионов биохимических циклов в минуту и оказать довольно большое воздействие на функционирование клеток (Дженкинс М., 2002).
Характеристика важнейших ферментов крови молочного скота
К основным ферментам крови молочного скота, которые могут быть использованы в селекционно-племенной работе, относятся окислительные – каталаза и пероксидаза, аминотрансаминазы – АЛТ и АСТ, а также фосфатазы и амилаза.
Роль ферментов как катализаторов, обеспечивающих реализацию и степень комплементарного взаимодействия функциональных биохимических блоков, детально представлена М. Диксоном и Э. Уэбб (1982).
Каталаза – это класса фермент оксидоредуктаз (КФ 1.11.1.6.)* , она катализирует реакцию разложения токсичной для организма животных перекиси водорода, образующейся в процессе дыхания, с образованием воды и кислорода, согласно уравнению:
2 H2 O2 2 Н2 О + O2
Одна молекула каталазы, действуя в «мягких» условиях, за 1 минуту способствует расщеплению или изменению тысяч молекул субстрата.
Фермент широко распространен в живых клетках, где вместе с оксидазами аминокислот и другими энзимами содержится в специальных органоидах – микротельцах, называемых пероксисомами.
У животных каталаза имеется в печени, крови и молоке. Простетическая группа этого фермента – гем. Молекулярная масса
- Классификация по решению комиссии Межународного биохимического союза (1979).
250 тыс. По активности этого фермента можно судить о напряженности окислительных процессов в организме животных.
Каталаза в процессе обмена веществ в качестве субстратов окисляет спирты, метанол, этанол, n – пропанол, изопропанол, изобутинол, гликол, а также коламин. Она активно участвует в кислородном обеспечении тех тканей, куда
кислород поступает в меньших количествах, чем необходимо для нормального течения окислительных реакций.
Пероксидаза также является ферментом класса оксидоредуктаз (КФ 1.11.1.7). Она осуществляет катализ окисления различных полифенолов, некоторых ароматических аминов, жирных кислот, цитохрома и других соединений, в том числе и неорганических, с помощью перекиси водорода или имеющихся органических перекисей. Количество субстратов, которое может быть окислено перекисью водорода с помощью пероксидазы, весьма велико. Cубстратами могут служить тирозин, адреналин, билирубин и др.
Трансаминазы – это ферменты класса трансфераз, впервые открытые отечественными биохимиками А. Браунштейном и М. Крицманом в 1937г. Они катализируют в организме животных обратимые реакции трансаминирования – центральное звено азотистого обмена, то есть при их участии осуществляется перенос аминогрупп и водорода от одной молекулы субстрата к другой без промежуточного образования аммиака с аминокислоты на кетокислоту с образованием новой кетокислоты и новой аминокислоты.
Таким образом, эти ферменты принимают участие в синтезе и распаде аминокислот. Коферментами аминотрансаминаз являются пиридоксальфосфат и пиридоксаминофосфат – производные витамина В6.
Наиболее высокое содержание и большую каталитическую активность имеют 2 фермента – аланинаминотрансфераза (АЛТ – КФ 2.7.1.2) и аспартатаминотрансфераза (АСТ – КФ 2.6.1.2), которые кроме перечисленного выше, участвуют в синтезе мочевины. При этом АСТ является одной из характеристик физиологического состояния миокарда.
