Каждая живая клетка содержит сотни энзимов и может функционировать эффективно только тогда, когда действия энзимов благоприятно скоординированы. Важно подчеркнуть, что в пределах клетки энзимы существуют в разных компартаментах: клетка не ящик, в котором они в беспорядке разбросаны. Например, энзимы 1-ой стадии в окислении глюкозы (гликолитический путь) присутствуют в цитоплазме, в то время как ферменты дыхательной цепи, включенные в цикл трикарбоновых кислот, находятся в митохондриях; ферменты, катализирующие процессы обмена нуклеиновых кислот, локализованы в ядре и т.д.
9.1. Классификация энзимов
Энзимы классифицируются на 6 больших групп в соответствии с характером их действия.
Оксидоредуктазы катализируют окислительно – восстановительные реакции, лежащие в основе биологического окисления. В результате реакции происходит перенос водорода, кислорода или элекронов от одной молекулы к другой, например, лактат окисляется в пируват в присутствии лактатдегидрогеназы. В процессе реакции два электрона и два атома водорода отрываются от спиртовой группы, образуя кетон, и трансформируются с образованием никотинамидадениндинуклеотида (НАДН) (+Н+ ).
Группа включает:
-
дегидрогеназы;
-
оксидазы;
-
пероксидазы;
-
каталазы;
-
оксигеназы;
-
гидроксилазы.
Трансферазы – большая группа энзимов, которые катализируют перенос от субстрата (донор) к другому веществу (акцептор) разных функциональных групп, таких как ацетил, амино и фосфат от одной молекулы к другой. Например, при образовании глюкоза-6-фосфат из глюкозы при освобождении энергии в теле добавление фосфатной группы происходит в присутствии гексокиназы:
Группа включает:
-
трансальдолазы и транскетолазы;
-
ацетил-, глюкозил- и фосфорилтрансферазы;
-
киназы;
-
фосфомутазы.
Гидролазы катализируют гидролитическое расщепление внутримолекулярных связей (за исключением С-С связей) в субстратах с присоединением Н2О . Типичным является гидролиз жиров и белков. Жир может быть разрушен до глицеридов (ацилглицеролов) и жирных кислот под воздействием липазы.
Подобным образом пептидазы расщепляют белки путем гидролиза пептидных связей между смежными аминокислотами.
Эта группа включает:
-
эстеразы;
-
гликозидазы;
-
пептидазы;
-
фосфатазы;
-
тиолазы;
-
фосфолипазы;
-
амидазы;
-
дезаминазы;
-
рибонуклеазы.
Лиазы – энзимы, которые катализируют негидролитический разрыв С-О, С-С, С-N и других связей, включая отрыв определенных групп при декарбоксилировании или дезаминировании. Пируват декарбосилаза, например, катализирует превращение 2-оксо-кислоты в альдегид, при этом удаляется двуокись углерода:
Эта группа включает:
-
альдолазы
-
гидратазы
-
дегидратазы
-
синтазы
-
-лиазы
Изомеразы катализируют реакции изомерного превращения в пределах одной молекулы. Например, рибулозофосфат-3-эпимераза изменяет конфигурацию молекулы при одном атоме углерода и превращают рибулозо-5-фосфат в ксилулозо-5-фосфат:
Группа включает:
-
рацемазы;
-
изомеразы;
-
некоторые мутазы.
Лигазы . Название означает катализ реакций, где связываются две молекулы за счет разрушения высокоэнергетической фосфатной связи АТФ , которые дают энергию для осуществления реакции. Например, образование глютамина из глютаминовой кислоты осуществляется с помощью глютаминсинтетазы при затрате энергии АТФ :
