III. Гидролазы.

К этому классу относятся ферменты, катализирующие процессы расщепления сложных органических веществ с помощью воды (гидролиз).

а) Полиазы. К ним относятся а-амилаза слюны, сока поджелудочной железы, крови и тканей животных (содержится в печени, мозге, мышцах). Она катализирует гидролиз крахмала и гликогена с образованием большого количества декстринов и немного мальтозы, причем действует только на 1,4 гликозидную связь.

б)Эстеразы. К эстеразам относятся ферменты, катализирующие гидролиз
сложных эфиров - это липазы, фосфатазы.

Липазы катализируют гидролиз жиров с образованием глицерина и жирных кислот, т.е. действие липаз направлено на сложноэфирную связь между Зх-атомным спиртом глицерином и жирной кислотой. Липазы содержатся в соке pancreas, печени, в сыворотке крови.

Фосфатазы катализируют гидролиз сложных эфиров, состоящих из спиртов и фосфорной кислоты. Среди фосфатаз различают специфически и неспецифически действующие. Специфически действующие гидролизуют определенные фосфорные эфиры, например, рибонуклеаза или дезоксирибонуклеаза гидролизуют полинуклеотиды с разрывом эфирной связи, идущей от остатков НзРО₄ к спиртовой группе рибозы или дезоксирибозы соответственно. Неспецифически действующие фосфатазы катализируют отщепление НзРО₄ от различных фосфорных эфиров независимо от входящих в их состав химической природы спиртов. Неспецифические фосфатазы разделяются на так называемые «кислые» и «щелочные». Оптимум действия первых при рН 4,5-50, вторых –при 8,5-9,0.

в) Протеазы (протеолитические ферменты). Они расщепляют белки и
полипептиды, гидролизуя пептидные связи.

Пепсин в виде профермента (пепсиногена) образуется в главных клетках слизистой оболочки желудка. Под действием НСI, образующейся в обкладочных клетках слизистой, пепсиноген превращается в пепсин. Пепсин катализирует гидролиз большинства белков, кроме протаминов, кератина волос и шерсти и др. Пепсин более интенсивно расщепляет денатурированные белки; кислая среда желудочного сока способствует денатурации белков, то есть действию пепсина.

Под влиянием пепсина начинается переваривание белков в желудке (до 30% их) с образованием в основном полипептидов.

Трипсин образуется в поджелудочной железе в виде профермента трипсиногена и в таком виде выделяется с соком этой железы. Активация трипсиногена (переход в трипсин) происходит под влиянием энтерокиназы - фермента, вырабатываемого в слизистой тонких кишок. Под влиянием трипсина белки расщепляются на полипептиды и аминокислоты.

Химотрипсин также образуется в pancreas в виде профермента химотрипсиногена. Активация последнего, то есть переход в химотрипсин происходит под влиянием ничтожно малых количеств трипсина. Химотрипсин тоже катализирует гидролиз белков и полипептидов.

Пептидазы гидролизуют полипептиды до аминокислот. Различают:

а) карбоксипептидаза, содержится в соке pancreas, отщепляет от пептида концевую аминокислоту, у которой имеется свободная карбоксильная группа.

б) аминопептидаза, образуется в слизистой кишечника и отщепляет от пептида концевую аминокислоту, у которой имеется свободная аминогруппа.

в) дипептидазы. Содержатся в слизистой кишечника, почках, лейкоцитах. Гидролизуют дипептид с образованием двух аминокислот.

 

IV. Лиазы. Это ферменты, катализирующие реакции негидролитического
расщепления молекул. При этом имеет место разрыв связи между атомами:
С-С, C-S, а также отщепление С0₂ от молекул органических веществ.

а) Альдолазы - это С-С-лиазы.

б) Декарбоксилазы- катализируют реакции отщепления С0₂ от
различных аминокислот с образованием аминов:

V.Изомеразы (мутазы). Это ферменты, катализирующие взаимопревращение субстратов. В качестве примера можно привести глюкозо-6-фосфат-изомеразу, катализирующую превращение глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат.

VI.Лигазы (синтетазы). К ним относятся ферменты, катализирующие реакции синтеза органических веществ с образованием химических связей С-С, C-S. Лигазы катализируют также присоединение отдельных аминокислот к соответствующим РНК (транспортным).

2 . 4 . ИЗОФЕРМЕНТЫ.

Это ферменты, катализирующие одну и ту же химическую реакцию, но отличающиеся между собой оптимумом рН, температуры, электролитической подвижностью, иммунохимическими свойствами, а также локализацией в тканях и набором субъединиц.

Например, лактатдегидрогеназа (ЛДГ) имеет 5 изоферментов, состоящих из «Н» (heart- сердце) и «М» (muscle- мышца) субъединиц:

ЛДГ₁ локализуется преимущественно в мышце сердца, и повышение ее активности отмечается при патологии сердца (инфаркт миокарда). ЛДГ ₂ и ЛДГ ₃ повышают активность при заболеваниях крови. ЛДГ ₄ и ЛДГ₅ повышают активность при заболеваниях мышц;

ЛДГ ₅ локализуется в ткани печени, и её активность повышается при заболеваниях печени, например, болезни Боткина.

Биологический смысл существования ЛДГ в виде изоферментов связан с тем, что ЛДГ₁ но своим кинетическим параметрам более приспособлена для реакции лактат—►пируват, а ЛДГ₅ - для пируват—►лактат. В разных метаболических ситуациях, возникающих в организме при различных нагрузках или заболеваниях, это позволяет органам и тканям легче приспосабливаться к новым условиям. Соответствующее отражение это находит и в сыворотке крови, где имеется соотношение (спектр) изоферментов ЛДГ.

Креатинкиназа (КФК) имеет 3 изофермента:

КФК_ММ – содержится в мышцах и повышается при их патологии;

КФК_МБ –содержится в миокарде и повышается при заболеваниях сердца (инфаркт)

КФК_ББ - содержится в головном мозге

Биологическая роль изоферментов заключается также в обеспечении транспортных процессов между цитозолем и митохондриями. Для этого необходимы два изофермента того или иного фермента: цитозольный и митохондриальный. Такие процессы транспорта получили название челночных механизмов. Наибольшее значение имеют следующие из них:

1. Креатинфосфатный челночный механизм.

 

С помощью этого механизма осуществляется транспорт энергии АТФ из митихондрий в цитозоль.

2. Малатный челночный механизм:

 

С помощью малатного механизма нейтрализуется избыток HAДH₂ в цитозоле и осуществляется перенос восстанавливающих эквивалентов (протонов) из цитозоля в митохондрии, где их энергия трансформируется в АТФ.

Подобным же образом функционирует a - глицерофосфатный челночный механизм, где субстратами являются фосфодиоксиацетон и a - глицерофосфат, а изоферментами - цитозольная и митохондриальная формы глицерофосфат – дегидрогеназы.