Файл: КЛ_фер_вит.doc

4 класс–лиазы, ферменты, катализирующие реакции негидролитического отщепления каких-либо группировок от субстрата с образованием двойной связи или присоединение группировок по месту разрыва двойной связи (например, присоединение или отщеплениеH₂O,CO₂,NH₃и т.д.).

Пример:

CH₃ CH₃

│ аланин- │ + CO₂

CHNH₂ декарбоксилазаCH₂―NH₂

│ этиламин

COOH

аланин

5 класс–изомеразы, ферменты, катализирующие реакции изомеризации, т.е. внутримолекулярного переноса химических группировок субстрата с образованием изомерных форм различных органических соединений (перемещают группы в пределах молекулы без изменения общей формулы субстрата).

3-фосфоглицериновый 3-фосфодиоксиацетон

альдегид

6 класс–лигазы (синтетазы),ферменты, катализирующие реакции синтеза, сопряжённые с разрывом высокоэнергетической связи в АТФ или в других высокоэнергетических соединениях (при этом возможно образование ─C─C─;C─S─;C═O;C─N-связей).

Пример:

Ферменты имеют названия, которые подразделяются на рабочие, систематические и тривиальные.

Рабочее название фермента складывается из названия субстрата, названия типа катализируемого превращения и окончания – «аза».

Например: ЛАКТАТ + ДЕГИДРОГЕНизация + АЗА = ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗА. Систематическое название фермента формируется следующим образом: указываются названия субстратов (через двоеточие), название типа химического превращения + аза). Также лактатдегидрогеназа будет иметь систематическое название:

«L-лактат :NAD⁺– оксидоредуктаза».

(субстрат I) : (субстратII) – тип химического превращения

Например, пиридоксальфермент, катализирующий реакцию переаминирования между L-аланином и α-кетоглутаровой кислотой, называетсяL-ланин: 2-оксоглутарат аминотрансфераза:

В этом названии отмечены три особенности:

– первым субстратом является L-аланин;

– вторым субстратом (акцептором) служит 2-оксоглутаровая кислота;

– от субстрата к акцептору передаётся аминогруппа.

Систематические названия без дополнительных объяснений позволяют представить реакцию, которую катализирует данный фермент. Однако часто они довольно длинны, поэтому наряду с ними используется тривиальное название, которое строится из названия субстрата с изменением суффикса «аза» (фумараза, гистидаза, аргиназа и т.п.). За некоторыми ферментами оставлены тривиальные названия, предложенные авторами, впервые их открывшими: пепсин, трипсин, ренин и т.д.

Каждый фермент имеет свой шифр, перед которым стоят две буквы – КФ. Шифр четырёхзначный, цифры шифра разделены точками и характеризуют следующие признаки фермента.

Перваяцифра указывает класс фермента.

Вторая– подкласс. У оксидоредуктаз она указывает природу той группы в молекуле донора, которая подвергается окислению;

у трансфераз– природу переносимой группы;

у гидролаз– тип гидролизуемой связи;

у лиаз – тип связи, подвергающейся разрыву;

у изомераз – тип катализируемой реакции изомеризации;

у лигаз– тип вновь образуемой связи.

Третья– подподкласс. Уоксидоредуктаз– это тип участвующего в реакции акцептора: кофермент НАД⁺или НАДФ⁺; цитохром и т.п. Утрансферазтретья цифра указывает на тип транспортируемой группы; угидролаз– уточняет тип гидролизуемой связи; улиаз– тип отщепляемой группы; уизомераз– уточняет характер превращения субстрата; улигаз– природу образующегося соединения.

Четвёртаяцифра обозначает порядковый номер фермента в данном подклассе.

Приведём пример:

Лактатдегидрогеназа КФ 1. 1. 1. 27

Класс оксидоредуктазы

Подкласс группа, на которую

действует │

─COH

│

H

Подподкласс – (акцептором атомов

водорода служит никотинамид-

адениндинуклеотид)

Порядковый номер в подподклассе

Внимание технологов, перерабатывающих биологическое сырьё, привлекают, прежде всего, ферменты 1-го класса оксидоредуктазы, а также 3-го класса – гидролазы, поскольку при переработке пищевого сырья происходит разрушение клеточной структуры биологического материала, повышается доступ кислорода к измельчённым тканям и создаются условия для действия ферментов типа оксигеназ, а также высвобождаются гидролитические ферменты, которые активно расщепляют основные вещества клетки: белки, липиды, углеводы, в связи с чем процессы распада клеточного содержимого (процессы автолиза, самопереваривание) становятся преобладающими. Характеристика ферментов оксидоредуктаз и гидролаз дана в методических указаниях к лабораторному практикуму по дисциплине «Биохимия» /8, 9/.

16. Использование ферментных препаратов

Ферментные препараты применяются в различных отраслях промышленности, в том числе и пищевой. Так, в хлебопечении используются амилолитические ферменты, амилазы, которые способствуют получению дополнительного количества сбраживаемых сахаров и интенсификации процессов брожения. Образовавшиеся сахара также участвуют в образовании аромата и цвета хлебобулочных изделий – в реакции мелаидинообразования.

Препараты амилаз нашли широкое применение в технологиях получения различных паток и глюкозы из крахмала. Глюкозо-изомераза используется для изомеризации глюкозы во фруктозу (получают фруктозный сироп).

Комплексные ферментные препараты, содержащие активные протеазы и α-амилазу, применяют при производстве мучных кондитерских изделий с целью ускорения процесса брожения и корректировки физических свойств клейковины муки, изменения реологических свойств теста, ускорения его «созревания».

Цитолитические ферментные препараты используются при производстве плодово-ягодных соков, вин и безалкогольных напитков, для повышения выхода сока и его осветления.

В пивоварении с целью частичной замены солода используют ферментные препараты микробного происхождения.

Ферментные препараты протеаз (папаин, фицин, бромилин) нашли широкое применение для тендаризации (умягчения) мяса.

Ферментные препараты находят широкое применение и в молочной промышленности – изготовление сыров, йогуртов, кумыса и т.д.

17. Иммобилизованные ферменты

Обычные ферменты используются в различных биотехнологических процессах только в одном производственном цикле – одноразово.

Достижения молекулярной биологии, биохимии, органического синтеза и т.д. позволило создать ферментные препараты многоразового использования – иммобилизованные ферменты.

Иммобилизованные ферменты (или нерастворимые ферменты) – это искусственно полученный комплекс фермента с нерастворимым в воде носителем. Иммобилизация (от латинского immobilis– «неподвижный») осуществляется: путём физической адсорбции фермента на нерастворимом материале; включения фермента в ячейки геля, из которого фермент не может освободиться, в то же время ячейки позволяют проникать низкомолекулярному субстрату к ферменту; а также ковалентным связыванием фермента с носителем и т.д.

В качестве адсорбентов используют стекло, гидроксилаппатит, целлюлозу. Для включения фермента в ячейки геля используют разнообразный гелеобразующий материал, чаще всего полиакриламидный гель. В качестве материала для ковалентного связывания ферментов применяют полипептиды, производные стирола, полиакриламид, нейлон и т.д. При ковалентном связывании ферменты находятся на химическом «поводке» у нерастворимого носителя.

При получении иммобилизированных ферментов принимают все меры предосторожности для сохранения активности фермента (не затронутьь группировки активного центра).

Иммобилизированные ферменты обычно менее активны чем исходные, поскольку связывание с носителем вносит некоторые конформационные изменения в молекулу фермента, а следовательно, в его активный центр.

Иммобилизированные ферменты обладают многими преимуществами по сравнению с обычными препаратами ферментов. К ним относятся: более низкая стоимость, связанная с возможностью их многоразового использования; повышенная стабильность при хранении и использовании; отсутствие примесей фермента в продуктах реакции; возможность организации непрерывно-поточного процесса катализа и более строгого контроля за ним.

Несмотря на большие потенциальные возможности использования иммобилизованных ферментов в производстве, в настоящее время реализованы лишь немногие, например:

- разделение изомеров аминокислот, получение сиропов с высоким содержанием фруктозы с использованием глюкозоизомеразы, получение безлактозного молока с использованием β-галактозидазы.

С помощью иммобилизированных ферментов осуществляется промышленный синтез некоторых аминокислот, витаминов и гормонов; разработаны высокочувствительные методы анализа некоторых лекарств. Протеолитические ферменты (трипсин, химотрипсин), иммобилизированные на марлевых салфетках, тампонах, применяют в хирургической практике для очищения гнойных ран, омертвевших тканей.