Оксидоредуктазы

Ферменты этого класса катализируют реакции окисления-восстановления, участвуют в биологическом окислении (тканевом дыхании). Окисление (дегидрирование) – процесс отнятия атомов Н (Н⁺е^-) от субстрата. Восстановление – процесс присоединения атомов Н (Н⁺е^-) к акцептору.

Оксидоредуктазы образуют системы (цепи) дыхательных ферментов, в которых осуществляется многоступенчатый перенос атомов Н (или Н⁺, е^-) от субстрата к акцептору. Конечным акцептором Н в клетках как правило является О₂, в результате образуется Н₂О.

В природных объектах обнаружено более 500 оксидоредуктаз. Это Д.К.Ф. Они отличаются коферментом и апоферментом. К ним относятся: дегидрогеназы, флавопротеины, цитохромы, пероксидаза, каталаза.

а) Дегидрогеназы – Д.К.Ф. Кофермент НАД или НАДФ. Это первичные дегидрогеназы – осуществляют отнятие Н от окисляемого субстрата

	CH3	—	CH	—	COOH		CH3	—	C	—	COOH
			|						||
			OH						O
	молочная кислота		ПВК

б) Флавиновые ферменты – Д.К.Ф. Их кофермент – рибофлавин – ФАД, ФМН (Вит.В₂). Их функция – перенос Н от восстановленных форм дегидрогеназ (НАД^.Н_{2 и} НАДФ^.Н₂₎ к цитохромам, т.е. они – вторичные дегидрогеназы.

В) Цитохромы – Д.К.Ф. Их коферменты – гем (Fe+2). Их несколько типов, отличаются апоферментом. Сейчас известно несколько десятков цитохромов, их обозначают латинскими буквами: а₁, а₂, а₃, b₁, b₂, b₃, c, d…

Цитохромы способны переносить только е^-, снятые с Н от флавопротеинов. Они переносят е^- на О и его ионизируют, последний, соединяясь с Н⁺, образует Н₂О. Из всех цитохромов только а₃ передает е^-на О₂. Он называется цитохромоксидаза (он в геме кроме Fe²⁺ содержит также Cu²⁺).

Г) Пероксидазы (каталаза) – Д.К.Ф. Кофермент – гем (Fe³⁺).Отличаются апоферментом. Различие в функциях пероксидазы и каталазы объясняется разницей белковой части. Субстрат их действия – пероксид водорода:

пероксидаза

Н₂О₂ 2 Н₂О + О

каталаза

2 Н₂О₂ 2 Н₂О + О₂

Каталаза и пероксидаза содержатся в тканях животных, в молоке, крови, много в растениях.

2. Трансферазы. Ускоряют перенос групп атомов от одной молекулы к другой. В зависимости от того, какую группу они переносят, различают: аминотрансферазы, фосфотрансферазы, метилтрансферазы, ацилтрансферазы, гликозилтрансферазы.

а) Аминотрансфераза

COOH

COOH

COOH

|

COOH

|

|

C

O

аминотрансфераза

|

CH

—

NH2

CH

—

NH2

+

|

C

O

+

|

|

CH2

|

CH2

CH3

|

CH3

|

COOH

COOH

аланин

щавелево-

ПВК

аспарагиновая кислота

уксусная кислота

фосфотрансфераза

б) АТФ + глюкоза АДФ + глюкозо-6-фосфат

(гексокиназа)

- n АДФ

Метилтрансферазы – переносят -СН₃; ацилтрансферазы – ацильные остатки жирных кислот; гликозилтрансферазы – гликозильные остатки при синтезе олиго- и полисахаридов.

3. Гидролазы. Ферменты ускоряют реакции гидролиза, то есть распад веществ (кроме С-С- связей) при участии воды. Сюда относятся: эстеразы, глюкозидазы, пептидазы, амидазы, фосфатазы.

а) Гидролиз жира

O

CH2

—

O

—

C

—

R1

CH2

—

OH

|

O

липаза

|

CH

—

O

—

C

—

R2

+

H2O

CH

—

OH

+

3R

—

COOH

|

O

|

CH2

—

O

—

C

—

R3

CH2

—

OH

жир

глицерин

жирная к-та

б) Гидролиз углеводов

			амилаза
	…	+	H2O		n
крахмал						α-глюкоза

в) Гидролиз белка

O

H

O

H

||

|

||

|

пепсин, трипсин, химотрипсин

NH2

—

CH

—

C

—

N

—

CH

—

C

—

N

—

CH

—

COOH

+

H2O

n+2

NH2

—

CH

—

COOH

|

|

|

|

R

R

n

R

R

4. Лиазы. Ферменты этого класса ускоряют реакции распада по связям С–С; С–N; С–О без участия воды.

а) декарбоксилазы аминокислот:

СН₃-СН-СООН СН₃-СН₂-NН₂ + СО₂

| этиламин

NH₂ ала

б) декарбоксилазы кетокислот:

СН₃-С-СООН СН₃-С=О + СО₂

|| уксусный \

О ПВК альдегид Н

в) альдолаза

CH2—O—P

P

фосфодиоксиацетон

|

|

(ФДОА)

HO

—

C

O

O

OH

|

|

||

|

HO

—

C

—

H

C

—

C

—

CH2

|

H

—

C

—

OH

CH2

—

CH

—

C

—

H

|

|

|

||

H

—

C

O

OH

O

|

|

(3-ФГА)

CH2—O—P

P

3-фосфоглицериновый альдегид

фруктозо-1,6-дифосфат

г) аспартат-аммиак-лиаза

СООН СООН

| |

CH-NH₂ CH + NH₃

| ||

CH₂ CH

| |

COOH COOH

Аспарагиновая к-та фумарат

5. Изомеразы. Ускоряют структурные изменения в пределах одной молекулы.

глюкозо-6-фосфат		фруктозо-6-фосфат

2) Лигазы (синтетазы). Ускоряют реакции синтеза веществ за счёт энергии АТФ.

а) Синтез аспарагина (амида аспарагиновой кислоты)

NH2

—

CH

—

COOH

NH2

—

CH

—

COOH

|

АТФ

|

CH2

+

NH3

синтетаза

CH2

|

-АДФ -Ф(н)

|

OH

—

C

=

O

NH2

—

C

=

O

аспарагиновая кислота

аспарагин

б) Синтез глутамина (амида глутаминовой кислоты)

NH2

—

CH

—

COOH

NH2

—

CH

—

COOH

|

|

(CH2)2

+

NH3

(CH2)2

|

|

OH

—

C

=

O

NH2

—

C

=

O

глутаминовая кислота

глутамин