Классификация и номенклатура ферментов

Принципы формирования названий

В биохимии принято несколько подходов к тому, как называть биокатализаторы. Абсолютное большинство таких терминов имеет характерный суффикс «-аза». Выделяют три основных способа образования названий:

1. С опорой на субстрат. В этом случае к наименованию вещества, на которое действует фермент, просто добавляют фирменный суффикс. Например, если мишенью является мочевина (урея), получается уреаза. По такому же логичному принципу названы сахараза, липаза (расщепляет липиды) и нуклеаза (работает с нуклеиновыми кислотами).
2. По характеру химического превращения. Это более информативный подход. Название складывается из имени субстрата и описания того, что конкретно с ним происходит в ходе реакции. Примерами служат лактатдегидрогеназа, фосфоглюкомутаза, пируваткарбоксилаза и аденилатциклаза.
3. Тривиальная номенклатура. Существуют исторически закрепившиеся термины, которые появились еще до введения строгих правил. Они не содержат суффикса «-аза» и не дают подсказок ни о субстрате, ни о типе протекающей реакции. Студентам-медикам их нужно просто запомнить: это пепсин, трипсин, тромбин и ренин.

Международная классификация (IUBMB)

В 1961 году Международный союз биохимии и молекулярной биологии принял строгую систему, по которой все ферменты делятся на 6 основных классов. Главный критерий распределения — тип катализируемой реакции. Внутри каждого класса существуют подклассы и подподклассы, которые уточняют детали процесса: химическую группу субстрата, природу донора или акцептора, а также необходимые кофакторы.

Запомнить классы необходимо в строгой последовательности:

• 1. Оксидоредуктазы (к этому классу относится, например, сукцинатдегидрогеназа).
• 2. Трансферазы.
• 3. Гидролазы (яркий представитель — ДНКаза).
• 4. Лиазы.
• 5. Изомеразы.
• 6. Лигазы (пример из этого класса — пируваткарбоксилаза).

Кодовое число (Шифр КФ)

Чтобы избежать путаницы, каждому ферменту присваивается уникальный международный код, состоящий из четырех цифр, разделенных точками (EC number). Рассмотрим этот принцип на примере малатдегидрогеназы (ее точное систематическое название — L-малат:NAD-оксидоредуктаза), которая имеет шифр 1.1.1.38.

Каждая позиция в коде имеет свое значение:

• Первая цифра (1) — указывает на принадлежность к главному классу. В нашем случае это оксидоредуктазы.
• Вторая цифра (1) — обозначает конкретный тип катализируемой реакции внутри класса (здесь это окисление гидроксильной группы).
• Третья цифра (1) — отражает присутствие определенного кофермента, необходимого для работы (в данном примере требуется NAD+).
• Четвертая цифра (38) — это просто индивидуальный порядковый номер фермента в его узкой подгруппе.

Строение сложных ферментов

Многие ферменты для полноценного функционирования требуют не только белковой основы, но и дополнительных небелковых компонентов. Для описания их структуры используют следующие понятия:

• Апофермент — это исключительно белковая часть молекулы. Важно помнить, что сама по себе, без дополнительных помощников, она не способна проявлять каталитическую активность.
• Холофермент — это собранный воедино, полностью рабочий комплекс, который состоит из апофермента и присоединенного к нему кофермента. Именно он обладает ферментативной активностью.
• Простетическая группа — так называют кофермент в том случае, если он связан с белковой частью (апоферментом) очень прочными ковалентными связями, становясь ее неотделимым элементом.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Подробная характеристика класса оксидоредуктаз
• Подклассы трансфераз и механизмы переноса химических групп
• Принципы работы гидролаз и роль молекул воды
• Отличия лиаз от изомераз в химических превращениях
• Реакции синтеза, катализируемые лигазами

Другие темы раздела «Энзимология»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.