Принципы работы лиаз
Эти ферменты выполняют две ключевые, но противоположные по смыслу задачи. Во-первых, они способны отщеплять от молекул-субстратов определенные группы ($CO_2$, $H_2O$, $NH_2$, $SH_2$). Важнейшее условие — это происходит негидролитическим путем, то есть вода не выступает в роли «ножниц» (расщепляющего агента).
Во-вторых, лиазы могут катализировать реакции присоединения. Чаще всего это добавление небольшой молекулы (например, воды) непосредственно по двойной связи молекулы-субстрата, что приводит к изменению её химической структуры.
Реакции декарбоксилирования
Классический пример отщепления группы — декарбоксилирование. В ходе этой реакции ферменты удаляют карбоксильную группу (-COOH).
Рассмотрим этот процесс на конкретном примере:
- Субстрат: Глутаминовая кислота (также известная как глутамат).
- Фермент: Глутаматдекарбоксилаза.
- Кофермент: Пиридоксальфосфат (ПФ).
- Продукты реакции: Образуется $\gamma$-аминомасляная кислота (ГАМК) и выделяется углекислый газ ($CO_2$).
Механизм: Карбоксильная группа удаляется из $\alpha$-положения глутаминовой кислоты. Именно так, за счет отщепления $CO_2$, образуется новая молекула.
Реакции присоединения воды (гидратазные)
Второй тип реакций лиаз — присоединение. В качестве примера гидратазной реакции можно привести взаимодействие субстрата с молекулой воды.
- Субстрат: Фумарат.
- Фермент: Фумаратгидратаза (или фумараза).
- Уравнение реакции: `Фумарат + H₂O` $\rightleftarrows$ `Малат`.
Механизм: Вода присоединяется строго по двойной связи молекулы фумарата. В результате участок с двойной связью ($CH=CH$) насыщается и превращается в участок с одинарной связью и гидроксильной группой ($CH_2-CH(OH)$), формируя малат. Данная реакция является обратимой.
Чтобы запомнить суть, представьте, что лиазы — это «сухие ножницы» (отрезают группы без воды) или «клей для двойных связей» (присоединяют молекулы на место двойной связи).
Вопросы с занятий и экзамена
Используют ли лиазы воду для расщепления связей?
Нет. Лиазы осуществляют отщепление химических групп ($CO_2$, $NH_2$ и др.) негидролитическим путем, то есть вода не участвует в реакции в качестве расщепляющего агента.
Какая группа удаляется при декарбоксилировании глутамата?
При действии глутаматдекарбоксилазы от глутаминовой кислоты отщепляется карбоксильная группа (-COOH) из $\alpha$-положения.
Как меняется структура связи при действии фумаразы?
Фумараза присоединяет воду по двойной связи фумарата ($CH=CH$). Двойная связь разрывается, и образуется $CH_2-CH(OH)$ — молекула малата.
Что ещё разобрать по теме
- Роль и функции $\gamma$-аминомасляной кислоты (ГАМК)
- Строение и функции кофермента пиридоксальфосфата (ПФ)
- Значение реакции превращения фумарата в малат
- Отщепление других групп: аммиака ($NH_2$) и сероводорода ($SH_2$)
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Лиазы» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Энзимология»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.