Фермент дегеніміз

Активаторлар  ферменттік реакцияларды тездетеді. Мысалы, қарын сөлінде тұз қышқылы пепсинді активтендіреді, сөйтіп бе-лок гидролизі тездейді. Тканьдерде кездесетін кейбір фермент-терді (оксидоредуктазаларды, катепсиндерді) қүрамында бос сульфгидрильдік топтар бар қосылыстар (глутатион, цистеин) активтендіреді.

Ингибиторлар  ферменттік реакцияларды   біршама  немесе мүлде тежейді. Мысалы, инсектицидтер холинэстераза ферменті-нің әсерін тежейді, ол ферменттің активті орталығымен байла-нысады да, нерв скстемасын тырыстырып істен шығарады, пара-лиздейді.

Бір ферментке активатор  ретінде әсер ететін, ал екінші фер-ментке ингибитор ретінде әсер ететін заттар бар. Мысалы, ты-ныстану жүйесінде цианидтер цитохромоксидаза ферментінің әрекетін түгелдей тияды, ал папаин, каталаза ферменттерінін активтілігін айтарлықтай арттырады.

Фермент ингибиторларыньщ медицинада, фармаколопіяда, малдәрігерлікте, ауыл шаруашылығында маңызы зор. Біркатар дәрілердің, антибиотиктердің емдік әсері ферменттік процестерді тежеумен байланысты. Көптеген пестицидтер насекомдарды жә-не басқа да зиянды организмдерді құртады, өйткені олар нерв жүейсінің ферменттеріне әсер етеді.

Ферменттер әсерінің бәсекелес және бәсекелес емсс тсжеу-шісін  ажыратып бөледі. Бәсекелес тежеуші өзінің құрылымы бо-йынша субстратқа ұқсайды, ол сондықтан да ферментті «алдай алады», оның активті орталығымен байланыс жасайды да, фер-менттің әсерін шектеп тастайды. Мысалы, сульфамидтср өздері-нің қүрылымы жөнінде пара — аминобензой қышқылына үксай-ды, бұл қышқыл кофермент қүрамына кіреді.

Пара-амино-сульфамид

Пэра-амино-к,і?ішк,ылы

соон

 

 

 

Сульфамид ферментпен байланысады да, оны шектейді, осы-лайша биокатализатордың жүмысын басады. Сөйтіп сульфамид-тер ферменттер әрекетінің бәсекелес ингибиторы (тежеушісі) болып табылады. Мүндай тежеуші әрекеттің қайтымдысы да бо-лады, яғни сульфамид концентрациясы өте төмен болған кезде оны пара-аминобензой қышқылы активті орталыкдан ығыстырып шығарады. Сондықтан да ауруды емдеген кездс оргаппзмде бсл-гілі мөлшерде сульфамид болуы керек. Фолаттық кофермект синтезі бәсекелесті тежеуге белгілі бір микроорганизмдердін да-мып жетілуі кедергі жасайды. Атап айтқанда, сульфамнд препа-раттарыпың осы қасиеті олардың бактерияны жоюына негіз болады.

Босекелес емес ингибитордын құрылымы субстраттап бөлск және ол ферменттің субстрат байланысатын актпвті орталығымен байланыспайды, басқа маңызды жерімен, мысалы Н8-тобы-мен байланысады. Бүл кезде фермент молекуласының пішіні өз-гереді де, оның катализдік орталығында қайтымды инактивация болады. Бәсекелес емес ингибиторлар қайтымды түрде бос фер-ментпен де, комплексімен де байланыс жасайды, осылайша ак-тпвті емес комплекс түзеді.

Қ а й т ы м  с ыз ингибирлеу (т е ж е л у). Қөптеген ин-гибиторлар ферментпен немесе фермент-субстрат комплексімен қайтымсыз байланыс жасайды. Ферменттің активті орталығымен мүндай байланыс ковалентті түрде цистеиннін, сульфигирильдік тобы немесе сериннің гидроксилдік тобы арасында болады. Н§²+, РЬ^2т және мышьяк қосылыстарыныц улы әсері осындай жағдай-ға байланысты. Әсері кайтымсыз тежеуге негізделген емдік дә-ріге пенициллин жатады. Ол бактерия клеткасы қабықшасы жа-салатын затты түзуге қатысатын ферменттердің біреуінің әреке-тін тежейді.

5. Проферменттер (латьш тілінде рго — алдьщғы, бүрынғы және фермент деген сезден шыққан) — ферменттердің активті емес түрі. Безді эгштелийде бірқатар протеолиттік ферменттер активті емес күйде — проферменттер (немесе зимогендер) түрін-де синтезделеді. Мысалы, пепсин қарынның ішкі қабатында пеп-синоген проферменті түрінде түзіледі, трипсин үйқы безінде трип-синогсн түрінде түзіледі, т. с. с. Осыньщ арқасында профсрмент-тер түзілген клеткалар мен тканьдер өздерін өздері бүлдіріп

бүзбайды.

Проферменттердің  активті түрге (ферментке) айналуын фи-зиологиялық және биохимиялық жағдайлар реттейді. Профер-менттің активтену процесі былай болады: пептидтік байланысты үзу арқылы профермент молекуласынан бір пептид немесе бір-неше пептид бөлініп ажырайды, осыньщ нәтижесінде ферменттің сәйкес конформациясы қалыптасады және онын активті орталы-

ғы ашылады.

XX ғасырдың бас кезінде И. П. Павлов ең бірінші болып кер-сеткендей, профермент трипсішоген энтерокиназаньщ көмегімен активтенеді де активті фермент трипсинге айналады.

Трппсшюген, химотрипсиноген  үйқы безінде синтезделеді де, он скі елі ішекке барады, сол жерде ол екеуі активтенеді. Бүл кезде трипсшюгенніц Ы-соңынан гексапептид (Вал-Асп-Асп-Асп-Асп-Лиз) ажырап бөлінеді және трипсин ферменті пайда бо-

лады.

энтерокиназа

Трипсиноген + Н₂О >-трипсин + гексапептид

Профермент Фермент

(амин қышқылы- (223 қалдық)

ның 229 қалдығы)

Химотрипсиногеннің активтенуі екі кезеңге созылады. Ең ал-дымен трипсин әсерінен химотрипсиногеннің Ы-соңынан 15 мү-шелі пептид ажырап бөлінеді. Бұдан кейін я-химотрипсин моле-кулаларының біреуі оның басқа молекуласынын. әр жерінен екі пептидтің бөлінуін катализдейді, осының нәтижесінде а-химо-трипсин ферментінің активті түрі пайда болады.

пептнд

(15 қалдык)

я-химотрипсин фермент (230 қалдық)

трипсин

Химотрипсиноген

Профермент (амин қышқылы-ның 245 қалдығы)

я-химотрипсин

я-химотрипсин

а-химотрипсин + екі пептид фермент Сер-Арг және (226 қалдық)     Тре-Асн

Қарынның безді клеткаларында  пепсин активті емес түрде — пепсиноген түрінде түзіледі. Оның активтенуі асқазан селінде тұз қышқылының (Н+) немесе активті пепсиннің әсерімен өтеді. Пепсиногеннен бірнеше пептид ажырап бөлінеді, ол пептидтер пепсиноген молекуласының 1/5 белігі болады, ал пептидтің бі-реуі — пепсин ингибиторы.

6. Изоферменттер (грек тілінде ізоз — тең, бірдей және фер-мент деген сезден шыққан). Изофермент дегеніміз — бір фср-менттің әр түрі, олардың полипептидтік құрылысында бір-бірінен өзгешелігі болады. Олар бір түрге жататындардың организмінде немесе жеке клеткасында кездеседі, олардың катализдік актнв-тілігі әр түрлі болады. Мысалы, сілекейде және үйқы безінде болатын а-амилаза крахмалдың ыдырауын катализдейді, яғни екеуі де бір реакцияны жүргізеді. Бірақ осы екеуінің ерігіштігі, рН оптимумы екі түрлі. Изоферменттерді электрофроез, хрома-тография жолымен, молекулалық електс — гельфильтрация арқылы ажыратып бәлуге болады.

Адам организмінің әр түрлі тканьдерінде лактатдегидрогсна-ның 5 изотүрі табылған. Оларды қысқаша былай атайды: ЛДГь ЛДГ₂, ЛДГ₃, ЛДГ₄ және ЛДГ₅. Олардьщ бәрі бір қызмет атқа-рады, лактатты тотықтырыи, пируватқа айналдырады:

лдг СНз-СНОН—СОО- + НАД+ —V СН₃СО-СОО- + НАД—Н + Н+

Бүл аталған изоферменттсрдің амин қышқылдық құрамы, ыс-тық температурадағы төзімділігі, электрофорездік, хроматогрз-фиялық қозғалғыштығы жөнінде өзара айрмашылығы бар. ЛДГ изоформның таралу сипаты организмнін жағдайын көрсстеді. Қан плазмасыпда лактатдегидрогеназалық активтіліктің артуы әртүрлі ауру кезінде (жүрек, бауыр, қан, бүлшық еттер, бүй-рек, т. б. ауруға үшыраған кезде) байқалады. Миокарда ин-фаркті анықтау кезінде осы көрсеткіш пайдаланылады (плазмада артық мелшерде ЛДГі және ЛДГ₂ болады), сол сияқты жүқпа-лы гепатит (бауыр қабынуы) кезінде де осы көрсеткіш паіідала-нылады (ЛДГ₄ және ЛДГб активті болады).

Жануарлар, өсімдіктер және микроорганизмдердің жеке бас-тарының  шыққан тегін анықтау үшін белгілі  бір изоферменттің бар екеиі немесе жоқ екені генетикалық белгі болып табылады.

7. Мультиферменттік жүйе (латын тілінде тиііит — көп және фермент деген сөзден шыққан) — бүл көптеген әр түрлі фер-менттерден құралған комплскс. Мысалы, май қышқылдары син-тезін реттеуші ферменттер мультиферменттік үлкен жүйе қүрай-ды. Ашытқыда мультижүйе өзара тығыз байланыстағы әр түрлі жеті ферменттен түрады. Әрбір жеке мультиферменттік жүйе 2 ферменттен 20 ферментке дейінгі топтан қүралады.

Әр ферменттің белгілі бір химиялық реакцияны  катализдей-тіні белгілі. Мультиферменттік жүйеде бірінші фермент катализ-деген реакция өнімі екінші фермент катализдейтін келесі реак-ция үшін субстрат болады, т. с. с. Митохондрияларда А ацетил-коферментті СО₂ және Н₂О айналдырып, тотықтыруға мульти-ферменттік комплекс қатысады. Тыныстану тізбегінде электрон-дарды ауыстырып алмастыратын цитохромдар мультиферменттік жүйеге жатады.

 

ФЕРМЕНТТЕР  АТАУЛАРЫ ЖӘНЕ КЛАССИФИКАЦИЯСЫ

 

Ферменттердін, қазіргі  кезде қолданылып жүрген атауларын  Халықаралық биохимиялық одақтың  Комиссиясы 1961 жылы бе-

кіткен болатын.

Фермент атаулары екі  түрлі: жүйелік (рационалды) атау жә-

не тривиалдық (іскерлік) атау.

Ферменттердін, жүйелік атаулары айтарлықтай күрделі, бірақ ол реакцияға кірісетін  субстрат женіндс және фермент катализ-дейтін химиялық реакция жөнінде толық мәлімет береді. Бүл атаулар әдетте ғылыми әдебпеттерде колданылады. Жүйелік атау бойынша әр ферменттін номері (шифры) болады, ол төрт саннан түрады жәнс бүл сандардын арасы нүктемен бөлінген. Бірінші сан ферменттің класын білдіреді, екінші саи класс тар-мағын, үшінші сан — класс тармагы бөлігін, төртінші сан өз қа-тарындағы номерін көрсетеді.

Фермснттердіц тривиальдық  атаулары қысқа да қолдануга ыңғайлы. Мысалы, бір ферменттің жүйслік атауы 2.7. 1.2. АТФ: глюкозо-6-фосфотрансфераза. Ал осы ферменттіц трнвиальдық атауы глюкокиназа (гексокиназа).

Біз бұл кітапта ферменттердің тривиальдық атауын қолдана-мыз. Тривиальдық атаулар негізінен екі жолмен пайда болады: 1) фермент әсер ететін субстрат атауына -аза жұрнағы қосыла-ды. Мысалы, мальтозаны ыдыратып, глюкозаның екі молекула-сына айналдыратын фермент мальтаза деп аталады; 2) фермент катализдейтін реакция атауьша -аза жұрнағы қосылады. Мыса-лы, субстратты ыдыратып, су қосып алуды катализдейтін фер-мент гидролаза деп аталады, субстраттың сутексізденуін жүргі-зетін фермент дегидрогеназа деп, химиялық топтарды тасымал-дайтын ферментті трансфераза деп атайды.

Кейбір ферменттердің  тарихи қалыптаскан атаулары бар. Мысалы: пепсин, трипсин, папаин, эластаза т. б.

Өздері катализдейтін  реакциялар түріне байланысты фер-менттер 6 класқа бөлінеді.

 

1. Оксидоредуктазалар

Тотықтырушы-тотықсыздандырушы  ферменттер, бұлар сутегі атомдарын немесе электрондарды қосып алу немесе бөліп шыға-ру арқылы субстраттын, тотығу және тотықсыздану процестерін катализдейді.

Оксидоредуктазалар ферменттердің  үлкен класы болып та-былады, олар оттегі бар кездегі немесе ол жоқ кездегі биология-лық тотығуға қатысады.

Дегидрогсназаның аэробты  және анаэробты (оттегісіз) түрі болады. Аэробты дегидрогеназалар тотықтырушы-тотыксыздан-дырушы ферменттер, олар сутегі атомдарын немесе электрон-дарды субстраттан молекулалық оттегіне тасымалдайды. Олар оксидазалар деп те аталады. Апаэробты дегидрогеназалар (отте-гісіз) сутегі атомдарын және электрондарды оттегіне емес басқа субстратқа тасымалдайды.

Оксидоредуктазалар құрамында  кофакторлар бар, оларға көбінесе мыналар жатады: НАД+, НАДФ+, ФАД, ФМН және металл иондары. Оксидоредуктазаларға 200 шамасынан астам ферменттер жатады, олардың ішіндс алькогольдегидрогеназа, лактатдегидрогеназа, цитохромоксидаза, каталаза, пероксида-за, т. с. с. бар.

Мысалга малатдегидрогеназаның алма қышқылын (малат) тотықтыру реакциясын алып, қарастырайық:

-оос—снон—сн₂—соо- —> -оос—со—сн₂—соо- +

 

2. Трансферазалар

Біюхпмиялық реакцияларда атомдар тобын және молекула қалдықтарын  алмастырып ауыстыратын ферменттер. Олар мы-надай топтарды бір субстраттан екінші субстратқа ауыстырып жеткізеді: метил, карбоксил, амино, сульфо, формил (Сі), фос-фат және басқалар. Трансферазалар өздері тасымалдайтын топ-тарға байланысты метилтрансфераза, ацилтрансфсраза, фосфо-траисфераза деп аталады, т. с. с.

Мысалы: Аспартатамшютрансфсраза  ферменті амин топта-рын амин қышқылынан а-кетоқышқылына тасымалдап жеткізе-ді, бұл кезде жаца амин қышқылы түзіледі:

соо- соо

і I

СН—ЫН₂     СНз С = О        СНз

сн₂ соо-

Аспартат

СН,

 С = О   •

I

соо-

Пируват

СН—Ш,

соо-     соо-

Оксалоаиетат  Аланин

Фосфотрансфераза ферменттері  ішінде киназа деп аталатын ферменттің ерекше мацьтзы зор. Киназа фосфат топтарын тасы-малдап, АТФ-тан басқа субстраттарға, углеводтарға, белоктар-ға, т. с. с. апарады.

 

3. Гидролазалар

Бүл фсрменттер химиялық байланыстарды үзеді де, суды қо-сады. Гидрозалар мынадай топтарға белінеді.

а) Эстеразалар  күрделі эфир байланыстарын гидролиздейді

 і

СНз—СООН + СН₃СН₂ОН

де, қышқыл және спирт  түзеді: СНзСОО—(

б) Липазалар триглицеридтерді ыдыратып, глицерин және 
ман қышқылдарьш түзеді; 1. .

в) Гликозидазалар углеводтардағы гликозидтік байланыс- 
тарды гидролиздейді. Оларға амилаза, лактаза, мальтаза, цел- 
лобиаза, т. б. жатады;