Ферменты — это биологические катализаторы. Все известные ферменты
являются белками. К простым белкам относятся ферменты, катализирующие
гидролитические реакции, это пепсин, трипсин, уреаза и др. Многие из них
удалось выделить в химически чистой кристаллической форме (такие
ферменты обладают очень высокой каталитической активностью).
К сложным белкам относятся ферменты, катализирующие
окислительно-восстановительные реакции, — оксидоредухтазы. Эти ферменты,
кроме белковой части, содержат небелковую группу, прочно связанную с
белком или легко от него отделяемую (кофермент). Эта небелковая
(простатическая) группа представляет собой органические соединения, ион
металла или витамины и может сама обладать каталитической активностью,
неограниченно возрастающей от соединения со специфическим белком.
Действие многих ферментов строго специфично. Например, пепсин действует
только на белки и не расщепляет жиры и углеводы; амилаза действует на
крахмал и т. п. Таким образом, каждый фермент действует только на
определенное вещество (или на определенный тип химической связи в
молекуле). Существуют ферменты и с менее выраженными специфическими
свойствами, например, альдегидоксидаза может окислять любой альдегид в
кислоту. Фермент, действующий на крахмал, носит название амилаза, а
фермент, действующий на целлюлозу, — целлюлаза; ферменты, катализирующие
реакции гидролиза, называют гидрола-зами; катализаторы окислительных
процессов — оксидазами.
В настоящее время, на основании химической реакции, катализируемой
ферментом, или химической природы самого фермента создана номенклатура и
классификация ферментов, наряду с которой еще существуют некоторые
старые названия. Известны 800 ферментов, которые разделены на 6 главных
классов (1— оксидоредуктазы; 2 — трансферазы; 3 — гидролазы; 4 — лиазы;
5 — изомеразы; 6 — лигазы). По этой классификации каждый фермент
относится к определенному классу, подклассу и подподклассу, в котором
имеет свой номер.
1. Оксидоредуктазы катализируют окислительно-восстановительные реакции.
Оксидазы катализируют реакции окисления определенных органических
соединений. Дегидрогеназы ускоряют реакции отнятия водорода от
определенных органических веществ. Пероксидазы катализируют реакции
окисления некоторых органических веществ. Каталазы — спутники
окислительно-восстановительных ферментов.
2. Трансферазы имеют Несколько разных групп и осуществляют реакции
переноса разных химических групп и остатков (—NH2 или —СН3). Это
аминотрансферазы, фосфотрансферазы, метилтрансфе-разы, трансферазы.
3. Гидролазы катализируют реакции расщепления веществ, происходящих с
участием воды. Пептидазы — катализаторы реакции расщепления пептидных
связей. Амид азы ускоряют реакцию расщепления связи между углеводом и
азотом. Уреаза в присутствии воды расщепляет мочевину на аммиак и
углекислый газ. Эстеразы — ферменты, ускоряющие реакции распада веществ,
построенных по типу сложных эфиров. Гликозидазы катализируют реакции
гидролиза и углеводов.
4. Лиазы — ускоряют реакции присоединения групп по двойным связям или
реакции отщепления радикалов при возникновении двойных связей в
субстрате.
5. Изомеразы — ферменты, вызывающие изомерные превращения.
6. Лигазы — ферменты, катализирующие реакции синтеза.
На активность ферментов оказывает существенное влияние температура,
солнечный свет, химические факторы. Характерным свойством ферментов
является их неустойчивость к влиянию высокой температуры. Причем
скорость ферментативных реакций сначала с повышением температуры
увеличивается (для большинства ферментов, выделенных из тканей
теплокровных животных, 37—40°С, т. е. температура тела), а затем при
дальнейшем повышении температуры скорость реакций уменьшается и,
наконец, совсем прекращается при температуре 80—100° С и даже ниже. Это
объясняется постепенной потерей белком ферментативной активности в
результате денатурации белка при повышенной температуре.
Резко меняется также активность ферментов при изменении реакции среды.
Для каждого фермента имеются свои оптимальные условия. Химические
вещества по-разному влияют на ферменты. Одни повышают их активность и
поэтому называются активаторами, а другие угнетающе действуют и
называются парализаторами. Иногда те вещества, которые парализуют, могут
быть активаторами для другого, Существует неактивная форма ферментов —
проферменты, которые активизируются при благоприятных условиях.