16. Изоферменты и множественные формы ферментов. Принципы регуляции ферментативных реакций.

Изоферм-ты, или изоэнзимы– это множеств ф-мы ферм-та, катализир-е одну и ту же р-цию, но отлич др. от др. по физ и хим св-вам, в частн-ти по сродству к субстрату, макс-й скорости катализир-й р-ции (активн-ти). Их синтез кодируется разными генами, у них разн. первичн стр-ра и разные св-ва, но катализ-т одну и ту же р-цию. Виды: органные-ферм-ты гликолиза в печени, клеточные-малатдегидрогеназа, гибридные-ферм-ты с четвертичн стр-й (лактатдегидрогеназа), мутантные (обр-ся в рез-те едничн. мутации гена), аллоферменты - кодир-ся разн. аллелями одного и того же гена. Сущ-т ферм-ты, сост из 2х и более субъединиц, облад собств-й первичн, вторичн и третичн стр-й. Субъединицы таких ферм-в называют протомером, а всю олигомерн. молекулу - мультимером. Протомеры соед-ны между собой нековал-ми связями и легко диссоциируют. Активность всего комплекса зависит от способа упаковки между собой отдельных субъединиц. Если субъед-цы могут сущ-ть более чем в одной ф-ме, то и ферм-т, получ-й при объед-и этих субъед-ц, может сущ-ть в неск-х сходных, но не один-х формах. Такие ф-мы ферм-та- изоферменты. Множ-е формы фермента: изоферменты, множ-е формы фермента (истинные). Термин множеств формы фермента прим-м к белкам, катализир-м одну и ту же р-цию, и встреч-ся в природе в органах одного вида. Их синтез кодир-ся одни и тем же аллелем одного и того же гена, одинаковая первичная стр-ра и св-ва, но после синтеза на рибосомах стан-ся разн-ми, хотя и катализ-т одну и ту же р-цию. Принцип регуляции ферм-х ре-й: фермент-е р-ции в кл организованы в метаболич-е цепи или циклы, где самая медлен.стадия лимитир-т скор-ть всей цепи, т.е. последовательности ре-й, объедин-х общ.субстр-ми. В таких цепях нередко набл-ся так наз-я регул-я по типу обратн.связи. Принцип регуляции закл-ся в том, что ферм-ты, стоящие в начале цепи, ингибир-ся отдален-ми метаболитами или конечн.прод-ми. Такая регуляция чаще всего происх-т по аллостерич-му типу, когда мол-ла регулятора связ-ся с ферм-м в спец-м регулят-м центре. Аллостерич-е ферм-ты часто выполн-т ключевую роль в регуляции обмена ве-в, поск-ку облад-т способн-ю опред-ть кол-во важных метаболитов и изм-ть в соотв-и с этим свою актив-ть. В каждой метаболич-й цепи есть фермент, кот задает скорость всей цепочке р-ций-регуляторный.

17. Классификация и номенклатура ферментов. Использование ферментов в медицине, промышленности и сельском хозяйстве. Инженерная энзимология.

Классиф ферментов. Ф в завис от типа катализируемойя р-ции делят на 6 классов: 1-й - оксидоредуктазы, 2-й -трансферазы, 3-й - гидролазы, 4-й - лиазы, 5-й - изомеразы и 6-й - лигазы. Каждый класс делится на подклассы, в соответствии с природой функц. групп субстратов, подверг-ся хим. превращению. Подклассы делятся на подпод-классы в завис от типа участвующего в превращении Ф. Каждому Ф присваивается классифик-ый номер из 4 цифр, обознач класс, подкласс, подподкласс и номер самого фермента. К оксидоредуктазам относятся Ф, катализирующие окислит.-восстановит. р-ции. Ф этого типа переносят атомы H или электроны. Многие явл Ф дыхания и окислит фосфорилиров. Трансферазы катализируют перенос функц. групп (CH3, COOH, NH2, CHO) от одной молекулы к др. Гидролазы кат-ют гидролитич. расщепление связей (пептидной, гликозидной, эфирной) Лиазы кат-ют негидролитич. отщепление групп от субстрата с обр-ем =связи и обратные р-ции. Эти ферменты могут отщеплять CO2, H2O, NH3. Изомеразы кат-ют обр-ние изомеров субстрата, в т. ч. цис-, транс-изомеризацию, перемещение кратных связей, а также групп атомов внутри молекулы. Лигазы - Ф, кат-щие присоедин 2 молекул с обр-ем новых связей (С-С, С-S, С-О, С-N).

Высокая каталитическая активность, специфичность и разнообразие ферментов, их способность осуществлять биохимические реакции в мягких условиях делают ферменты весьма привлекательными для осуществления различных технологических процессов. Эти же особенности открывает перспективу их использования в качестве медицинских препаратов.

В настоящее время препараты разных ферментов использу­ют более чем в 25-ти отраслях промышленности главным образом в пищевой и легкой промышленности. Широко применяют ферменты в спиртовой промышленности и в пивоваре­нии. Новой, быстро развивающейся и важной областью использо­вания ферментов является их применение для получения высоко­эффективных моющих средств.

В се­льском хозяйстве ферменты применяются для приготовления кормов, а также улучшения их усвоения животными.

Все шире фермен­ты используются для приготовления лекарственных средств, а также в медицине при диагностике. Кроме того, ферменты применяют в научных исследованиях, для установления структуры некоторых соедине­ний, в частности белков и НК, их биосинтеза, для изучения организации субклеточных структур, в качестве аналитических реагентов и в других целях

Инженерная энзимология ИЭ, ИНЖЕНЕРНАЯ ЭНЗИМОЛОГИЯ, разрабатывает и осуществляет пром. методы получения хим. в-в и продуктов (напр., пищевых), основанные на использовании в качестве катализаторов хим. р-ций ферментов, выделенных обычно из биол. объектов или находящихся внутри клеток, к-рые искусственно лишены способности роста. Инженерная экология - одно из направлений биотехнологии. Теоретич. основы инженерной экологии - биоорг. химия, биохимия, микробиология и хим. технология. Широкое применение ферментов в орг. синтезе стало возможным благодаря использованию иммобилизованных ферментов, а также иммобилизов. клеток микроорганизмов