9. Номенклатура и классификация ферментов.
По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов согласно иерархической классификации ферментов (КФ, EC — Enzyme Comission code). Классификация была предложена Международным союзом биохимии и молекулярной биологии (International Union of Biochemistry and Molecular Biology). Каждый класс содержит подклассы, так что фермент описывается совокупностью четырёх чисел, разделённых точками. Например, пепсин имеет название ЕС 3.4.23.1. Первое число грубо описывает механизм реакции, катализируемой ферментом:
КФ 1: Оксидоредуктазы, катализирующие окисление или восстановление. Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа
КФ 2: Трансферазы, катализирующие перенос химических групп с одной молекулы субстрата на другую. Среди трансфераз особо выделяют киназы, переносящие фосфатную группу, как правило, с молекулы АТФ.
КФ 3: Гидролазы, катализирующие гидролиз химических связей. Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза
КФ 4: Лиазы, катализирующие разрыв химических связей без гидролиза с образованием двойной связи в одном из продуктов.
КФ 5: Изомеразы, катализирующие структурные или геометрические изменения в молекуле субстрата.
КФ 6: Лигазы, катализирующие образование химических связей между субстратами за счет гидролиза АТФ. Пример: ДНК-полимераза
Будучи катализаторами, ферменты ускоряют как прямую, так и обратную реакции, поэтому, например, лиазы способны катализировать и обратную реакцию — присоединение по двойным связям.
10. Особенности строения и изомерия природных моносахаридов.
Строение моносахаридов. Строение простейших оксиальдегидов и оксикетонов с двумя и тремя атомами углерода вытекает непосредственно из их свойств и способов образования. Установить строение даже простых углеводов, т. е. оксиальдегидов и оксикетонов, содержащих в молекулечетыре и больше атомов углерода, представило значительно более трудную задачу. Многолетние исследования строения углеводов показали, чтопростые углеводы или сахара, представляют собой в кристаллическом индивидуальном состоянии внутренние циклические полуацетали многоатомных альдегидо- или кетоноспиртов. В растворах этм циклические формы находятся в состоянии равновесия со своими нециклическими формами, имеющими строение настоящих многоатомных альдегидо- или кетоноспиртов.
Альдегидные (кетонные) формулы моносахаридов. Первые сведения о строении углеводов были получены в 1860 г. Бертело. На основаниифакта образования глюкозой С6Н12О6 сложных эфиров при нагревании ее с органическими кислотами Бертело заключил, что глюкоза являетсямногоатомным спиртом.
В 1869 г. А. А. Колли показал, что при почти количественно протекающей реакции глюкозы с хлористым ацетилом в молекулу глюкозы вступают четыре ацетильные группы и один атом хлора на место, очевидно, пяти гидроксильных групп, т. е. глюкоза должна была бы быть пятиатомнымспиртом. Поскольку глюкоза обладает восстанавливающими свойствами и способна окисляться в кислоту с тем же числом углеродных атомов, можно было думать, что шестой атом кислорода в глюкозе входит в альдегидную группу. На основании этого для глюкозы была предложена (А. Байер, Фиттиг, 1870—1871) формула пятиатомного альдегидоспирта:
В дальнейшем был получен ряд подтверждений правильности этой формулы.
Наличие в глюкозе нормальной цепи из шести атомов углерода было доказано восстановлением глюкозы иодистым водородом во вторичный иодистый гексил нормального строения:
Кроме того, окисление глюкозы бромной водой приводит к получению глюконовой кислоты, которая при восстановлении иодистым водородомпереходит в нормальную капроновую кислоту:
Наличие альдегидной группы было доказано тем, что к глюкозе, так же как и к альдегидам, присоединяется синильная кислота (Килиани, 1887):
Изомер глюкозы — фруктоза, имеющая тот же состав С6Н12О6, при энергичном окислении азотной кислотой расщепляется на винную и щавелевую кислоты. Это становится понятным, если допустить в молекуле фруктозы наличие кетонной группы в положении 2 в нормальной шестиуглеродной цепи:
Фруктоза также присоединяет синильную кислоту. Омыление образующегося при этом нитрила дает оксикислоту с разветвленной цепью. Этаоксикислота восстанавливается в метил-н-бутилуксусную кислоту (2-метилкапроновую), что подтверждает правильность для фруктозы формулы пятиатомного кетоноспирта:
Моносахариды, содержащие, подобно глюкозе, альдегидную группу, получили название альдоз; моносахариды, содержащие кетонную группу, стали называть кетозами. Подавляющее большинство природных моносахаридов содержит неразветвленную цепь углеродных атомов. Представители моноз с разветвленной цепью встречаются лишь в виде исключения.
По числу углеродных атомов моносахариды, или монозы, делят на тетрозы, содержащие цепь из четырех атомов углерода, несущих атомыкислорода, пентозы — с пятью атомами углерода, гексозы —с шестью, гептозы — с семью, октозы — с восемью, нонозы — с девятью атомамиуглерода и т. д. Альдегидо- и кетоноспирты с числом атомов меньше четырех многие исследователи не причисляют к моносахаридам, поскольку эти вещества не дают циклических форм.
Указанные названия обычно применяют лишь к тем моносахаридам, в молекуле которых число кислородных атомов равно числу атомов углерода, т. е. к таутомерам альдегидо- и кетоноспиртов, имеющих гидроксильную группу при каждом углеродном атоме, кроме входящего в карбонильную группу, Например, моносахарид СН2ОН—(СНОН)4—СНО называют гексозой, а соединение СН3—(СНОН)4—СНО предпочитают называть негексозой, а метилпентозой.