Fermentlarning ahamiyati. Fermentlar: strukturasi va klassifikatsiyasi. Fermentlarning nomenklaturasi Reja: Fermentlar, ularning xossalari. Oddiy va murakkab fermentlar. Fermentlarning faol va allosterik markazlari

Fermentlarning sinflarga bo`linishi va ularning tasnifi. 1. Oksidoreduktazalar - oksidlanish –qaytarilish reaksiyalarini katalizlaydigan fermentlar. Bu sinfga barcha degidrogenazalar, oksidazalar, peroksidazalar, sitoxromreduktazalar kiradi. Oksidoreduktazalar 17 ta kichik sinfga bo`linadi. Oksidoreduktazalar ta’sirida oksidlanadigan substrat vodorodning donori sifatida qaraladi. Shu sababdan bu sinf fermentlari degidrogenazalar yoki reduktazalar deb aytiladi, kislorod akseptor vazifasini o`tagan holatlarda oksidaza atamasi qo`llaniladi. Bu fermentlarning sistematik nomi quyidagicha tuziladi: donor: akseptor – oksidoreduktaza.

Oksidoreduktazalar vodorodning ko`chirilishi, elektronlarning tasxilishi; molekulyar kislorod, gidroperoksid va boshqa oksidlovchi moddalar bilan oksidlanish kabi reaksiyalarni kataliz qiladi. Ayrim fermentlarning nomi quyidagicha tuziladi: donor (guruhni beruvchi) va akseptor (guruhni qabul qilib oluvchi) oksidoreduktaza. Masalan, alkogol: NAD – oksidoreduktaza; L-aminokislota; O2 – oksidoreduktaza. Oksidoreduktazalar o`zi ta’sir etadigan ximiyaviy bog`lar va molekulalar (donor) xarakteriga qarab kichik sinflarga va har bir kichik sinf akseptor xarakteriga qarab eng kichik sinflarga bo`linadi. Oksidoreduktazalar fermentlarning eng katta sinfidir. Oksidoreduktazalarning vakillari, asosan, quyidagi guruhlarga kiradi:

Degidrogenazalar – substrat oksidlanishi vodorod (proton va elektron) ajratilishi (degidrogenlanish) bilan boradigan barcha reaksiyalarni katalizlaydi. Donorda ajralib chiqadigan vodorod turli akseptorlarga ko`chiriladi:

O’ O’

R + R¹₁ R + R¹

O’ O’

 

Akseptor sifatida ko’pincha, NAD va NADF ishtirok etadi. Bunda NAD va NADF ning oksidlangan shaklini NAD⁺ va NADF⁺, vodorod atomlari qo`shilgandan so`ng hosil bo`lgan qaytarilgan koeffitsiyentini NADO’ + O’⁺ va NADFO’ + O’⁺ tarzida ifodalash qabul qilingan. Masalan:

Alkogol + NAD⁺ Aldegid + NADO’ + O’⁺

 

Oksidazalar – agar vodorod donordan bevosita kislorodga ko`chirilsa, bunday reaksiyani katalizlovchi fermentlar oksidazalar deb ataladi. Ular qatoriga aldegidoksidaza, glyukozooksidaza, aminokislotalar oksidazalari va ba’zi boshqa flavinli fermentlar kiradi. Masalan:

α-aminokislota + O₂ → 2-oksikislota + NH3 + O’₂O₂

 

Sitoxromlar – oksidlanish-qaytarilish reaksiyalarida elektron tashish vazifasini bajaradigan fermentlar, masalan, sitoxromoksidaza sitoxromlarning biridab eletkronni molekulyar kislorodga ko`chiradi.

peroksidaza va katalazalar nafas olishning qo`shimcha fermentlari hisoblanadi. Ular oksidlanish jarayonida hosil bo`lgan zaharli modda O’₂O₂ chetlatadi, bu vazifani peroksidaza substrat vodorodini gidroperoksidga ko`chirish bilan bajaradi:

O’

R + O’₂O₂ → 2 O’₂O + R

O’

Katalaza esa gidroperoksidning suv va molekulyar kislorodga parchalanishini tezlatadi:

2 O’₂O₂ → 2 O’₂O + O₂

 

2. Transferazalar turli kimyoviy guruhlar va qoldiqlarning bir substrat (donor)dan boshqasi (Akseptor)ga ko`chirilishini katalizlaydi. Transferazalar ko`chiradigan guruhlarga qarab 8 ta kichik sinfga bo`linadi. Ular ko`chiradigan radikallarning tabiati har xil va bu sinfga kiradigan fermentlarning ahamiyati va soni yil sayin ortib bormoqda. Transferazalar amino, fosfat, metil, sulfgidril guruhlarni, kislota, glikozil, aldegid va keton, bir uglerodli qoldiqlarning ko`chirilishini ta’minlab, juda ko’p metabolik jarayonlarda ishtirok etadi. Transferaza fermentlarning sistematik nomi quyidagicha tuziladi: donor-Akseptor – ko`chiriladigan guruh – transferaza. Masalan, ATF: atsetat-fosfotransferaza; atsetil-KoA; L-glutamat-N-atsetiltransferaza va xokazo.

Transferazalar ham oksidoreduktazalarga o`xshash keng tarqalgan fermentlardir. Ular turli xil moddalarning o`zaro o`zgarishi, monomerlar sintezi, tabiiy va yot birikmalarning zararsizlantirilishida ishtirok etadi.

Transferazalar sinfiga quyidagi asosiy ferment guruhlari kiradi:

Fosfotransferazalar – bu muhim fermentlar qatoriga bir necha turdagi reaksiyalarni katalizlovchi fermentlar kiradi. Masalan, fosfat qoldig`ini makroergik fosfat birikmadan boshqa birikmalarga ko`chiruvchilar (kinazalar), makroergik bo`lmagan fosfat qoldig`ining bir xil birikmalar tarkibida o’pO’ini o`zgartiruvchi fermentlar (fosfomutazalar) va nukleotidil transferazalar. Umuman, bu fermentlar ta’sirida fosfat guruhi bir molekuladan ikkinchi molekulaga ko`chiriladi:

R – O’₂’O₃ + R¹O’ RO’ + R¹ – O’₂’O₃

Atsiltransferazalar (transatsilazalar) – atsil (karbon kislota qoldig`i) ni ko`chiruvchi fermentlar. Bu fermentlar koenzim A ishtirokida bajariladi. Reaksiya umumiy ko`rinishda quyidagicha boradi:

R – C – R¹ + R¹¹ – O’ R – C – R¹¹ + R¹O’

Glikoziltransferazalar – qand qoldiqlarini turli Akseptorlarga ko`chiradi.

Metiltransferazalar – biologik metillashda donordan metil guruhni ko`chirish orqali bajaradi.

Transaldolaza va transketolazalar – transketolaza glikoaldegidni, transaldolaza esa dioksiatsetonni bir aldegiddan ikkinchi aldegidga ko`chiradi. Har ikkala ferment ham fotosintez jarayonida va pentoza fosfatlarning oksidlanishli almashinuvlarida muhim rol o`ynaydi.

3.Gidrolazalar – molekula ichidagi bog`larning gidrolitik parchalanishini tezlatadigan fermentlar. Bu fermentlar 11 ta kichik sinfga bo`linadi. Bu sinfga murakkab efirlar, glikozidlar, oqsillar peptidlar, amidlarni parchalovchi fermentlar kiradi. Gidrolazalarning nomi quyidagicha tuziladi: substrat + gidrolaza. Masalan, peptidgidrolaza, atsetilxolingidrolaza va xokazolar. Bu fermentlarni ham transferazalarga kiritish mumkin, ya’ni gidrolizni donor vazifasini bajaradigan substratning s’etsifik guruhini Akseptor vazifasini bajaradigan suv molekulasiga o`tkazilishi deb qarash mumkin. Ammo bu fermentlarning ta’sir etishida suv Akseptor sifatida asosiy o`rinni egallaydi, shu sababdan ushbu fermentlar alohida gidrolazalar sinfiga ajratilgan.

Gidrolazalarning eng muhim vakillari quyidagi kichik sinflarga tegishli.

Esterazalar – guruhiga juda ham o`ziga xos bir qator fermentlar kiradi. Ular murakkab efir bog`larining gidrolizini kataliz qiladi va bir xil tezlikda bo`lmasa ham juda ko’p efirlarga suv biriktirib, ularni parchalaydilar:

R – C – O – R¹ + O’OO’ RCOOH + R¹OO’

Glikozidazalar- guruhiga faqat haqiqiy glikozidlargina emas, balki N-glikozid bog`larni uzuvchi fermentlar, S-glikozidil birikmalarni gidrolizlovchi bitta ferment ham kiradi. Haqiqiy glikozidazalar sodda glikozidlarni, oligo va polisaxaridlarni parchalaydi. Masalan, α- va β-amilazalar polisaxariddagi 1,4-glikozid bog`larni gidrolitik yo`l bilan uzadi.

peptidazalar- guruhigaoqsilning peptid bog`ini parchalovchi fermentlar va peptid bog`idan farqli –C – N aloqalarni uzuvchi amidazalar, amidinazalar va boshqalar kiradi.

peptidazalar asosan yirik oqsil molekulalariga ta’sir etadi, shuningdek kichik peptidlarni ham alohida aminokislotalarga parchalaydi.

Ovqat xazm qilish organlarining fermentlari, lizosoma va hujayraning boshqa organoidlari tarkibiga kiradigan, ya’ni yirik molekulalarni kichik molekulalarga parchalaydigan joylardagi fermentlar gidrolazalar bo`lib hisoblanadi.

4. Liazalar – substratga suv birikmasdan yoki oksidlanishsiz bog`larni uzadigan reaksiyalarni katalizlaydigan fermentlardir. Liazalar 4 ta kichik sinfga bo`linadi. Bu sinfga suv elementlari, ammiak, CO₂ biriktiruvchi va ajratuvchi fermentlar kiradi. Liazalarning hujayra metabolizmida muhim ahamiyatga ega bo`lgan guruhlari quyidagilardan iborat.

Dekarboksilazalar, asosan keto va aminokislotalardan CO₂ guruhini ajratib, ulardagi C – C bog`larini uzadi. Bulardan eng muhimi piruvatdekarboksilaza ketokislotalardan CO₂ ajratib, aldegid hosil qiladi:

2-oksokislota → aldegid + CO₂

Gidroliazalar oksikislotalardan suv molekulasini ajratadi(gidratazalar). Yaxo’si ma’lum bo`lgan fermentlardan fumarat va akonitatgidratazalar, enolaza shular jumlasidandir.

Liazalar fermentlarning kamroq tarqalgan guruhi bo`lib, modda almashinuvining oraliq mahsulotlarini sintezi va parchalanishida ishtirok etadi.

5. Izomerazalar – bir molekula doirasida izomerlanish reaksiyasini katalizlovchi fermentlar. Izomerlanish natijasida molekula ichidagi turli guruhlarning o’pO’i o`zgaradi. Bu sinf fermentlari 5 ta kichik sinfga bo`linadi. Fermentning nomi izomerlanish reaksiyasining turiga qarab nomlanadi: mutazalar, tautomerazalar, ratsemazalar, e’imerazalar, izomerazalar; bunda izomerlanish molekula ichida guruhlarning ko`chishidan iborat bo`lsa, ferment mutaza deb ataladi va o’.k.

6. Ligazalar (sintetazalar) – ATF yoki unga o`xshash nukleotidtrifosfat molekulasida ‘irofosfat bog`i uzilishi bilan birga o`tadigan ikki molekulaning birikishini – sintetik jarayonni katalizlovchi fermentlardir. Bu reaksiyalar natijasida ATF dan ADF yoki AMF hosil bo`ladi:

X + Y + ATF → X – Y + ADF + fosfat.

Ligazalar 5 ta kichik sinfga bo`linadi.