Ингибиторы – вещества, замедляющие химическую реакцию Ингибиторы ферментов также имеют различную природу и различный механизм действия.
Основные виды ингибиторов:
1 – антиферменты – вещества белковой природы, образуют труднодиссоциируемые комплексы с ферментами (например, ингибиторы протеаз в растительном сырье);
2 – неспецифические ингибиторы – группа ингибиторов, вызывающих денатурацию белковой молекулы фермента (кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов). К этому виду ингибирования можно отнести также нагревание, воздействия излучения и прочие физические факторы, вызывающие инактивацию ферментов. Это неспецифическое ингибирование.
3 – ингибиторы, способные специфически связывать ту или иную функциональную группу в молекуле фермента, снижая ее активность;
4 – аллостерическое ингибирование.
Типы ингибирования
Различают обратимое и необратимое ингибирование.
Необратимым называют ингибирование, которое вызывает стойкие изменения фермента (например, денатурация).
При обратимом ингибировании фермент способен восстановить свою активность.
Обратимое ингибирование делится на конкурентное и неконкурентное.
Конкурентное ингибирование вызывают вещества, имеющие структурное подобие с субстратом. Т.о. ингибитор в результате структурного соответствия с субстратом реагирует с активным центром фермента, образуя фермент-ингибиторный комплекс (EI). Это ингибирование обратимое. Неактивный EI-комплекс способен к диссоциации. Субстрат и ингибитор конкурируют за связывание активного центра фермента. При высокой концентрации субстрата он оттесняет ингибитор и степень торможения реакции уменьшается.
На конкурентном ингибировании связано лечение бактериальных инфекций с помощью сульфаниламидных препаратов. Они имеют структурное сходство с р-аминобензойной кислотой, которая используется бактериями для синтеза фолевой кислоты – фактора их роста. Т.о. торможение синтеза фолевой кислоты в присутствии сульфаниламидов обусловливает бактериостатический эффект последних.
Неконкурентное ингибирование вызывают вещества не имеющие структурного сходства с субстратом. Они могут присоединяться к различным частям молекулы фермента, вызывая блокирование отдельных функциональных групп или ионов металла в молекуле фермента, препятствуя образованию ES-комплекса.
Разновидностью неконкурентного ингибирования является аллостерическое ингибирование. В этом случае ингибитор соединяется с аллостерическим центром фермента, изменяя структуру его активного центра. Аллостерическое ингибирование обратимо.
Номенклатура и классификация ферментов.Классификация ферментов не менее трудна, чем классификация белков.
Первоначально ферментам давали рабочие названия, еще не вышедшие из употребления и теперь (пепсин, трипсин и т. д.). Позднее ферменты стали называть по их субстратам, добавляя к корню латинского названия субстрата окончание «аза»: амилаза, мальтаза, сахараза и др. Однако характер действия разных ферментов на один и тот же субстрат различен, и на этом основании была сделана попытка их классификации по характеру действия.
В 1964 году энзимная комиссия Международного биохимического объединения разработала и приняла классификацию и номенклатуру ферментов, исходя из типа катализируемых ферментами реакций. Предложенные комиссией систематические названия ферментов слишком сложны, поэтому наряду с ними продолжают удерживаться прежние названия ферментов.
На основе этой классификации все известные в настоящее время ферменты подразделяются на шесть основных классов:
1. Оксидоредуктазы – ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные процессы в организме. Они осуществляют перенос водорода и электронов и по своим тривиальным названиям известны как дегидрогеназы, оксидазы, цитохромредуктазы и пероксидазы. Эти ферменты отличаются тем, что имеют специфические коферменты и простетические группы. Их подразделяют на функциональные группы доноров, от которых они принимают водород или электроны, и акцепторов, на которые они их передают (СН-ОН-группа, кетонная или альдегидная группа, СН-СН-группа, СН-NН-группа, С-NН-группа и многие другие).
2. Трансферазы – ферменты, переносящие атомные группы. В зависимости от того, перенос какой группы они осуществляют, их соответственно называют: метил-, карбоксил-, амино-, формил-трансферазами. Среди них известны ферменты, осуществляющие транспорт больших остатков, например гликозилтрансферазы и др. Трансферазы благодаря разнообразию переносимых ими остатков принимают участие в промежуточном обмене веществ.
3. Гидролазы – ферменты, катализирующие гидролитическое расщепление различных субстратов. В зависимости от этого различают эстеразы, расщепляющие сложноэфирную связь между карбоновыми кислотами (липаза) тиоловых эфиров, фосфоэфирную связь и т. д., гликозидазы, расщепляющие гликозидные связи, пептидгидролазы, действующие на пептидные связи и др.
4. Лиазы. К этой группе относятся ферменты, способные отщеплять различные группы от субстрата негидролитическим путем с образованием двойных связей или, напротив, присоединять группы к двойной связи. При расщеплении образуются Н2О или СО2 , или большие остатки, например, ацетил-СоА. Лиазы играют важную роль в процессе обмена веществ.
5. Изомеразы – ферменты, катализирующие превращение изомерных форм друг в друга, т.е. осуществляющие внутримолекулярное перемещение различных групп. К ним относятся не только ферменты, стимулирующие реакции взаимных переходов оптических и геометрических изомеров, но и такие, которые могут способствовать превращению альдоз в кетозы или перемещению эфирной связи, и другие.
6. Лигазы – ферменты, принимающие участие в реакции соединения двух молекул, т.е. синтетических процессах, сопровождаемых расщеплением макроэргической связи АТФ или других макроэргов.
Каждый класс ферментов подразделяется на подклассы, последние в свою очередь – на подподклассы, которые еще более детализируют природу ферментативных реакций.
В целях идентификации ферментов классы, подклассы, подподклассы и отдельные ферменты имеют номера (индексы или шифры) по четырехзначному десятичному коду. Первая цифра индекса указывает класс, вторая – подкласс, третья – подподкласс. То есть первые три цифры определяют характер катализируемой данным ферментом реакции.
Ключ к нумерации и классификации ферментов дается в специальных руководствах.
ЛЕКЦИЯ 7.
Витамины.
Вопросы:
1.Распределение и классификация витаминов.
2.Водорастворимые витамины (строение, биохимическая роль)
3.Жирорастворимые витамины (строение, биохимическая роль)
1. Распределение и классификация витаминов. Витамины – это низкомолекулярные органические вещества, являющиеся обязательным компонентом пищи. Несмотря на их малое содержание в продуктах, витамины оказывают на организм разностороннее и существенное влияние. Отсутствие или недостаток их в пище вызывает резкое нарушение процессов жизнедеятельности, приводящее к возникновению тяжелых болезней, связанных с расстройством обмена веществ.
Витамины разнообразны по химическому строению и представляют собой производные либо ациклических углеводородов с числом атомов углерода 18–20, ненасыщенных g-лактонов, аминоспиртов, амидов кислот, либо циклогексанов, ароматических кислот, нафтохинонов, имидозола, пиррола и других циклических соединений.
Для большинства витаминов характерно присутствие спиртовой или карбоксильной группы, и только некоторые из них содержат аминогруппу. Основным источником витаминов для человека служат пищевые продукты растительного и животного происхождения.
Дефицит всех видов витаминов в пищевых рационах в молодом возрасте сопровождается чаще всего угнетением роста. Нехватка в пище какого-либо витамина или его отсутствие вызывает специфическую картину авитаминоза. Иногда наблюдается состояние, вызванное относительным недостатком того или иного витамина, – гиповитаминоз. Такого типа заболевания не имеют четкой клинической картины, а проявляются обычно в виде быстрой утомляемости, общей слабости, пониженной работоспособности, бессонницы, головной боли.
Содержание витаминов в пище зависит от многих причин: сорта и вида продуктов, способов и сроков хранения, характера технологической обработки пищи.
Существует два основных источника витаминов: 1) пища животного и растительного происхождения, в которой содержатся не только витамины, но и провитамины; 2) бактерии, в процессе жизнедеятельности которых образуются витамины.
Классификация витаминов основана на их физико-химических свойствах, в данном случае на растворимости.
Классификация витаминов
| Водорастворимые | Жирорастворимые | ||
| символ | наименование | символ | наименование |
| В1 | Тиамин | А1, А2 | Аксерофтол, ретинол |
| В2 | Рибофлавин | Д2, Д3 | Кальциферол |
| В6 | Пиридоксин | К1, К2, К3 | Филлохинон |
| В12 | Кобаламин | Е | Токоферол |
| В13 | Оротовая кислота | F | Полиненасыщенные жирные кислоты |
| В15 | Пангамовая кислота | ||
| РР | Никотиновая кислота (ниацин) | ||
| Вс | Фолиевая кислота (птероилглутаминовая) Пантотеновая кислота Парааминобензойная кислота | ||
| Н | Биотин Инозит Холин | ||
| С | Аскорбиновая кислота | ||
| Р | Флавоны |