Гидролазы.
Гидролазы – ферменты, осуществляющие разрыв внутримолекулярных связей в субстрате (за исключением С-С связей) путем присоединения элементов Н2О, подразделяются на 13 подклассов. Ввиду сложности многих субстратов у ряда ферментов сохранены тривиальные названия, например, пепсин, трипсин. Коферменты отсутствуют.
ГИДРОЛАЗЫ класс ферментов, катализирующих гидролиз. Могут действовать на сложноэфирные и гликозидные связи, на связи СЧО в простых эфирах, СЧS в сульфидах, СЧN в петидах, и др. Гидролазы, катализирующие гидролиз сложноэфирных связей (эстеразы), действуют на сложные эфиры карбоновых и тио-карбоновых к-т, моноэфиры фосфорной к-ты и др. К этому подклассу относятся, в частности, ферменты, играющие важную роль в метаболизме липидов, нуклеиновых к-т и нуклеозидов, например арилсульфатазы, ацетилхолинэстераза, дезоксирибонуклеазы, липазы, фосфатазы, фосфолипазы и эндодезоксирибонуклеазы. Наибольшую группу ферментов, расщепляющих гликозидные связи, представляют те, которые катализируют гидролиз олиго- и полисахаридов, напр. амилазы, лизоцим и нейраминидаза. Многие Гидролазы этого подкласса специфичны к положению гликозидной связи и к конфигурации аномерного атома углевода.
Ферменты, катализирующие гидролиз связи СЧN в пептидах и белках (пептидгидролазы),- самая многочисленная группа Гидролаз. К ним относятся ферменты, отщепляющие одну или две аминокислоты с N- или С-конца полипептидной цепи (например, аминопептидазы, карбоксипептидазы), а также эндопептидазы, или протеиназы, расщепляющие цепь вдали от концевых остатков. Последние классифицируют не по специфичности к субстрату, как остальные Гидролазы, а по типу каталитически активных групп в активном центре. В соответствии с этим различают сериновые, тиоловые, карбоксильные и металлзависимые протеиназы. Пептидгидролазы играют важную роль не только в катаболизме белков и пептидов, но и в биологицеской регуляции (гормональной регуляции, активации проферментов, регуляции кровяного давления и солевого обмена и т. д.). Ферменты, катализирующие гидролиз связей СЧN в амидах, амидинах и нитрилах, играют важную роль в метаболизме амидов аминокислот (например, аспарагина и глутамина), мочевины и ее производных (например, барбитуратов), пуринов и пиримидинов и др. К Гидролазам этого подкласса относятся, например, аспарагиназы и уреаза. Гидролазы, расщепляющие связь элемент-кислород в ангидридах неорганических кислот, действуют главным образом на фосфоангидридные связи в нуклеозиддифосфатах и нуклеозидтрифосфатах. В эту группу входят, например, аденозилтрифосфатазы. Разрыв связи СЧС в 3-оксокарбоновых к-тах катализируется, например, оксалоацетазой, превращающей ацетилщавелевую к-ту в щавелевую и уксусную. Другие подклассы Гидролаз известны своими очень немногочисленными представителями. Гидролазы.-белки с молекулярной массой от 10-15 тыс. до 200-300 тыс. Они проявляют свою каталитическую активность, как правило, в отсутствие к.-л. кофакторов; лишь в некоторых случаях необходимы ионы металлов-главным образом Zn2+ , Co2+ , Ca2+ , Mg2+ . Для небольшого числа Г. известна первичная, а для нек-рых и пространств. структура молекулы (напр., для лизоци-ма, пепсина, трипсина, химотрипсина). Отмечено значит. сходство структуры ферментов одного подкласса, особенно в области активного центра. Так, мн. протеиназы имеют в активном центре одинаковую последовательность аминокислот: Gly Asp Ser Gly Gly Pro (обозначения см. в ст. Аминокислоты). Близкое строение имеет и активный центр ряда эстераз. Каталитически активными группами в Г. являются: группа ОН остатка серина в химотрипсине, панкреатич. липазе, щелочной фосфатазе, аспарагиназе и др.; группа SH остатка цистеина, напр. в папаине; группа СООН остатков аспарагиновой и глутаминовой к-т в пепсине, лизоциме, карбоксипептидазе и др.; имидазольная группа остатка гистидина, напр. в рибонуклеазе, глюкозо-6-фосфатазе. Эти группы могут функционировать как нуклеоф. катализаторы, образуя с субстратом ковалентное промежут. соед., или как кислотно-основные катализаторы, способствуя отщеплению протона от молекулы Н 2 О, атакующей расщепляемую связь, и протонируя уходящую группу субстрата. Атомы металла в металлсодержащих Г. поляризуют расщепляемую связь, включая в свою координац. сферу молекулу Н 2 О, способствуя ее ионизации. Активность Г. подавляется многими специфич. ингибиторами. Так, сериновые протеиназы и эстеразы инактивируются фосфорорг. соед. (напр., диизопропилфторфосфатом, зарином, зоманом), тиоловые гидролазы - реагентами на SH-группу (напр., N-этилимидом малеиновой к-ты), металлсодержащие ферменты - хелатообразующими реагентами (напр., этилендиаминтетрауксусной к-той). Г. находят применение в пром-сти, медицине и с. х-ве, напр. для получения сахарных сиропов из крахмала и целлюлозы, осветления и стабилизации соков и виноматериалов, лечения ожогов, заболеваний желудочно-кишечного тракта, тромбозов.Гидролазы широко представлены ферментами желудочно-кишечного тракта (пепсин, трипсин, липаза, амилаза и другие) и лизосомальными ферментами. Осуществляют распад макромолекул, образуя легко адсорбируемые мономеры. Примером подклассов служат группы ферментов, действующие на сложные эфиры, на простые эфиры, на пептиды, на углерод-углеродные связи.
Если рассматривать класс полностью, то в подклассы выделяются группы ферментов, катализирующие гидролиз:
3.1. сложные эфиры
3.2. О-гликозид
3.3.простые эфиры
3.4.пептиды
3.5.непредельные азото-углеродные связи
3.6.ангидридовая кислота
3.7.углерод-углеродные связи
3.8.связи с участием галогена
3.9.связи фосфор-азот
3.10.связи сера-азот
3.11.связи углерод-фосфор
3.12.связи сера-сера
3.13.связи углерод-сера
Среди подподклассов выделяют гидролазы карбоновых кислот(3.1.1.), гидролазы фосфомоноэфиров(3.1.3.)
Исторически названия гидролаз складывались из названия субстрата с окончанием "‑аза" – коллагеназа, амилаза, липаза, ДНК-аза. Наиболее часто встречаются следующие рабочие названия гидролаз:
1. Эстеразы – гидролиз сложноэфирных связей.
2. Липазы – гидролиз нейтральных жиров (триацилглицеролов).
3. Фосфатазы – гидролиз моноэфиров фосфорной кислоты.
4. Гликозидазы – гидролизуют О- и S-гликозидные связи.
5. Протеазы, пептидазы – гидролиз белков и пептидов.
6. Нуклеазы – гидролиз нуклеиновых кислот.
ЭСТЕРАЗА.
Эстеразы — ферменты, катализирующие в клетках гидролитическое расщепление сложных эфиров (англ. esters) на спирты и кислоты при участии молекул воды (гидролиз).Эстеразы принадлежат к классу гидролаз. Они участвуют в реакциях расщепления сложноэфирной связи в органических соединениях.
Классификация
К эстеразам в широком смысле слова относятся: липазы, фосфатазы, сульфатазы и собственно эстеразы. К последним принадлежат многочисленные специфические ферменты: холинэстераза, хлорофиллаза, танназа, пектаза и др.
Биологическая роль
Эстеразы обнаружены у животных, высших растений и микроорганизмов. Так, липаза расщепляет жиры с образованием глицерина и жирных кислот; щелочная фосфатаза гидролизует фосфорные эфиры, нуклеазы — нуклеиновые кислоты.Некоторые ферменты могут действовать за пределами клетки, внутри неё или в составе клеточной мембраны, участвуя в различных типах пищеварения.У животных и человека они присутствуют в соке поджелудочной железы (панкреатическая липаза), в молоке, печени (печёночная липаза), стенках кишечника, крови и других тканях.
ЛИПАЗА.
Липаза (англ. Lipase), иногда Стеапсин (англ. steapsin) — водорастворимый фермент, который катализирует гидролиз нерастворимых эстеров -липидных субстратов, помогая переваривать, растворять и фракционировать жиры.Большинство липаз действует на специфический фрагмент глицеринового скелета в липидном субстрате (A1, A2 или A3).Липаза вместе с желчью переваривает жиры и жирные кислоты, а также жирорастворимые витамины A, D, E, K, обращая их в тепло и энергию.Липопротеинлипаза расщепляет липиды (триглицериды) в составе липопротеинов крови и обеспечивает таким образом доставку жирных кислот к тканям организма.
Классификация
По классификации ферментов липазы относятся к эстеразам.
Применение
Зарегистрирована в качестве пищевой добавки E1104.
ГЛИКОЗИДАЗА.
Гликозил-гидролазы (или гликозидазы) катализируют гидролиз гликозидных связей в молекулах углеводов, приводя к появлению двух более мелких молекул углеводов. Эти ферменты встречаются в клетках почти всех живых организмов. Гликозидазы выполняют множество разнообразных функций: деградация биомассы (например, целлюлозы и гемицеллюлозы), участие в антибактериальной защите организма (например, лизоцим), развитие патогенеза (например, вирусные нейраминидазы), клеточный биосинтез (например, маннозидазы, вовлечённые в созревание N-гликозилированных гликопротеинов). Гликозидазы вместе с гликозилтрансферазами образуют основу биологического аппарата синтеза и разрушения гликозидных связей.
Классификация
Гликозил-гидролазы объединены в КФ 3.2.1 как ферменты, катализирующие гидролиз O- или S-гликозидов. Все гликозидазы имеют номера КФ 3.2.1.x, при этом x может быть от 1 до 165 в зависимости от субстратной специфичности фермента. На основе молекулярного механизма катализируемой ими реакции гликозидазы могут быть разбиты на две группы. Представители одной из них обращают (inverting), а другой — сохраняют (retaining) путём двойного обращения аномерную конфигурацию субстрата у продукта реакции гидролиза[1]. Гликозил-гидролазы также могут быть классифицированы как экзо- или эндо-действующие, в зависимости от того, действуют ли они соответственно на концевой или внутренний моносахаридный остаток в углеводной цепи. Более современные классификации гликозил-гидролаз основаны на сравнении их аминокислотных последовательностей. Такие классификации обладают большой предсказательной силой в отношении возможных биохимических активностей неисследованных ферментов с недавно определёнными последовательностями. Впервые классификация всех известных на тот момент последовательностей гликозидаз была предложена в 1991 году[2]. Близкородственные белки было предложено группировать в семейства. Впоследствии эволюционно родственные семейства стали объединять на более высоком иерархическом уровне в кланы[3]. Такая двухуровневая классификация в настоящее время доступна на сайте CAZy:
ПРОТЕАЗА.
Протеа́зы, протеиназы, протеолитические ферменты — ферменты из класса гидролаз, которые расщепляют пептидную связь между аминокислотами в белках.