Классификация ферментов, химические свойства ферментов и механизм их действия.

Ферменты или энзимы (Е) - это специфические белки, содержащиеся во всех клетках организма человека и являющиеся биологическими катализаторами.

По составу ферменты делятся на простые и сложные. Простые ферменты состоят из аминокислот. К ним относятся ферменты желудочно-кишечного тракта – α-амилаза, пепсин, трипсин, липаза и др. Все эти ферменты относятся к 3 классу – гидролаз. Сложные ферменты состоят из белковой части – апофермента и небелковой – кофактора. Каталитически активный комплекс «фермент – кофактор» называется холоферментом. В качестве кофакторов могут выступать как ионы металлов, так и органические соединения, многие из которых являются производными витаминов.

Основой классификации ферментов служит тип катализируемой реакции. Согласно данной классификации ферменты делят на шесть классов:

1. Оксидоредуктазы (катализируют окислительно-восстановительные реакции).

2. Трансферазы (катализируют реакции межмолекулярного переноса атомов, групп атомов, радикалов).

3. Гидролазы (катализируют расщепление внутримолекулярных связей органических молекул с участием воды).

4. Изомеразы (катализируют взаимопревращения оптических и геометрических изомеров).

5. Лиазы (катализируют разрыв связей С-О, С-С, С-N, а также обратимые реакции отщепления различных групп от субстратов негидролитическим путем).

6. Лигазы (катализируют синтез органических веществ из двух исходных молекул с использованием энергии распада АТФ

В организме каждая химическая реакция протекает на определенном энергетическом уровне, при определённой энергии активации. Ферменты снижают энергию активации путем увеличения числа активированных молекул, которые становятся реакционными на более низком энергетическом уровне.

Ферментативная реакция – это многостадийный процесс. На первой стадии происходит сближение и ориентация, а также устанавливается индуцированное комплементарное соответствие между ферментом и субстратом, в результате образуется фермент-субстратный комплекс (ЕS).

На второй стадии возникает напряжение и деформация субстрата, в результате чего происходит сдвиг электронной плотности, изменение степени поляризации, связи в молекуле субстрата деформируются и легко распадаются. В процессе образования фермент-субстратного комплекса достигается переходное состояние, характеризующееся низкой энергией активации, в результате чего образуется новый продукт, а после его диссоциации фермент возвращается в исходное состояние.

Ферменты молока.

В состав молока и ходят многочисленные ферменты, из которых изучено более 20. Они относятся к различным фракциям белка. Ферменты молока синтезируются из элементов крови, лейкоцитов или альвеолярных клеток вымени. Среди оригинальных ферментов молока следует различить ферменты, образующиеся в выдоенном молоке вследствие жизнедеятельности микроорганизмов.

Все ферменты — белковые вещества или вещества, содержащие белковые компоненты.

1. Гликозидазы: амилазы, лактазы. Лактаза – регулирует расщепление молочного сахара

2. Эстеразы. К ним относятся липазы и фосфатазы.

· Липазы расщепляют триглицериды на глицерин и жирные кислоты. Их содержание в молоке повышается при мастите и к концу лактации (горький вкус).

· Фосфатазы расщепляют эфиры фосфорной кислоты.

3. Оксиредуктазы. К ним относятся ксантоксидаза и пероксидазы.

· Ксантоксидаза (фермент Шардингера).

· Пероксидазы. В 1 л молока содержится около 100 мг пероксидаз. Предполагают, что в молоке имеется множество форм пероксидаз. Пероксидазы молока гидрируют с перекисью водорода и другими пероксидазами, в то же время они дегидрируют с производными фенола и переходят в хиноны. Пероксидазы теряют активность при температуре выше 80°С.

4. Каталаза. Этот фермент катализирует реакцию расщепления перекиси водорода (Н2О2) на воду и кислород. Каталаза в отличие от пероксидазы не реагирует с другими перекисями. Содержание фермента увеличивается в молозиве и в молоке коров, больных маститом. Каталаза образуется в результате жизнедеятельности лейкоцитов. Поэтому обнаружение ее в молоке может служить для диагностики мастита у коров (каталазная проба по Роедеру).

5. Протеиназы. Специфические протеиназы молока входят в состав фракции казеина. Протеолитическая активность особенно высока в молозиве.

6. Синтетаза лактозы. Он является микросомным ферментом молока и катализирует синтез лактозы.

7. Лизоцим. Содержится в небольшом количестве. Этот лизоцим по содержанию фракций отличается от лизоцима яичного белка. Он причастен к бактерицидной активности молока.