Строение ферментов

Предшествующим событием при выполнении любой биологической функции белка является связывание его с другим соединением – субстратом. При связывании проявляется одно из важнейших свойств фермента – его специфичность. Для связывания необходимы контакт субстрата с активным центром фермента – контактной поверхностью белка, образованной несколькими специфическими R -группами аминокислот, расположенных определенным образом в пространстве.

Ферменты подразделяют на две группы:

1. Однокомпонентные, состоящие только из белковой молекулы;

2. Двухкомпонентные, в состав которых кроме белковой входит небелковая (непептидная) часть.

Коферменты – это органические вещества, обычно не аминокислотной природы. Они участвуют в переносе функциональных групп субстрата – атомов водорода, ацетила, аминогруппы и др. Фермент, содержащий кофермент, называют холоферментом, а белковую часть его – апоферментом или фероном. Отвечает за специфичность ферментов (каталаза и пероксидаза). Небелковая – агон или простетическая группа. Отвечает за активность фермента. Если простетическая группа отделяется от белка, она носит название кофермента. Реакция образования холофермента обратима:

Кофермент + Апофермент «Холофермент

Коферменты, как правило, входят в состав активного центра фермента.

Коферменты в своем составе содержат витамины и не могут синтезироваться организмом человека и животных. У ряда ферментов коферментами являются витамины В₁, В₂, В₆, В₁₂, РР, биотин, пантотеновая кислота и некоторые другие.

Рассмотрим в качестве примера фермент пируватдекарбоксилазу. Это типичный двухкомпонентный фермент, катализирующий расщепление пировиноградной кислоты на диоксид углерода и ацетальдегид:

Химическая природа активной группы пируватдекарбоксилазы представляет собой соединение молекулы тиамина – витамина В₁ и двух молекул фосфорной кислоты. Эта активная группа – тиаминпирофосфат, соединяясь со специфическим белком, образует фермент пируватдекарбоксилазу.

Витамин В₂ (рибофлавин) входит в состав флавинмононуклеотида (FMN) и флавинадениндинуклеотида (FAD), которые являются коферментами аэробных дегидрогеназ. Витамин РР (амид никотиновой кислоты) – составная часть коферментов анаэробных дегидрогеназ: NAD⁺ (никотинамид-адениндинуклеотида) и NADР⁺ (никотинамидадениннукле-отидфосфата).

Коферменты термостабильны, а белковая часть фермента (апофермент) термолабильна и легко денатурирует при неблагоприятных внешних воздействиях.

В состав активного центра многих ферментов входят гидроксильные группы аминокислоты серина, карбоксильные группы аспарагиновой и глутаминовой кислот, аминные группы аминокислоты лизина, сульфгидрильные группы аминокислоты цистеина.