9.0. Ферменты

Благодаря процессам роста и деления клетка находится в состоянии непрерывной химической активности. В большинстве случаев эта активность принимает форму химической реакции между ферментом и субстратом, при этом ферменты остаются неизменными, а субстраты превращаются в другие вещества в результате разрыва или образования ковалентных связей.

Некоторые из коферментов («кофакторов») представляют собой неорганические катионы, большинство же является про­стыми органическими молекулами. Однако многие ферменты не нуждаются в коферментах. Органические коферменты синтези­руются либо в данном организме, либо в другом, а затем попадают в первый с пищей. Белковая часть фермента, содер­жащая кофермент, называется апоферментом. К субстратам относится либо сама пища, либо простые молекулы, образую­щиеся из нее под действием разрушающих или синтезирующих ферментов. Известно более 2000 разных ферментов. Многие из них получены в чистом виде с помощью электрофореза или еще более эффективным методом — афинной хроматографией [Dixon, Webb, 1979]. Число ферментов значительно возрастает, если включить в их ряд еще и изоферменты (разд. 4.2). Неко­торые ферменты представлены в клетках лишь несколькими молекулами, другие вообще отсутствуют, но в нужный момент их синтез начинается благодаря наличию соответствующей ин­формации, заключенной в ДНК. В то же время известны и такие ферменты, которые составляют по крайней мере 50% су­хого веса клетки, примером может служить миозин (аденозин- трифосфатаза) в мышечных клетках.

До недавних пор очистка ферментов обычными методами занимала много времени, а выход чистого фермента был неве­лик.

Первым синтетическим ферментом была рибонуклеаза. Ее синтезировали как в растворе, используя классические методы органического синтеза [Hirschmann et al., 1969], так и твердо­фазным методом Меррифилда [Gutte, Merrifield, 1969].

Для установления структуры ферментов наиболее успешно применяют метод рентгеноструктурного анализа. Самые точные результаты были получены с использованием аппаратуры с вы­соким разрешением (до ~0,2 нм), несмотря на то, что это дос­таточно дорого и занимает немало времени даже при наличии самой современной компьютерной техники. Этим методом уда­лось установить строение примерно 100 ферментов.