ЭНЗИМОЛОГИЯ

ЭНЗИМОЛОГИЯ (энзим[ы] + греческий logos учение) — раздел биохимии, посвященный изучению строения, механизма каталитического действия и молекулярной структуры ферментов. Энзимология занимается решением проблемы очистки и препаративного выделения ферментов (см.), их классификацией, изучением кинетики ферментативного катализа (см. Кинетика биологических процессов), специфичности, ингибирования и активации ферментов, исследованием их кофакторов (см. Коферменты), а также процесса биосинтеза ферментов, их биологии, практического применения, в том числе для энзимодиагностики (см. Ферменты) и энзимотерапии (см.). Энзимология тесно связана с химией (см.), физической химией (см.), биоорганической химией, биофизической химией (см.), молекулярной биологией (см.), микробиологией (см.), генетикой (см.), фармакологией (см.), токсикологией (см.), физиологией (см.), биофизикой (см.), биотехнологией (см. т. 29, доп. материалы) и хим. технологией.

Этапы развития энзимологии. Началом научной энзимологии можно считать исследования Э. Бухнера и М. М. Манассеиной, которые экспериментально доказали химическую природу ферментов. Важной вехой становления энзимологии явилась разработка в начале 20 века основ ферментативной кинетики. Анри (V. Henri), Михаэлисом (L. Michaelis) и Ментен (М. L. Menten) было высказано предположение, что на начальной стадии ферментативной реакции между ферментом и субстратом образуется промежуточный фермент-субстратный комплекс и создана математическая модель этого процесса. Следующий этап развития энзимологии связан с выдвижением Э. Фишером гипотезы о структурном соответствии фермента молекуле субстрата, лежащем в основе субстратной специфичности ферментов. По мнению Э. Фишера, фермент подходит к своему субстрату, как ключ к замку. Эти представления были дополнены в 60-е годы 20 века гипотезой Кошленда (D. E. Kosh-land) о влиянии субстрата, сорбирующегося в активном центре фермента, на структуру самого фермента (так называемое индуцированное соответствие).

Переломный момент в истории энзимологии наступил в конце 20-х годов 20 века, когда впервые удалось получить в кристаллическом состоянии ферменты уреазу (см.) и пепсин (см.) и доказать, что ферменты являются белками (см.). В дальнейшем было установлено, что молекулы многих ферментов состоят из двух компонентов — белка и небелковой простетической труппы, роль которой в ряде случаев играют производные тех или иных витаминов (см.). Начиная с 50— -60-х годов 20 века была расшифрована пространственная структура молекул большого числа ферментов, а в 1969 году впервые осуществлен химический -синтез фермента рибонуклеазы (см.).

Первой попыткой систематизации названий ферментов явилось предложение Дюкло (E. Duclaux, 1898) добавлять окончание «-аза» к слову или части слова, обозначающего субстрат, на который данный фермент действует, за исключением традиционно сложившихся названий пищеварительных ферментов, оканчивающихся на «-ин» — трипсин (см.), пепсин (см.) и ряд других. В 60— 70-х годы 20 века была разработана новая номенклатура и классификация ферментов (более 2 тысяч наименований). Все ферменты в соответствии с этой классификацией были разделены на 6 основных классов в следующей последовательности: оксидоредуктазы (см.), трансферази (см.), гидролазы (см.), лиазы, изомеразы (см.) и лигазы (синтетазы).

Энзимология и медицина. Недостаточность тех или иных ферментов вызывает в организме отклонения от физиологической нормы, получившие название энзимопатии <(см.). Энзимопатии по предложению А. А. Покровского делят на: 1) наследственные, при которых синтез какого-либо фермента не происходит вообще или протекает с недостаточной интенсивностью или фермент синтезируется неактивным, потому что нарушено образование активного фермента из его профермента либо холофермента из ферментного белка (апофермента) и простетической группы (кофермента) и т. д.; 2) токсические, возникающие при избирательном ингибировании отдельных ферментов, при специфическом экзогенном избирательном торможении биосинтеза отдельных ферментов или общем угнетении биосинтеза белков; 3) алиментарные, развивающиеся при витаминной недостаточности (см.), нехватке белка, микроэлементов или при несбалансированном питании (см. Питание); 4) энзимопатии, вызванные нарушением нейрогуморальной регуляции; 5) энзимопатии, связанные с нарушением внутриклеточной организации ферментативных процессов.

Величина активности ряда ферментов (около 40) в крови, моче, фибробластах, эритроцитах и др. является важным диагностическим тестом. Изменение активности ферментов при патологических состояниях может быть либо причиной заболевания (энзимопатия), либо его следствием. Кроме того, многие ферменты используются как химические реактивы для определения составных частей тканей и жидкостей организма, например, уреазу применяют при количественном определении мочевины (см.), глюкозооксидазу — для определения глюкозы в моче и крови (см. Городецкого методы), холинэстеразу (см.) используют для определения остаточных количеств фосфорорганических соединений (см.), в том числе и в биологических субстратах.

Ферменты все шире применяют в качестве лекарственных средств. Энзимология изучает их фармакологические свойства, разрабатывает методы иммобилизации ферментов на нейтральных носителях и др. В фармакотерапии (см.) возрастает роль ферментных препаратов на основе иммобилизованных ферментов (стрептокиназы, стрептодеказы и др.), а также ферментов, вводимых в организм с помощью липосом. Ферментные препараты (см.) используют для возмещения дефицита ферментов при заместительной терапии; например, при некоторых формах гастрита (см.) назначают пищеварительные ферменты желудка и поджелудочной железы. Протеолитические ферменты (см. Пептид-гидролазы) применяют при лечении гнойно-воспалительных заболеваний или тромбозов. Однако при лечении наследственных энзимопатий (см. Наследственные болезни) ферментные препараты пока неэффективны.

В нашей стране и за рубежом курсы по энзимологии читают в университетах и медицинских институтах на кафедрах биохимии, физиологической химии и физиологии. Работы по проблемам энзимологии публикуют во всех периодических изданиях по биохимии, молекулярной биологии, физике, физической химии, биофизике и др.

Библиогр.: Введение в прикладную энзимологию, под ред. И. В. Березина и К. Мартинека, М.,1982; Вилкинсон Д. Принципы и методы диагностической энзимологии, пер. с англ., М., 1981; Диксон М. и Уэбб Э. Ферменты, пер. с англ., М., 1982; КретовичВ.Л. Введение в энзимологию, М., 1974; Мосс Д. У. и БаттервортП. Дж. Энзимо логия и медицина, пер. с англ., М., 1978; Номенклатура ферментов, пер. с англ., под ред. А. Е. Браунштейна, М., 1979; Розенгарт В. И. Ферменты— двигатели жизни, JI., 1983.

Е. В. Розенгарт.


Популярные статьи

Источник: Большая Медицинская Энциклопедия (БМЭ), под редакцией Петровского Б.В., 3-е издание

Поделиться: