Вопрос рациональной классификации ферментов достаточно труден.
Построить классификацию на основе химического строения, как это обычно
принято в органической химии, невозможно, поскольку лишь для незначительной
части ферментов установлено химическое строение. Кроме того ситуация
осложняется тем, что для ферментов, являющихся сложными белками (см. часть I,
стр. 67, 68), характерно существование изоферментов. Изоферменты – это
ферменты, катализирующие одну и ту же реакцию, но отличающиеся друг от
друга по строению и физико-химическим свойствам.
Специфическим признаком, отличающим один фермент от другого, является
лишь катализируемая ферментами химическая реакция. Этот классификационный
признак и положен в основу систематической классификации ферментов, которая
утверждена Комиссией по ферментам Международного биохимического союза
(IUBМВ) в 1961 году. Вместе с этим продолжают применяться и тривиальные
(рабочие) названия, которые, как правило, короче и поэтому более
употребительны.
Систематическая классификация учитывает реакционную и субстратную
специфичность ферментов. Все ферменты включены в «Каталог ферментов» под
своим классификационным номером (КФ), состоящим из четырех цифр. Первая
цифра КФ указывает на принадлежность фермента к одному из шести главных
классов, в зависимости от типа реакции. Внутри каждого класса ферменты
подразделяются на подклассы в зависимости от типа субстрата (вторая цифра
КФ), а подклассы в свою очередь подразделяются на подподклассы в
зависимости от типа кофермента, реагента или особенностей реакции (третья
цифра КФ). Четвертая цифра указывает порядковый номер фермента в пределах
данного подподкласса.
Итак, все ферменты разделяют на следующие 6 классов в зависимости от
типа реакции:
1. Оксидоредуктазы, катализирующие окислительно-восстановительные реакции.
2. Трансферазы, катализирующие реакции межмолекулярного переноса
различных химических групп и остатков.
3. Гидролазы, катализирующие реакции гидролиза внутримолекулярных связей.
4. Лиазы (синтазы), катализирующие расщепление или образование
связи без участия окисления или гидролиза
5. Изомеразы, катализирующие реакции изомеризации.
6. Лигазы (синтетазы), катализирующие реакции присоединения,
сопряженные с разрывом макроэргической связи в АТФ или ГТФ, ЦТФ, УТФ,
ТТФ.
Внутри каждого класса ферменты разделяются на подклассы в зависимости
от типа субстрата, с которым они взаимодействуют. Например, оксидоредуктазы
(класс 1) подразделяют на подклассы в зависимости от типа субстрата,
действующие на:
1.1. CH-OH группу доноров;
1.2. альдегидную или кетонную группу доноров;
1.3. CH-СH группу доноров;
1.4. CH-NH2 группу доноров;
1.5. CH-NН группу доноров;
1.6. НАДH или НАДФН в качестве доноров;
1.8. содержащие серу группы доноров;
1.9. гем-содержащие доноры;
1.10. дифенолы в качестве доноров;
1.11. пероксид водорода в качестве акцептора;
1.13. один донор с включением молекулярного кислорода;
1.14. два донора с включением молекулярного кислорода;
1.15. супероксидные радикалы в качестве акцептора;
1.17. СН2 группу доноров;
1.18. ферредоксин в качестве донора.
Трансферазы (класс 2) разделяют на подклассы в зависимости от природы
переносимой группы на переносящие:
2.1. одноуглеродные фрагменты;
2.2. альдегидные и кетоостатки;
2.3. ацильные группы;
2.4. гликозильные группы;
2.5. неметильные алкильные и арильные группы;
2.6. азотсодержащие группы;
2.7. фосфорсодержащие группы.
Гидролазы (класс 3) делятся на подклассы по типу гидролизуемой связи на
катализирующие гидролиз:
3.1. сложных эфиров;
3.2. О-гликозидов;
3.3. простых эфиров;
3.4. пептидов;
3.5. не пептидных азот-углеродных связей;
3.6. ангидридов кислот;
3.7. углерод-углеродных связей.
Лиазы (класс 4) делят на подклассы в зависимости от природы разрываемой
связи на:
4.1. углерод-углерод лиазы;
4.2. углерод-кислород лиазы;
4.3. углерод-азот лиазы;
4.4. углерод-сера лиазы;
4.5. фосфор-кислород лиазы.
Изомеразы (синтазы) (класс 5) делятся по типу изомеризации на:
5.1. рацемазы и эпимеразы;
5.2. цис-транс изомеразы;
5.3. внутримолекулярные оксидоредуктазы;
5.4. внутримолекулярные трансферазы.
Лигазы (синтетазы) (класс 6) в зависимости от типа образующейся связи
делятся на катализирующие образование связи:
6.1. углерод-кислород;
6.2. углерод-сера;
6.3. углерод-азот;
6.4. углерод-углерод;
6.5. фосфор-кислород.
Подклассы в свою очередь разделяют на подподклассы, детализирующие
природу катализируемой реакции.