| 8695912 9216 5224 943 1стициды для борьбы с вредными насекомыми, клещами и т. д. и сорняками. Иногда термин "Ф. я." применяют для обозначения ферментов, входящих в состав ядов змей, пчёл, скорпионов и др. и разрушающих клетки крови или др. тканей человека и животных.
ФЕРМЕНТОПАТИИ, энзимопатии, заболевания, обусловленные врождённым дефектом обмена веществ вследствие ферментных нарушений; относятся к группе наследственных заболеваний. В основе Ф. лежат различные виды нарушений (полное отсутствие фермента, снижение его активности, отсутствие или неправильный синтез кофермента и др.), последствия к-рых в виде определённых аномалий обмена в-в и определяют в каждом случае специфику клинич. картины Ф. Напр., аномалии углеводного обмена могут проявляться в виде сахарного диабета, галактоземии; жирового обмена - в виде болезней Тей-Сакса, Нимана-Пи-ка; аминокислотного обмена - в виде алкаптонурии, альбинизма и т. п. Известно ок. 500 видов Ф. Многие из них отличаются полиморфизмом и т. н. гетерогенностью, к-рая заключается в том, что аномалии различных генов, регулирующих взаимодействие ферментов, могут иметь идентичные проявления, т. к. ферменты, контролирующие разные биохим. реакции, нередко дают одинаковый конечный результат метаболизма. Большинство Ф. передаётся по аутосомно-рецессивному типу наследования. Нек-рые Ф. могут быть выявлены с помощью экспресс-методов в первые дни жизни ребёнка, напр. фенилкетонурия. Во многих случаях ранняя диагностика Ф. позволяет нормализовать обмен веществ с помощью специально подобранной диеты, введения в организм недостающего вещества (заместительная терапия), гормонов или удаления избытка продуктов метаболизма, нарушающего обмен веществ. Перспективен также метод внутриутробной диагностики (изучение культивируемых клеток околоплодной жидкости, реже - прямое исследование её). В профилактике Ф. возрастает роль медико-генетической консультации (см. также "Молекулярные болезни", Молекулярная генетика).
Лит.: Бадалян Л. О., Таболин В. А., Вельтищев Ю. Е., Наследственные болезни у детей, М., 1971; Xаррис Г., Основы биохимической генетики человека, пер. с англ., М., 1973; Но well R. R., Moore Ch. M., Prenatal diagnosis in the prevention of genetic disease, "Texas medicine", 1974, v. 70, № 5, p. 77 - 84.
ФЕРМЕНТЫ (от лат. fermentum - закваска), энзимы, специфические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. Почти все био-химич. реакции, протекающие в любом организме и в своём закономерном сочетании составляющие его обмен веществ, катализируются соответствующими Ф. Направляя и регулируя обмен веществ, Ф. играют важнейшую роль во всех процессах жизнедеятельности.
Как всякие катализаторы, Ф. снижают энергию активации, необходимую для осуществления той или иной хим. реакции, направляя её обходным путём- через промежуточные реакции, к-рые требуют значительно меньшей энергии активации. Так, реакция АБ->А + Б в присутствии Ф. идёт след. образом: АБ + Ф->АБФ и далее АБФ->БФ + А и БФ->Б + Ф. Напр., для осуществления реакции гидролиза дисахарида сахарозы, в результате к-рого образуются глюкоза и фруктоза, без участия катализатора требуется 32 000 кал (1 кал = = 4,19 дж) на моль сахарозы. Если же реакция катализируется Ф. р-фруктофу-ранозидазой, то необходимая энергия активации составляет всего 9400 кал. Подобное понижение энергии активации под влиянием Ф.- следствие перераспределения электронных плотностей и нек-рой деформации молекул субстрата, происходящей при образовании промежуточного соединения - фермент-субстратного комплекса (АБФ). Эта деформация, ослабляя внутримолекулярные связи, приводит к понижению необходимой энергии активации и, следовательно, ускоряет течение реакции (см. Катализ, Ферментативный катализ).
История изучения ферментов. В 1814 рус. химик К. Г. С. Кирхгоф открыл ферментативное действие водных вытяжек из проросшего ячменя, расщеплявших крахмал до сахара. Можно считать, что эти работы положили начало энзимологии (ферментологии) как самостоятельному разделу биол. химии. В 1833 франц. химиками А. Пайеном и Ж. Персо впервые был выделен из солода препарат фермента амилазы, что способствовало развитию препаративной химии Ф. В сер. 19 в. разгорелась дискуссия о природе брожения между Л. Постером, с одной стороны, и Ю. Либихом, П. Э. М. Бертло и К. Бернаром - с другой. Опираясь на свои классич. работы, Пастер развивал представление о том, что брожение вызывается лишь живыми микроорганизмами и что процесс брожения неразрывно связан с их жизнедеятельностью. Либих и его сторонники, отстаивая хим. природу брожения, считали, что оно является следствием образования в клетках микроорганизмов растворимых Ф., подобных выделяемой из солода амилазе. Однако все попытки выделить из разрушенных дрожжевых клеток растворимый Ф., способный вызвать брожение, не удавались. Дискуссия Либиха и Па-стера о природе брожения была разрешена в 1897 Э. Бухнером, к-рый, растирая дрожжи с инфузорной землёй, выделил из них бесклеточный растворимый ферментный препарат (названный им зимазой), вызывавший спиртовое брожение. Открытие Бухнера утвердило материалистич. понимание природы брожений и имело большое значение для дальнейшего развития как энзимологии, так и всей биохимии.
В нач. 20 в. Р. Вильштеттер с сотрудниками стал широко применять для выделения и очистки Ф. метод адсорбции (впервые предложен А. Я. Данилевским для разделения Ф. поджелудочной железы). Работы Вильштеттера, имевшие большое значение для характеристики свойств отдельных Ф., привели вместе с тем к принципиально неправильному выводу, что Ф. не принадлежат ни к одному из известных классов органич. соединений. Выдающимся успехом в выяснении хим. природы Ф. были исследования амер. биохимиков Дж. Самнера, выделившего в 1926 в кристаллич. виде Ф. уреазу из семян канавалии, и Дж. Нортропа, получившего в 1930 кристаллы протеолитического Ф. пепсина. Работы Самнера и Нортропа указали путь получения высокоочищенных кристаллич. препаратов Ф. и вместе с тем неопровержимо доказали белковую природу Ф.
С сер. 20 в. благодаря развитию методов физ.-хим. анализа (гл. обр. хроматографии) и методов белковой химии расшифрована первичная структура мн. Ф. Так, работами амер. биохимиков С. Мура, У. Стайна и К. Анфинсена показано, что Ф. рибонуклеаза из поджелудочной железы быка представляет собой полипе-птидную цепочку, состоящую из 124 аминокислотных остатков, соединённых в 4 местах дисульфидными связями.
С помощью рентгеноструктурного анализа расшифрована вторичная и третичная структура ряда Ф. Так, методом рентгеноструктурного анализа англ. учёный Д. Филлипс в 1965 установил трёхмерную структуру Ф. лизоцима. Показано, что мн. Ф. обладают также четвертичной структурой, т. е. их молекула состоит из неск. идентичных или различных по составу и структуре белковых субъединиц (см. Биополимеры).
Общая характеристика ферментов. Все Ф. разделяются на две большие группы: однокомпонентные, состоящие исключительно из белка, и двухкомпонентные, состоящие из белка, наз. апоферментом, и небелковой части, нач. простетической группой. Апофермент двухкомпонентных Ф. наз. также белковым носителем, а простетическую группу - активной группой. Благодаря работам О. Вар-бурга, А. Теорелля, Ф. Линена, Ф. Лип-мана и Л. Лелуара установлено, что про-стетические группы мн. Ф. представляют собой производные витаминов или нук-леотидов. Т. о. была открыта важнейшая функциональная связь между Ф., витаминами и нуклеотидами, являющимися строительными "кирпичиками" нуклеиновых к-т.
Примером двухкомпонентного Ф. является пируватдекарбоксилаза, катализирующая расщепление пировиноградной кислоты на двуокись углерода и уксусный альдегид: СНзСОСООН-> ->СН3СНО + СО2. Про-стетич. группа пируват-декарбоксилазы (тиа-минпирофосфат) образована молекулой тиами-на (витамина B1) и двумя остатками фосфорной кислоты. Про-стетические группы ряда важных окислительно-восстановительных Ф. -дегидро-геназ содержат производное амида никотиновой к-ты (ниацина), или же рибофлавина (витамина В2); в состав простетич. группы т. н. пиридоксалевых ферментов, катализирующих перенос аминогрупп (-NH2) и декарбоксилирование и ряд др. превращений аминокислот, входит пиридоксальфосфат - производное витамина Be; активная группа Ф., катализирующих перенос остатков различных органич. к-т (напр., ацетила СН3СО-), включает витамин пантотеновую кислоту. К двухкомпонентным, Ф. относятся также важные окислительные Ф.- каталаза (катализирует реакцию разложения перекиси водорода на воду и кислород) и пероксидаза (окисляет перекисями различные соединения, напр. полифенолы с образованием соответствующего хинона и воды). Каталитич. действие этих Ф. может быть воспроизведено с помощью ионов трёхвалентного железа. Эти ионы обладают, однако, очень малой каталитич. активностью, к-рая может быть усилена, если атом железа входит в состав гема. Хотя гем обладает уже значит. каталазным действием, его каталитич. активность всё же в неск. миллионов раз меньше активности каталазы, в к-рой гем в качестве простетич. группы этого Ф. связан со специфич. белком. Гем обладает также слабым пероксидазным действием, однако это действие проявляется в полной мере только после соединения г |
