ФЕРМЕНТЫ

ФЕРМЕНТЫ (син. энзимы; франц. диастазы), биол. агенты, катализирующие большинство хим. реакций, лежащих в основе жизнедеятельности клетки и организма. Ряд характерных свойств — термолябильность, специфичность действия, высокая каталитическая эффективность, коллоидный характер и сложное, в большинстве случаев еще не выясненное хим. строение—в своей совокупности позволяет б. или м. четко отграничить ферменты от других, небиологических катализаторов. Первые с незапамятных времен известные человечеству ферментативные процессы—это брожение (см.). Само название «фермент» происходит от лат. fermen-tatio и обозначает агент, вызывающий ферментацию. Значительно позднее внимание было обращено на другую категорию ферментативных процессов, не обладающих характерным для брожения бурным характером течения и образованием газа,—это процессы гидролиза (см.) сложных органических соединений—белков, жиров, углеводов. Растворение белков желудочным соком описал в 1783 г. Спалланцани (Spallanzani), осахаривание крахмала солодом—Кирхгоф (Kirchhoff) в 1815 г. Лишь после работ Берцелиуса и Мичерлиха (Berzelius, Mitscherlich), создавших понятие о катализе (см.) и катализаторах, стало возможным говорить о Ф. как нек-рых хим. субстанциях биол. происхождения, обладающих типичными свойствами катализаторов. Первым шагом к выделению такой субстанции в хотя бы до нек-рой степени изолированном состоянии было получение Пайеном и Персо (Payen, Persoz) (1833 г.) препарата, осахаривающего крахмал,—Ф. из солода (так наз. диастазы), путем осаждения вытяжки из солода спиртом. Полученный сухой препарат при растворении обнаруживал ферментативные свойства исходного экстракта. Вскоре был получен пепсин из желудочного сока Шван-ном (Schwann, 1836 г.), а затем и ряд других Ф. В этот период уже наметились две категории Ф.: растворимые (напр. содержащиеся в слюне, желудочном соке, экстракте солода и т. д.) и нерастворимые, например дрожжевая масса. С развитием клеточной теории, когда выяснилось, что дрожжи представляют собой одноклеточные ми- . кроорганизмы, возникло подразделение ферментов-наорганизованныеинеорганизованные (по французской терминологии: ферменты и диастазы). Представление о существовании организованных ферментов получило свое полное развитие в работах Пастера (Pasteur). Все сделанные им попытки воспроизвести процесс брожения в отсутствии живых дрожжевых клеток, выделив: напр. из них действующее начало путем экстрагирования, как выделяли осахаривающий фермент из солода, оканчивались неудачей. Отсюда, Пастер пришел к выводу, что такие процессы,, какброжение.вызываютсяне какими-либо определенными веществами, ферментами, а являются результатом совокупности процессов жизнедеятельности дрожжевой клетки: мы имеем дело не с действием хим. агентов, а с функцией живой, организованной материи. Диаметрально противоположную точку зрения занял Ли-бих (Liebig), категорически отрицавший роль живых клеток в брожении. Либих утверждал, что наступающее при брожении разложение? сахара вызывается не деятельностью живых дрожжей, а разложением отмирающих клеток.. Либих указывал на то, что если в дрожжевой клетке существует растворимый Ф., разлагающий сахарозу на смесь глюкозы и фруктозы, тс-почему нельзя предположить, что она содержит фермент, разлагающий глюкозу на спирт и углекислоту? То, что не удалось Пастеру и ря-ДУ других исследователей, было осуществлено Бухнором (Buchner), к-рый высоким давлением извлек из дрожжей сок, не содержавший жизнеспособных клеток и тем не менее быстро сбраживающий сахар. Этим было установлено, что брожение обусловливается не всем интегральным процессом жизнедеятельности клетки, как учил Пастер, а действием содержащегося и клетке ферментного комплекса—«зимазы», могущего быть отделенным от клетки и сохраняющим при этом свою активность. Представлена» о том, что проявления жизнедеятельности клетки являются результатом действия б. или м. сложной совокупности ферментов, как полагал. Либцх, с момента открытия Бухнера прочно укоренилось в науке, и попытки отрицать возможность бесклеточного брожения (Костычев). неизменно опровергались. Этим было снято противопоставление между неорганизованными и организованными ферментами, или так наз. энзимами (Kuhne). Термины «фермент» и «энзим»-являются в наст, время полными синонимами и употребляются один наряду с другим. Можно лишь говорить об эндо- и экзоэнзимах: последние свободно выделяются, сецернируют-ся клеткой наружу, первые же в норме не проникают через клеточную оболочку, но могут быть освобождены от прочих составных частей клетки после разрушения ее структуры. Примером экзоэнзимов могут служить все ферменты пищеварительного тракта; эндоэнзимаыи являются ферменты, входящие в комплекс зимазы, эндотриптаза дрожжей и т. д. Отдельные-Ф., или даже известная часть общего количества того или иного фермента могут обнаружи- «27 вать различной прочности связь со структурными элементами клетки. Соответственно это-^гму Вильштеттер (Willstatter) в последнее время предлагает различать между лиоэнзимами, находящимися в клетке в свободном, растворенном или лишь слабо связанном (напр. ад-сорпционно) состоянии, и десмоэнзимами, прочно связанными с теми или иными составными -частями клетки; эти Ф. могут быть получены свободными лишь после достаточно глубокой дезинтеграции соответствующих компонентов клеточного вещества. Номенклатура отдельных Ф. строится в наст, время по принципу, предложенному Дюкло (Duclaux); все названия Ф. характеризуются окончанием «аза», прибавляемым к корню слова, указывающего либо на вещество, на ■к-рое действует Ф. (амилаза для действующего на- крахмал—amylum; протеиназа—для действующего на протеины, и т. п.), или на процесс, вызываемый данным Ф. (оксидазы—вызывающие окисление, гидролазы—вызывающие гидролиз, и т. п.). В ряде случаев сохранились наименования, данные «ще до введения указанной рациональной номенклатуры, как например «пепсин», «трипсин» «диастаза», «птиалин» и т. п. Они удерживаются по исторической традиции и иногда сохраняются лишь как удобное обозначение для объединяемых физиол. моментами совокупностей •Ф. (напр. трипсин—ряд протеаз, содержащихся в панкреатическом соке; зимаза— весь комплекс Ф. брожения). Классификация •Ф. строится по тем же признакам, что и указанная выше номенклатура, т. е. а) по характеру действия и б) по характеру субстратов, т. е. веществ, на которые действие Ф. направлено. По их действию Ф. разбиваются на две большие группы: гидролитические ферменты (см.) и десмолазы (см.). Первые обусловливают гидролитическое расщепление высокомолекулярных веществ (белков, жиров, углеводов) на их первичные структурные элементы, разрывая при этом связи между атомами С и О (в жирах и полисахаридах) или между С и N (в белках и пептидах) и не нарушая связей С—С, т. е. не затрагивая •собственно углеродный скелет органической молекулы. Это как правило—реакции с ничтожным энергетическим эффектом. Они доминируют в процессах пищеварения, в структурном обмене клетки и играют подготовительную роль в обмене энергетическом. Под десмола-зами следовало бы при буквальном применении термина понимать Ф., обусловливающие •фактический разрыв углеродных связей, как напр. при распаде молекулы гексозы на трех-углеродиые соединения или при декарбокеи-л.ировании (см.). Однако практика привела к тому, что в группу десмолаз относят не только эти ферменты, но и все те, которые, яе вызывая самого разрыва связей С-—С, непосредственно подготовляют его или про- должают дальше, словом весь комплекс Ф. конечного распада. К числу процессов, катализируемых десмолазами, относятся все важнейшие процессы энергетического обмена клетки, в первую очередь разнообразные окисли-тедьно-восстановитедьные процессы. Эту классификацию нельзя признать совершенной и не всегда она может быть последовательно проведена; неясен напр. вопрос о том, в какую группу отнести Ф., катализирующие такие гидролитические процессы, к-рые протекают с высоким энергетическим эффектом и служат важными источниками энергии в клетке (напр. распад фосфагена, превращения аденил-пирофос-форной к-ты и т. д.); по биол. функции эти Ф. можно было бы отнести к десмолазам, тем более, что нек-рые из перечисленных превращений сами входят как звенья в цепь процессов десмолиза, по характеру же реакции их следует отнести к гидролазам. В приводимой таблице дана в схематической форме основная классификация Ф., их-главные группы и важнейшие отдельные представители. Ферменты А. Гидролазы Б. Десмолазы I. Эетеразы I. Зимазы Липазы, собственно эетеразы, тан- а) Дрожжевая (спиртового наза, хлорофиллаза и др. брожения) II. Карбогидразы б) Животная (гликолитический 1. Днсахаразы ферментный комплекс) а- и 3-глюкозидазы а- и р-галактозидазы Их компоненты: гексокипаза, зимогексаза, мутазы, карОо- а-фруктозидаза ксилаза, карболигаза Сахараза, мальтаза, лактаза и др. II. Оксидо-редуказы 2. Полиазы (полисахаразы) 1. Анокситропные дегидразы (оки- Амилаза, инулиназа, целлюлаза слительно - восстановительные и др. ферменты, действующие без 3. Глюкозидазы участия кислорода, син.: гид- Эмульсин и др. рокиназы, редоксазы, дегидро- III. Протеазы геназы, дегидразы) 1. Протеипазы 2. Окситропные дегидразы (окис- а) Непсиназы (пепсин) ления кислородом) 0) Триптазы (трипсин) Дыхательные ферменты Вар- в) Папаиназы (папайи, катепсин) бурга, оксидазы, феяолазы, 2. Пептидазы пероксидазы Дипептидазы, полипептидазы 3. Каталаза IV. Аммдазы Уреаза, гистозим, аргиназа и др. Обнаружение и количественный учет ферментов. За единичным пока исключением для большинства Ф. неизвестно каких-либо специфических признаков (хим. реакции или физ. свойства), к-рые могли бы служить для их качественного обнаружения; единственным таким признаком является лишь сама их каталитическая активность. Только по наличию или отсутствию соответствующего действия приходится заключать о том, имеется ли данный Ф. в исследуемом материале или нет. При этом отрицательный результат не может быть доказательным, т. к. всегда существует возможность, что фактически имеющийся в наличии Ф. по тем или иным причинам может оказаться временно лишенным способности проявлять свое действие. Все обычные способы количественного учета Ф. тоже основаны па измерении их действия: о количестве Ф. судят по интенсивности его действия, допуская, что между ними существует прямая пропорциональность. Это допущение справедливо лишь с весьма большими ограничениями. При всех измерениях такого рода необходимо учитывать, что определяется не количество, а активность Ф.; последняя может колебаться в весьма широких пределах, и одно и то же «30 количество ферментов в зависимости от ряда внешних условий может дать совершенно различный эффект. Отсюда обязательным требованием является возможное уравнивание всех влияющих на активность Ф. факторов (t°, активная реакция среды, концентрация всех компонентов; в иных случаях применяется «уравнительное активирование» прибавлением специальных активаторов и т. д.)- Но и при этих условиях лишь в границах определенных количественных соотношений между Ф. и субстратом сохраняется линейная зависимость между количеством Ф. и величиной вызываемого им эффекта. В других случаях эта зависимость может приобретать весьма сложный характер (ср. Борисова правило). Измеряемые по действию количества Ф. не могут быть выражены в абсолютных мерах (граммы, моли), и приходится прибегать к условным единицам. Так как действие Ф. заключается в ускорении определенного процесса, а характеристикой скорости химического превращения служит константа скорости реакции, то наиболее совершенным методом количественного учета фермента должно являться определение константы скорости катализируемой им реакции. Обычно однако пользуются более простыми приемами для суждения о скорости реакции. За критерий берут или количество субстрата, разложенное за определенный промежуток времени, или, что предпочтительнее (но сложнее),—время, необходимое для превращения определенного количества субстрата; или наконец количество испытуемого ферментного материала, осуществляющее превращение определенного количества субстрата за определенный промежуток времени («принцип убывающих рядов»—см. Волъгемута метод или Гросо-Фульда метод). Определенные значения получаемых таким путем величин принимают за «ферментную единицу», и содержание Ф. выражается количеством этих «единиц» на единицу объема или веса (обычно сухого остатка) препарата Ф. Химическая природа Ф. начинает выясняться, и то лишь для небольшого числа их, в самые последние годы. Основной путь к изучению ее лежит через выделение Ф. из естественного материала и дальнейшую очистку. Критерием очистки опять-таки служит измерение активности: чем чище препарат, тем выше должна быть активность, отнесенная к сухому весу, т. е. тем больше «единиц» должно содержаться напр. в 1 г сухого вещества препарата. Попытки изолировать Ф. хим. путем, напр. получая нерастворимые соединения их с определенными хим. веществами (для этого пытались использовать нек-рые краски, как сафранин и др.) и затем регенерируя из полученных осадков активный Ф., не дали удовлетворительных результатов. Поэтому, а также в виду чрезвычайной лабильности Ф., для изолирования и очистки их преимущественно пользуются физ.-хим. методами, в частности методом адсорпции. Адсорпционный принцип был впервые с успехом использован Данилевским .для разделения Ф. поджелудочной железы. Этот метод достиг своего предельного усовершенствования и разработки как практической, так и теоретической в исследованиях Виль-штеттера и его школы. Принцип метода сводится ic тому, что раствор, содержащий Ф. в смеси со всевозможными посторонними веществами, как это имеет место напр. в естественных сек- ретах желез или в экстрактах (водных, глицериновых) из богатого Ф. материала, подвергают сперва предварительной грубой очистке; кристаллоиды удаляют диализом, главную массу примесей—осаждением спиртом, ацетоном, уксуснокислым свинцом или какими-либо адсорбирующими веществами. Затем адсорбируют самый Ф., выбирая характер адсорбента и условия (рН, концентрации, общий состав раствора) так, чтобы имела место по возможности избирательная адсорпция, т. е. преимущественно адсорбировался Ф., а примеси оставались в растворе. Из полученного адсорпционного комплекса (адсорбата) Ф. извлекают (элюируют) подходящими растворителями, опять-таки стремясь к избирательному освобождению Ф. с тем, чтобы одновременно с ним адсорбированные примеси в раствор не переходили. Применяя эти процессы адсорпции и элюции систематически, варьируя адсорбенты и условия, удается все больше и больше освобождать ферменты от посторонних примесей. В качестве адсорбентов наибольшее применение получили специально приготовленные препараты гидроокиси алюминия, каолин, гидроокись железа, уголь и др.; для элюирования пользуются растворами аммиака, фосфатов и др. Именно адсорпционный метод дал возможность получить наиболее высоко очищенные препараты Ф., какие только известны до наст, времени, повысив в некоторых случаях их степень чистоты больше чем в 20 000 раз по сравнению с исходным материалом. При всем своем совершенстве метод этот не привел к ожидавшейся цели—получению Ф. в чистом, химически индивидуальном состоянии. Предел ставится тем обстоятельством, что на высших ступенях очистки, с удалением последних остатков «сопутствующих веществ» (Begleitstoffe), начинается постепенное инак-тивирование Ф., и т. о. утрачивается тот единственный признак, по которому можно обнаружить самое наличие Ф. Повидимому, если часть сопутствующих веществ является просто посторонним, балластным, индиферентным материалом, то другие оказывают известное активирующее или стабилизирующее действие на Ф. и удаление их ведет к инактивированию последнего. Даже наиболее чистые, полученные этим методом препараты, как напр. пер-оксидаза Видынтеттера, несомненно в главной массе состояли из инертного, постороннего материала, и содержание самого Ф. в них, по нек-рым подсчетам, можно оценить не выше чем в 2—3%. Препаративные методы дали, с другой стороны, новые представления об общей физ.-хим. структуре частицы Ф. Эту частицу приходится рассматривать как комплекс, состоящий из двух компонентов. Имеется молекула Ф., содержащая специфические, каталитически деятельные хим. группы, адсорбированная на большом коллоидальном «носителе»; последний сам по себе не активен, и роль его прежде всего усматривали в том, что он стабилизирует, предохраняет от дезактивирования лябильную активную группу Ф. Такой комплекс представляет нечто аналогичное сложным белкам—протеидам, причем соответствующий Ф. играет роль простетической группы. Исследования новейшего времени показали, что коллоидальный носитель в значительной, возможно даже решающей мере определяет величину каталитической активности активной группы Ф. и самый характер ее. Свойства «31 Ф.—это свойства всей частицы в целом, а не только ее так наз. активной группы. Встречавшиеся в свое время указания, что можно в молекуле Ф. один коллоидальный носитель заменить другим, весьма нуждаются в проверке и едва ли соответствуют действительности. Вероятно тут шла речь о более случайных сопутствующих веществах, а не о собственно носителе как интегральной составной части молекулы фермента. Активная группа повидимо-му может оказываться весьма стойкой, не разрушаться спонтанно и воссоединяться с носителем в исходный комплекс с неизмененной ферментативной активностью. Доказательства этому были даны в блестящих работах новейшего времени (Theorell) из лаборатории Вар-бурга. Совершенно иной путь препаративного получения ферментов применен американскими исследователями Семнером и Нортропом (Sum-ner, Northrop). Путем фракционированного высаливания сернокислым аммонием или осаждения ацетоном концентрированных растворов неочищенных препаратов ферментов (обычно просто продажных)—уреазы, пепсина, трипсина—удается получить микрокристаллические осадки, содержащие значительную часть исходного фермента. Эти осадки—типичные белковые кристаллы (см.). Они могут быть многократно перекристаллизованы, не теряя (вначале даже повышая) своей ферментативной активности, из чего авторы заключают, что кристаллы действительно представляют собой фермент как таковой. Так как не удается обнаружить в составе кристаллического белкового препарата каких-либо характерных просте-тических групп, то Нортроп полагает, что ферментативная активность обусловлена определенной комбинацией и расположением аминокислот в молекуле фермента-белка. Постулируемая Нортропом тождественность фермента с белком, из к-рого состоят кристаллы, не находит еще признания в энзимологической литературе и встречает ряд возражений. Весьма возможно, хотя тоже окончательно не доказано, что здесь имеется просто адсорпция фермента на мицелах белка и вовлечение его вместе с последними при кристаллизации в состав кристаллов. Для выяснения хим. природы ферментов эти «кристаллические ферменты» пока ничего не дали. Описанные препаративные методы не дают возможности подойти к выяснению хим. природы активной группы подавляющего большинства Ф., ибо, как указывалось, последняя при попытках отделить ее от коллоидального носителя утрачивает свою активность и т. о. ускользает от дальнейшего обнаружения; анализ же всего комплекса в целом не может дать никаких указаний относительно хим. строения собственно активной группы Ф. Путь к этому изучению, по крайней мере в отношении некоторых Ф., оказался открытым, когда были обнаружены самостоятельные и устойчивые, независящие от активности признаки активной ферментной группы. Таким признаком явилась способность этой группы или ее дериватов к поглощению лучей определенной длины волны, т. е. окраска. Варбург установил, что дыхательный Ф. угнетается окисью углерода, притом в темноте сильнее, чем на свету. Окись углерода соединяется с активной группой Ф., и это энзиматически неактивное соединение на свету распадается. Свет может действовать лишь на вещества, его поглощающие, и только в меру степени поглощения. Измеряя действие лучей с разной длиной волны, оказалось возможным установить, какие из них поглощаются оксиуглеродным соединением Ф., т. е. был установлен, правда косвенно, спектр поглощения этого соединения. Он оказался весьма I близким к спектру поглощения (измеренному | уже непосредственно) оксиуглеродного соединения гемохромогена (простетической группы гемоглобина). Этим было установлено, что активная группа дыхательного фермента обладает строением, близким гемохромогену, тематику или гемину. В деталях строение ее отличается от структуры пигментной части гемоглобина и остается еще окончательно невыясненным. Препаративное изолирование Ф. пока не удается вследствие малого его содержания и наличия в клетке больших количеств весьма близких по свойствам, трудно отделимых, но энзиматически неактивных геминовых соединений; напр. в дрожжах, по подсчетам Варбур-га, Ф. составляет всего ¹/₂₅о общего количества геминов, содержащихся в клетке. Выяснение деталей структуры возможно пока лишь косвенным путем—сравнением спектра поглощения Ф. со спектром геминов, полученных искусственно или выделенных из каких-либо естественных источников; наиболее'близкими оказались спектры геминов из кровяного пигмента морских червей (хлорокруорина) и гемина, синтетически полученного путем введения железа в порфирины растительного происхождения (рис. 1). Геминовая природа активной группы была установлена также для двух других Ф. окис- г h- \- / \ \ у \ н-J-^L \ *>.__~ ^~t--s 360 400 «40 4Е0 520 56U 600 640 длина волны (тц) Рисунок 1. Спектр дыхательного фермента (действие освещения при равной квантовой интенсивности). лительного обмена—каталазы и пероксидазы. Наконец и для одного из Ф. анаэробного обмена, участвующего при маслянокислом брожении, тоже установлено наличие в его активной группе атома железа. Пока еще не установлено, находится ли оно и тут в составе гемина или в какой-либо иной группировке (Kubowitz). Совершенно непосредственно, прямым наблюдением, установлен Варбургом спектр еще одного широко распространенного в клетках Ф., так называемого «желтого дыхательного фермента». И в этом случае окраска оказалась присущей активной группе Ф.; она сохраняется и после отщепления этой группы от коллоидального носителя, представляющего собой белок со свойствами глобулина, между тем как ферментативная активность при этом утрачивается.— Благодаря высокому содержанию Ф. в нек-рых в 33 0,6 118 г 1 ! <\ \ \ 0.! \ Рисунок 4W 440 469 4'i0 BOO 530 510 длина волны/тр! 2. Спектр шелтого дыхательного фермента. клетках (напр. в дрожжах) он мог быть получен препаративно в значительных количествах. Руководствуясь окраской активной группы, удалось, отщепив ее от носителя, изолировать ее, получить в кристаллическом, химически чистом виде и подвергнуть химич. анализу. Она оказалась родственной с витамином В₂ (Kuhn и сотр.) и принадлежит к группе широко распространенных пигментов—лиохромов или $ ловимое (см.), представляя собой фосфорнокислый эфир одного из флавинов; элементарный состав ее—C₁,H₂₁N₄0₉P. Именно с этим Ф. были ^осуществлены описанные выше опыты с расщеплением и воссоединением его компонентов. Т. к. близкий дериват флавина недавно синтезирован Куном, то можно полагать, что в скором времени удастся впервые получить искусственным путем Ф. .соединив синтетически полученную активную группу(фла-вин - фосфорную к-ту) с естественным носителем— белком (рис. 2). Препараты кристаллических Ф. (см. выше)—уреа-зы, пепсина—тоже дают спектры поглощения, но не в видимой, а в ультрафиолетовой области. Эти спектры были установлены как'косвенным путем (измерением инактивирующе-го действия лучей разной длины волны), так и прямой спектрографией; оба метода дают тождественные результаты. Полученные спектры очень похожи между собой и близки к спектру тирозина; можно думать, что тут, в отличие от спектров геминовых и флавиновых ферментов, определяется спектр не активной группы, а коллоидального носителя.—Ценные представления о строении и хим. природе Ф. дало также изучение т. и. «ферментных моделей». Уголь, содержащий железо, послужил Варбургу прототипом строения дыхательного Ф. Действие Ф. карбоксилазы (см.) оказалось возможным воспроизвести при помощи синтетически полученных замещенных аминов (Lan-genbeck). Лангенбек предлагает различать между активными и а- к т и в и р у го щ и м и группами в молекуле Ф. Первые—это те хим. группировки, к-рые вступают во взаимодействие с субстратом и непосредственно ответственны за каталитический эффект; активирующие же группы лишь повышают каталитическую функцию этих активных групп, подобно тому как в химии красителей т. н. ауксохром-ные группы повышают красящую способность собственно хромофорной группы красителя. Систематическим изучением влияния замещающих, «активирующих» групп в .таких моделях на каталитическую способность последних удалось повысить таковую в весьма высокой степени, до 4 000 раз против низших, незамещенных аминов. В пересчете на моли превращенного субстрата в минуту такие модели оказываются всего в 20 раз слабее напр. кристаллических Ф. Нортропа, что, учитывая уже достигнутое тысячекратное повышение активности, представляется разницей, к-рую легко удастся преодолеть. Представляется правдо- подобным предположение, что и естественная карбоксилаза обладает аналогичным строением, что активной, непосредственно обусловливающей каталитическое действие «зимофорной» группой и тут является аминная группа, но что активирующие группы еще несравненно эффективнее, чем найденные до наст, времени в синтетических опытах. Этим представлением намечается еще один механизм возникновения необычайно высокой каталитической силы фермента: влияние не только коллоидального носителя, но и вспомогательных активирующих групп, входящих в состав собственно ферментативной части молекулы. — Относительно хим. природы активной группы прочих Ф., помимо указанных выше, определенных представлений еще не имеется. Попытки подойти к выяснению ее путем изучения влияния различных соединений, служащих реактивами на определенные хим. группировки (реактивы на аминогруппу, на альдегидные, кислотные, основные группы), не дали пока достаточно ясных и убедительных результатов. Величина молекулярного веса Ф. практически определяется размерами их коллоидального носителя, составляющего главную массу молекулы Ф. Для измерения молекулярного веса применяют как химические, так и физические методы. Первые основываются на воздействии инактивирующих Ф. соединений, напр. солей нек-рых металлов, и вычислении «эквивалентного веса»; с открытием гемино-вой природы нек-рых Ф. оказалось возможным вычислять молекулярный вес по содержанию железа. Из физ. методов применялись измерения скорости диффузии, в новейшее время—■ седиментационный метод при помощи ультра-центрифуги Сведберга. Полученные величины лежат в пределах, обычно встречаемых для белков. Нек-рые данные сопоставлены в приводимой таблице. Моле- Фермент Метод измерения кулярный вес Автор Сахараза Инактивирование серебром 5 000 Эйлер !> Скорость диффузии 20 000 Эйлер » Скорость диффу- 50 000 Мелвия- зии Хыоз Пепсин кри- Осмотическое "v сталлический давление I Скорость диф- \ Нортроп фузии i Содержание 1 36 000 С1 и S ) Каталаза Скорость диффу- 69 000 Штерн Уреаза Инактивирование >40 000 Семпер и серебром Мирбак Желтый дыха- Седиментация в 50 000 тельный Ф. ультрацентри- Сзедбеог Варбурга фуге 70 000 Свойства ферментов. Ф. как к а -тализаторы. УФ. в особенно выдающейся степени выражено основное свойство катализаторов: способность в ничтожных количествах вызывать огромный эффект в смысле ускорения реакции. Уже старые наблюдения, относившиеся к весьма неочищенным препаратам, указывали, что напр. одна часть сычужного фермента (химозина) способна вызвать свертывание 400 000 частей молока; действие выделенного Мелдремом и Роутоном (Meldrum, Roughton) «85 63Я Ф., катализирующего выделение СО_а из растворов Н₂С0₃, обнаруживается еще при разведении его 1 : 10 000 000; чистейшие препараты пероксидазы и каталазы разлагают за 1 сек. больше чем 200-кратное весовое количество перекиси водорода. Эти расчеты относятся еще к препаратам, которые несомненно содержат очень значительное количество посторонних веществ и содержание собственно Ф. в которых едва ли превышает доли процента. Пересчеты на фактические грамм-моли Ф. (что в некоторых случаях с достаточным приближением удается сделать) показывают еще значительно* более высокие величины: так, за 1 сек. один моль сахаразы при 40° расщепляет 1 000 молей тростникового сахара; для ряда Ф., участвуюших в окислительных процессах (дыхательный Ф. Варбурга, каталаза, пероксидаза, упомянутый выше Ф. Мелдрем-Роутона), получаются величины порядка 10 000—100 000 молей субстрата, превращаемых одним молем Ф. за одну секунду. Этим уже почти достигается вообще возможный предел каталитической эффективности, так как мы тут имеем дело с порядком величин, соответствующим общему количеству столкновений молекул Ф. с субстратом. Термолябильност ь—одно из наиболее характерных свойств Ф. Нельзя указать какую-либо определенную t° инактивирования того или ;иного Ф., ниже к-рой инактивирова-ние бы не шло, а с достижением ее наступало бы сразу. Инактивирование является функцией и t° и длительности ее воздействия, отличаясь однако, подобно реакции денатурирования белков, чрезвычайно высоким температурным коеф.; так напр. у пероксидазы молока он достигает (измеренный при 70^е) 3 040 против величин 2—3, характерных для обычных хим. реакций. Поэтому по достижении нек-рой, разной для различных ферментов t° инактивирование протекает с чрезвычайно большой быстротой. Если принять за критерий сравнения «критическую t°»—ту, при к-рой Ф. за час утрачивает 'половину своей активности, то для ряда Ф. мы получаем следующие значения ее: липаза (сухая)—151°, эмульсин сухой—101°, эмульсин влажный—54°, пероксидаза—69°, трипсин—65°, пепсин—65°, сахара-за—59°. Для сопоставления можно привести критические t° денатурирования двух белков: яичный альбумин—76°, гемоглобин—63°. В сухом виде Ф. выдерживают, как видно из приведенных цифр, нагревание выше 100°; в растворах при этой t° наступает (за редкими исключениями) почти моментальное инактивирование. Присутствие субстрата нередко повышает устойчивость Ф. к нагреванию; скорость теплового инактивирования в очень сильной степени зависит и от активной реакции (рН) среды. Сходство температурной зависимости инактивирования Ф. и денатурирования белков позволяет полагать, что действие t° направлено не столько на активную группу Ф., сколько на коллоидальный носитель и на сопутствующие вещества. Это подтверждается тем, что температурная чувствительность меняется со степенью очистки Ф.: в иных случаях по мере очистки она возрастает (тут можно думать, что удаляются сопутствующие вещества, играющие роль защитных коллоидов и препятствующие наступлению изменений в самом коллоидном носителе Ф.), в других случаях, напротив, очищенный Ф. оказывается более стойким к повышению t"; возможно, что здесь в неочищенных препаратах происходит механическое захватывание Ф. коагулирующими сопутствующими веществами.—Термо-лябильностью Ф. обусловлено и считавшееся долгое время характерным для Ф. явление температурного оптимума. Как у всякой обычной хим. реакции, так и у реакций, катализируемых ферментами, с повышением t° скорость течения их возрастает. Температурный коеф. ферментативных реакций как правило лежит несколько ниже, чем у тех же реакций, если они протекают без участия Ф.; все же он лежит в тех же пределах, к-рые обычны для хим. процессов, Q₁₀= 1,5 до 3. Наряду с этим ускорением самой реакции, по мере повышения t° возрастает скорость инактивирования Ф., обладающая, как указывалось выше, чрезвычайно большим температурным коеф. По достижении определенной t° второй фактор сперва уравновешивает, а затем и перекрывает первый, начинается замедление, а затем и полная остановка процесса.—Положение наблюдаемого- температурного оптимума может сильно меняться в зависимости^s от длительности наблюдения: чем она меньше, тем менее сказывается тепловое инактивирование Ф., при тем более высокой t° оказывается лежащим найденный оптимум, и наоборот. Тепловое инактивирование как правило необратимо. Описанные случая постепенного реактивирования после прекращения действия высокой t° по своему механизму неясны и допускают различные толкования. Сильнейшим образом . зависит активность Ф. от концентрации водородных ионов (рН). С изменением рН активность Ф. закономерно изменяется, достигая при определенной величине рН своего максимума. Положение этого оптимума для разных Ф. различно, б. ч. оно лежит в пределах рН между 5 и 7. Ниже приводятся значения оптимума рН для нек-рых важнейших Ф. Фермепт Фермент 1.5— 3,6 8,0—11,0 3,0— 6,0 6,0 6,2 4.6— 5,0 6,1 6,6 4,6—5,0 4,1—4,5 4,5—6,5 Амилаза (слюна) » (кровь). » (солод) . Липаза (тел. сок) То же очищенная » » (панкреатическая) . . . Фосфатазы (животные) .... Фосфатазы (ас-пергиллюс) . . Аргиназа .... Карбоксилаза 6,9—7,0 6,8 5,2 6,0 8,0 7,0—8,6 7,2—9,41 3,0—5,5 7,2—7, i> 9,8 4,8 Трипсин . . Катепсин . . Сахараза (кип » (дрожи Мальтаза (кит » (дрожи » (солод) 8-глюкозидаза )• ш) •) та) Ход кривых, изображающих активность Ф. как функцию рН, во многих случаях воспроизводит характер кривых диссоциации амфо-терного электролита в зависимости от концентрации водородных ионов. Это послужило основанием для разработанной - Михаелисом (Michaelis) теории, согласно к-рой Ф. рассматриваются как амфолиты, причем активными обычно являются лишь недиссоциированные (или обладающие только небольшим положительным или отрицательным зарядом) частицы Ф.; оптимум действия последнего должен следовательно совпадать или лежать близко от изоэлектрической точки (см.). В пользу этого представления говорят результаты наблюдений над катафоретическим переносом фермен- 63S тов: в пределах оптимальной зоны рН частицы Ф. остаются неподвижными в электрическом поле. Впрочем последняя закономерность наблюдается не всегда, т. к. катафоретический заряд Ф. может обусловливаться не только диссоциацией его активной группы, но такясе состоянием и характером б. или м. тесно связанных с ним сопутствующих веществ. С удалением последних при очистке Ф. его ката-форетические свойства могут меняться сильнее. чем зависимость активности от рН, хотя и последняя не всегда остается неизменной (ср. напр. приведенные выше данные для липазы желудочного сока, где оптимум рН при очистке сдвигается на целых две единицы). Приходится допустить, что иногда влияние рН проявляется через воздействие на субстрат, именно в тех случаях, когда последний обладает свойствами электролита, как напр. белки и пептиды. По Нортропу, зависимость действия протеиназ (пепсина, трипсина, катепсина) от рН сводится не к изменению состояния самого Ф., а обусловлена различной степенью ионизации субстрата; соответственно этому, оптимум действия одного и того же Ф. может при разных субстратах оказываться лежащим при различных значениях рН, в зависимости от электрических свойств расщепляемого белка (ср. Про-теазы). Чрезвычайно сильное влияние концентрации Н-ионов на активность Ф. заставляет при всех работах с последними обращать особенное' внимание на поддержание определенного рН, что достигается прибавлением соответствующих буферных растворов. Многочисленные более ранние работы, проведенные без соблюдения этого условия, оказываются в значительной мере обесцененными. Фактором, на значение к-рого для активности Ф. лишь недавно было обращено внимание, является далее окислительно-восстановительный потенциал среды, в которой протекает действие Ф. Это проявляется в том влиянии, которое оказывает на ряд Ф. прибавление веществ (или систем), обладающих окислительным или восстановительным действием. Можно полагать, что активность Ф. определяется не только степенью его электролитической диссоциации, но также и тем, находится ли Ф. в окисленном или восстановленном состоянии. Имеющиеся наблюдения, сведенные в нижеследующей таблице, имеют пока лишь качественный характер, и многое еще нуждается в выяснении и уточнении. Дальнейшее развитие исследований в этом направлении несомненно сможет значительно расширить наши представления о характере активной группы Ф. и о механизме действия их. Есть впрочем указания, что в нек-рых случаях действие окислительно-восстановительных агентов направлено не на самый Ф., а на те или иные примеси, например на следы тяжелых металлов. Данные о действии на Ф. лучистой энергии разноречивы и мало определенны (за исключением описанных выше исследований о действии света на соединения дыхательного Ф. с окисью углерода). Они не дают возможности сделать какие-либо обобщающие выводы. Обычно наблюдается б. или м. значительное инактивирование, реже—нек-рое повышение активности. Видимый свет обладает слабым действием (оно может усиливаться в присутствии сенсибилизаторов, как эозин, роз-бен-галь и др.), сильнее действуют ультрафиолете- Фермент Угнетают Активируют Папаин Катепсин Амилаза Аскорбиновая Глютатион к-та (G—S—S—G) (?) Фосфатаза Сульфгидриль- ные соединения (—SH) Метил-глиокса- Глютатион (GSH) лаза Аргиназа Кислород; HCN, Глютатион цистеин, глюта- (йБННметаллы тион (GSH) при (Fe, Си); ц«- рН нише 7 стеин+металлы; аскорбиновая к-та+Cu. Цистеин при рЦ—9,4 Уреава Метиленовая синька, продукты окисления поли-фенолов(хипоны); перекись водорода Каталаза Аскорбиновая к-та; сульфгид-рильные соединения Зимаза, глико- Иод, краски с Сульфгидриль- литический фер- высоким окисли- ные соединения (?) мент тельным потенциалом вые лучи. В последнем случае иногда наблюдается закономерная зависимость инактивиро-вания от длины волны, и удается подучить т. о. определенный «спектр инактивирования»-Ф. Найденный этим путем для препарата уреазы спектр оказался практически тождественным со спектром поглощения, полученным¹прямым измерением абсорпции (Kubowitz, Haas). Для митогенвтических лучей (см.) в большинстве случаев обнаруживается угнетающее действие (Мардашев). С другой стороны,. и сами ферментативные процессы являются, согласно работам лаборатории Гурвича, источниками митогенетического излучения, причем каждому ферменту свойствен свой специфический спектр лучеиспускания (рис. 3). ggSSg§SSSS8SSgSSSSSS8SSSSgSSS8f =» а я я 2 я £ Гликолиэ Фосфатаза Креатан-фосфат Пептичеекое переваривание Амилаза и Мадьтаза Сахарааа Уреаза эо ооо iSSgS88S88SSS881*S8SaSS88§ Рисунок 3. Спектры митогенетического излучения при действии ферментов. П о в е р хн остно-активные вещества нередко заметно угнетают действие Ф., пови-димому вытесняя субстрат с активных поверхностей ферментной мицелы. Это особенно отчетливо было показано в опытах Варбурга, где угнетающее действие наркотиков на дыхание оказалось стоящим в прямой зависимости от размера площади, занимаемой адсорбированным капидярно-активным веществом в поверхностном слое. Адсорпционным явлениям вообще следует приписать значение чрезвычайно важного фактора, влияющего на интенсивность ферментативных процессов. Определенная пространственная ориентация субстрата в адсорпционном слое и связанные с этим изменения его молекулярной структуры создают необходимую предпосылку для действия Ф. (ср. ниже). Надо полагать, что обычно эта ориентация молекул субстрата осуществляется на поверхности мицелы Ф. Как показали замечательные опыты Шулмана и Ридела (Schulman, Rideal) на протеиназах, при разрушении коллоидальной части мицелы путем переваривания или тепловой денатурации активная группа Ф. утрачивает способность действовать на растворенный белок. Но такие инак-тивированные в обычном смысле Ф. продолжают с почти неизменной активностью переваривать белок, когда его молекулы находятся в виде пространственно-ориентированного слоя на поверхности раздела среда—воздух. Если здесь адсорпционные явления влияют на субстрат, то в естественных условиях действия фермента в живой клетке мощным фактором, регулирующим ферментативную активность, является адсорпционная связь самого Ф. со структурным материалом клетки, с компонентами ее протоплазмы (Опарин). Специфичностьдействия Ф., т. е. способность каждого из них катализировать лишь строго определенную химич. реакцию, принадлежит к числу наиболее характерных свойств ф., хотя в той или иной мере может встречаться и у более простых катализаторов. Эта специфичность может ■ проявляться различно. Наиболее частый случай заключается в том, что на данный субстрат (речь может итти об одном каком-либо веществе или о группе соединений, родственных по хим. структуре) действует лишь один определенный, «установленный» на него Ф., к-рый на другие вещества не действует. Такие взаимоотношения между Ф. и субстратом послужили для сравнения их с взаимоотношениями между замком и ключом (9. Фишер). Этого рода специфичность, определяемая строением субстрата, может достигать различной степени избирательности. В свое время доминировала (и теперь еще нередко сказывается) тенденция для каждого отдельного вещества, подвергающегося биохим. превращению, постулировать существование специфического Ф., направляющего свое действие только на данное соединение. В нек-рых случаях такая предельная избирательность действия несомненно существует; так напр. уреа-за действует единственно на мочевину, ката-лаза—только на перекись водорода и т. д. Своей наивысшей степени избирательность достигает, когда Ф. действует лишь на один из двух стереоизомеров одного и того же вещества. Однако гораздо чаще мы имеем дело со специфической установкой Ф. не на какое-либо определенное соединение, а на известную хим. группировку в пределах сложной молекулы, на определенную хим. функцию; таковые могут встречаться в составе различных соединений и тогда Ф. будет действовать на все эти вещества. Такой характер специфичности—установку на определенную хим. группировку в молекуле субстрата—м*ы имеем напр. у протеаз и пептидаз (см. Прощеазы), где ме- II I стом воздействия Ф. является связь —С—N—, О II у эстераз, действующих на связь R—С—О—R, и т. д. На основе этого представляется возможным в известных случаях значительно уменьшить число предполагавшихся отдельных Ф. и соответственно упростить классификацию. Так напр. в группе карбогидраз принималось существование отдельных Ф. для каждого отдельного сложного углевода. По Вейденга-гену же (Weidenhagen) здесь имеется гораздо более ограниченное число Ф., специфичность действия которых определяется следующими чертами строения углевода: природой глико-зидной гексозы, расположением кислородного мостика в ней и конфигурацией гликозидной связи (а- и /J-изомерия); поэтому существует лишь один фермент, а-гликозидаза, расщепляющий и мальтозу, и ez-гликозиды и даже сахарозу, поскольку последняя содержит в своей ди-гликозидной' связи а-гликозидную группировку (ср. Дгюахариды). В других случаях специфичность Ф. проявляется не в природе субстратов, на которые направлено их действие, а в характере вызываемых различными Ф. превращений этих субстратов: один и тот же субстрат может подвергаться действию различных Ф., каждый из которых вызывает свое специфическое превращение субстрата. Так например, если на трисахарид рафинозу, обладающий строением: i и галактозидо-глинозидо-фругАгозид мелибиоэа сахароза действует Ф. сахараза, то происходит распад молекулы в точке II с образованием мелибио-зы и фруктозы; при действии же Ф. мелибиа-зы расщепление идет в точке I с образованием галактозы и сахарозы; точно так же амилаза поджелудочной железы расщепляет крахмал с образованием а-мадьтозы,. а амилаза из солода дает /9-мальтозу; из виноградного сахара под влиянием зимазы дрожжей получается спирт и С0₂, а под влиянием животной зимазы—молочная к-та.—Основу специфичности, особенно в тех случаях, когда дело идет о тонких различиях в" структуре субстрата (напр. стереохимических), несомненно следует искать в определенной конфигурации активной группы Ф. Наряду с этим известную роль быть может играют и упоминавшиеся «активирующие» группы. В нек-рых случаях сфера деятельности Ф., т. е. предел его специфичности, может меняться в зависимости от наличия или отсутствия вспомогательных веществ— активаторов, киназ, коферментов; впрочем обычно действие этих агентов гл. обр. выражается в изменениях величины активности фермента и то же самое относится к т. н. аптифе-р-ментам (см.). Обратимость действия Ф. Катализируемые Ф. реакции в большинстве своем относятся к числу обратимых. Т. к. катализатор не вносит в реакционную систему измеримых количеств энергии, то он не может смещать положение равновесия обратимой реакции и следовательно должен ускорять обе фазы ее— как прямую, так и обратную реакцию. Это правило сохраняет свою силу и для биол. катализаторов—Ф. Следовательно, если исходить из концентраций продуктов расщеплений, превышающих равновесные, то Ф. должен катализировать и синтетический процесс. Это не всегда удается наблюдать, т. к. у многих ферментативных реакций положение равновесия сдвинуто почти нацело в сторону расщепления. В тех же случаях, когда положение равновесия лежит в поддающихся измерению пределах, синтетическое действие Ф. легко обнаруживается, как напр. при действии липаз, гли-козидаз, зимогексазы и др. Обнаруживая сте-реохим. специфичность в отношении расщепляемых субстратов, Ф. проявляют ее и при синтезе, используя из рацемической смеси преимущественно лишь один какой-либо изомер и осуществляя т. о. асимметрический синтез (см.).— Наряду с описанным простейшим механизмом синтеза путем катализирования обратимой реакции, при участии ферментов осуществляются и синтезы более сложные, протекающие по типу сопряженных реакций. Примерами их могут служить синтез углевода из молочной к-ты в мышце (реакция Пастер-Мейер-гофа), ресинтез других активных веществ в мышце (фосфагена, аденил-пирофосфата—реакция Ломана), синтез аминокислот из безазотистых продуктов и т. д. !- Теория д е. йствияФ. Истолкование механизма действия и своеобразных особенностей энзиматического катализа должно надлежащим образом учитывать наиболее характерные черты его, какими являются: 1) чрезвычайно высокая эффективность Ф. как катализаторов, проявляющаяся в огромных абсолютных скоростях катализируемых ими реакций, 2) предельная специфичность действия как в смысле строго ограниченного выбора субстрата, так и в смысле столь же строго выдержанного направления реакции, протекающей в отличие от того, что часто наблюдается при обычном катализе, с ничтожным образованием каких-Либо «побочных» продуктов. В то же время, поскольку энзиматическое действие есть хотя и своеобразный, но все же лишь частный случай катализа вообще, истолкование его природы необходимо должно основываться на общих представлениях о сущности катализа (см.). В наст, время можно говорить о трех главных теориях действия Ф.: теория промежуточных соединений, адсорпционная теория и теории, основывающиеся на молекулярно-кинетических представлениях. Ни одна из них не может быть признана исчерпывающей, они взаимно дополняют друг друга, но не дают еще возможности построения единой общей тэории ферментативного действия. Классическая теория промежуточных соединений, ведущая в общем учении о катализе свое начало от первых исследований в этом направлении, является также основной и наиболее принятой в настоящее время теорией и катализа энзиматического. Свое наиболее полное развитие в приложении к эн-зиматическому катализу она получила в работах Михаелиса. Михаелис принимает образование промежуточного соединения Ф. с субстратом S: F+S2.FS. (1) Вторым этапом, составляющим самую сущность ферментативной реакции, является распад этого комплекса с образованием продукта (Р) превращения субстрата и с регенерацией свободного, готового к дальнейшему действию Ф.: FS^F + P. (2) В. М. Э. т. ХХХШ. Теория Михаелиса оказалась весьма плодотворной. Она дала возможность истолковать условия обратимости действия Ф., явления угнетения действия Ф. продуктами ферментативной реакции или близкими к ним, тоже обладающими сродством к Ф. соединениями (т. н. компетитивное или конкурирующее угнетение), действие ядов на Ф. и т. д. В настоящее время она является наиболее разработанной и экспериментально обоснованной теорией ферментативного действия. Однако, как указывалось выше, считать ее исчерпывающей нельзя. Прежде всего приходится отметить, что основные уравнения этой теории формально совпадают с выражениями (уравнениями изотермы адсорпции Ледгмюра), основанными на представлении об адсорпционной, а не хим. природе соединения Ф, с субстратом. Это может служить аргументом в пользу адсорпционной теории действия Ф., рассматривающей это действие на основе учения о гетерогенном катализе. Учитывая отмеченное выше значение наличия колдоидального носителя для действия Ф., необходимо при-знать, что это действие нельзя рассматривать исключительно с точки зрения гомогенного катализа, как это делает теория Михаелиса; мы здесь имеем микрогетерогенный катализ, соединяющий в себе черты катализа и гомогенного, чисто химического, и макрогетерогенно-го. Что касается последнего, то современные представления далеко отошли от первоначальных представлений, полагавших причину ускорения реакции лишь в повышении концентрации реагирующих веществ в поверхностном слое (Бейлис). В механизме гетерогенного катализа мы имеем и моменты хим. порядка. Под влиянием действующих на поверхности катализатора сил, исходящих от определенных хим. группировок, или под действием возникающих здесь электрических полей происходят изменения атомных расстояний в молекуле субстрата, возникают известные смещения валентных связей, последние ослабляются и тем подготовляется распад молекулы или взаимодействие ее с партнером по хим. реакции. Теория промежуточных соединений хорошо объясняет высокую специфичность Ф., адсорпционная теория должным образом учитывает значение их коллоидальной природы. Но приведенное выше изложение этих теорий не дает еще ответа на вопрос об абсолютных скоростях ферментативных реакций, достигающих, как указывалось, необычайно высоких значений. В последнее время выдвинута теория действия Ф. по типу цепных реакций. По теории Вилыптеттера и Габера (Haber), сформулированной для объяснения действия окислительно-восстановительных ферментов, фермент путем моновалентного окисления субстрата образует из последнего свободный радикал, обусловливающий возникновение цепной реакции; сам же фермент переходит при этом временно в моно-дезокси-форму, из к-рой потом регенерируется в исходное состояние. В качестве примера можно привести схему действия каталазы: Н_аО_а+каталаза=Н0₈ (первый радикал)+дез-оксикаталаза;Н0₂+Н₂0_1!=р_!+Н_аО + ОН (второй радикал); ОН+Н₂О_а= Н₄0 + Н0_а (первый радикал) и т. д. Таким образом Ф. участвует лишь в первый момент—в образовании первого радикала, а далее реакция протекает уже без участия Ф,, пока цепь не оборвется. Сходные воззрения развил Медведев в отноше- «43 нии гидролитических ферментов, впрочем не конкретизируя хим. природы гипотетических носителей цепной реакции—«активных молекул». Теория цепных реакций в приложении к действию Ф. хорошо объясняет отмечавшуюся уже весьма высокую абсолютную скорость энзиматических превращений, но наталкивается на ряд серьезных затруднений, в частности в отношении истолкования специфичности действия Ф.; против нее выдвинут уже ряд веских возражений (А. Бах), и сейчас трудно сказать, в какой мере она окажется продуктивной для раскрытия проблемы действия ферментов. Биологическое значение Ф. непосредственно ясно из их функции в качестве основных катализаторов в живом веществе. Все проявления жизнедеятельности, все функции живой клетки и ткани базируются в конечном счете на определенных, протекающих в живом веществе хим. реакциях. Регулирование физиол. функций в значительной мере является результатом регулирования скоростей лежащих в их основе реакций, и нередко для самого возникновения определенного физиол. явления требуется, чтобы скорость вызывающей его химич. реакции достигла определенной величины. Было бы неправильным утверждать, что Ф. являются единственными каталитически действующими агентами в клетке и в организме. Известен ряд агентов более простой природы, лишенных тех или иных характерных для Ф. свойств (не коллоидальные, не термолябильные, мало специфичные и т. д.), также играющих роль катализаторов в обмене веществ; но для этих простых катализаторов характерно, что как правило они проявляют свое действие не самостоятельно, а участвуя в качестве вспомогательных факторов при процессах, катализируемых в конечном счете опять-таки ферментами. Примерами этого могут служить: глютатион (см.), играющий роль промежуточного катализатора при переносе водорода, активированного соответствующими ферментами—дегидразами; цито-хром, тоже играющий роль в процессах окисления при участии Ф., активирующих кислород,—оксидаз; адениловая к-та, каталитически ускоряющая протекающий опять-таки под влиянием специального Ф. процесс распада фосфагена, и т. д.—По мере расширения наших знаний открываются все новые формы действия Ф. Даже такие, считавшиеся ранее чисто физическими процессы, как напр. газообмен в лег-гих (выделение С0₂ из H_sC0₃), оказываются протекающими под влиянием специального Ф. Не будет поэтому преувеличением сказать, что ферментативное действие лежит в основе всех фаз жизненного процесса. Лит.: Бах А., К вопросу о цепном характере реакции разложения перекиси водорода, Журн. физич. химии, т. IV, стр. 505, 1933; В э й л и с, Природа действия энзимов, М.—Л., 1927; Вальдшмидт-ЛейтцЭ., Ферменты, их действие и свойства, Л,, 1 929; Опарин А., Действие ферментов в живой клетке, Успечи химии, т. Ill, стр. 200, 1934; Ферменты, под ред. Оппенгеймера и V. Куна, Л., 1932; X о л д е н Д., Энзимы, Л, 1934 (лит.); Cbemie der Enzyme, hrsg. v. H. т. Euler, B. I—III, 1,рг„ 1925—34; Ше Fermente und ihre Wirkun-gen, hrsg. v. C. Oppenheimer u. It. Kuhn, B. I—IV, Lpz., 1 925—27 (лит.); Ergebnisse der Enzymforschung, hrsg. v. F. Nord n. R. Weldenhagen, B.I—III, Lr>z., 1932—34. Пегиодическое издание.—Fermentforschung, В.—Wien, с 1916. В. Эш'ельгардт.

Смотрите также:

ФЕРСТЕР Отфрид (Otfried Foerster; род. в 1873 г.), знаменитый немецкий невропатолог и яеврохирург. В 1909 г. Ф. получил профес- сорское звание, а в 1911 г. организовал клин. отделение по неврологии при ...
ФЕТИШИЗМ, см. Половые извращения.
FOETOR EX ORE, дурной запах изо рта. У здоровых людей и страдающих различными б-нями выделяемый изо рта воздух не имеет никакого запаха, а иногда бывает даже ароматичным или временно имеет запах съеденной ...
ФИАЛНОВЫЙ КОРЕНЬ, Rhizoma (или Radix) Iridis florentinae, корневище касатика (Ф VІI). Производящие растения: Iris floren-tina L. (касатик флорентийский), Iris palli-da L. (касатик палевый бледный), Iris ger-manica L. (касатик германский), многолетние травянистые ...
ФИБРОЛИЗИН (Fibrolysinum), двойное соединение одной частицы тиозинамина, C3H4NHCSNH2, с половиной частицы салици-ловокислого натрия, или Thiosinaminum na-triosalicylicum, белый кристаллический порошок, легко растворимый в.воде; нестоек; при доступе воздуха на свету окисляется и распадается; ...