Международный союз биохимии и молекулярной биологии систематически классифицирует ферменты на семь основных категорий в зависимости от типа каталитических реакций, которые они опосредуют.
1. Оксидоредуктазы
Основная функция: катализировать реакции окисления-восстановления в организмах, т. е. перенос электронов между различными молекулами. Для активности этих ферментов обычно требуются коферменты, типичными примерами которых являются оксидазы и пероксидазы. Например, глюкозооксидаза катализирует окисление глюкозы до глюконовой кислоты и перекиси водорода и широко используется при консервировании пищевых продуктов для подавления роста микробов.
2. Трансферазы
Основная функция: катализировать перенос функциональных групп от одной молекулы к другой. Классическим примером является трансаминаза, которая переносит аминогруппы между аминокислотами и кетокислотами, служа ключевым ферментом в метаболизме белков. Например, трансглутаминаза катализирует перекрестные-сшивки между молекулами белка и обычно используется в пищевой промышленности для улучшения эластичности мясных продуктов и стабильности молочных продуктов.
3. Гидролазы
Основная функция: катализировать реакции гидролиза субстратов, т. е. расщепление макромолекул на более мелкие путем добавления молекул воды. В этот класс входят амилазы, протеазы, липазы и т. д.. -Амилаза в слюне гидролизует крахмал риса и лапши до мальтозы, позволяя нам почувствовать сладость. Каталитические реакции гидролаз обычно необратимы, что делает их основной силой катаболизма веществ в живых организмах.
4. Лиазы
Основная функция: катализировать не-гидролитическое расщепление или образование химических связей, приводящее к молекулярному расщеплению или циклизации, причем в ходе реакции часто образуются двойные связи. Например, карбоангидраза катализирует реакцию между углекислым газом и водой с образованием угольной кислоты, которая используется в пищевой промышленности для регулирования стабильности пузырьков в газированных напитках.
5. Изомеразы
Основная функция: катализировать реакции изомеризации молекул, т. е. изменения пространственной структуры или расположения химических связей без изменения атомного состава. Глюкозоизомераза является наиболее широко используемой изомеразой, которая в первую очередь катализирует обратимую изомеризацию глюкозы во фруктозу. При производстве кукурузного сиропа с высоким-фруктозой глюкоза преобразуется во фруктозу, чтобы усилить сладость.
6. Лигазы
Основная функция: катализировать связывание двух молекул в макромолекулу — процесс, обычно требующий источников энергии, таких как АТФ. Например, ДНК-лигаза является основным инструментом генной инженерии для конструирования рекомбинантных молекул ДНК. Реакции, катализируемые лигазами, являются ключевыми этапами синтеза макромолекул в организмах, играя решающую роль в передаче генетической информации и синтезе веществ.
7. Транслоказы
Седьмая категория, добавленная в 2018 году, катализирует транспорт ионов или молекул через биологические мембраны или их перенос между различными молекулами. Эти реакции обычно связаны с транспортной функцией биологических мембран. Включение транслоказ завершило систему классификации ферментов, охватывающую важный физиологический процесс транспорта веществ в живых организмах.