АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

КОФЕРМЕНТНЫЕ ФУНКЦИИ ВИТАМИНОВ

Витамины или их производные являются коферментами.

Витамин РР (никотинамид) входит в состав двух коферментов - NAD⁺ и NADP⁺, близких по структуре соединений. NADP+ отличается

Рис. 2.11. Восстановление NAD⁺

R - остальная часть кофермента

Рис. 2.12. Восстановление FAD или FMN

R - остальная часть кофермента.

от NAD⁺ наличием в молекуле дополнительной фосфатной группы. Эти коферменты могут находиться как в окисленной (NAD+ и NADP⁺), так и в восстановленной (NADH и NADPH) формах. При окислении субстрата NAD⁺ присоединяет протон (Н⁺) и два электрона (2e^-) (рис. 2.11).

Витамин В₂ (рибофлавин) входит в состав двух коферментов - FAD и FMN (рис. 2.12). Эти коферменты прочно связаны с ферментами и функционируют в качестве простетических групп флавиновых дегидрогеназ, принадлежащих классу оксидоредуктаз (см. главу 2.5).

Из витамина В₆ (пиридоксина) в организме образуется кофермент пиридоксаль-5-фосфат (рис.2.13). Пиридоксальфосфат является простетической группой ферментов, участвующих в превращениях аминокислот: в реакциях трансаминирования между амино- и кето-кислотами и декарбоксилировании аминокислот.

Рис. 2.13. Пиридоксаль-5-фосфат

Пирофосфорный эфир витамина В₁ (тиамина) представляет собой тиаминпирофосфат (ТПФ). Ферменты, содержащие ТПФ, участвуют в превращениях α-кетокислот и кетосахаров.

Примером может служить реакция декарбоксилирования α-кетоглутарата под действием α-кетоглутаратдекарбоксилазы (в составе α-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса).

Биотин (витамин Н), входит в состав биоцитина - простетической группы ряда ферментов, катализирующих реакции карбоксилирования. Биоцитин представляет собой биотин, связанный амидной связью с ε-аминогруппой лизина в активном центре фермента (рис.2.14). Он участвует во многих реакциях карбоксилирования, которые катализируют ферменты класса лигаз.

Рис. 2.14. Биотин

С участием биотина, например, идет реакция карбоксилирования ацетил-КоА под действием ацетил-КоА-карбоксилазы (см. рис. 2.20).

Аскорбиновая кислота (витамин С) легко превращается в дегидроаскорбиновую, участвуя в окислительно-восстановительных реакциях как донор водорода (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Реакция окисления аскорбиновой кислоты

В коллагене - белке соединительной ткани - содержатся остатки гидроксипролина, которые образуются из пролина под действием пролилгидроксилазы. Этот фермент содержит в активном центре ион железа (Fe²+), для сохранения восстановленного состояния которого требуется аскорбиновая кислота. При недостатке витамина С снижаются активность пролилгидроксилазы и содержание остатков гидроксипролина в цепях коллагена. Такой коллаген не образует нормальные по структуре волокна, что приводит к ломкости стенок сосудов (характерному признаку цинги), поражению кожи и нарушению структуры минерализованных тканей (кости, эмали, дентина, цемента).

Фолиевая кислота широко распространена в пище животного и растительного происхождения. Она ферментативно восстанавливается в печени в тетрагидрофолиевую кислоту (ТГФК или Н₄-фолат), выполняющую роль переносчика одноуглеродных групп в сложных ферментативных реакциях (см. раздел 7). Недостаток фолиевой кислоты приводит к развитию анемии.

Пантотеновая кислота входит в состав HS-КоА, который является коферментом лигаз и трансфераз, участвующих в обмене жирных и других органических кислот.

2.5. КЛАССЫ ФЕРМЕНТОВ

Название ферментам в течение долгого времени давали путем добавления окончания -аза к названию субстрата, который участвует в данной ферментативной реакции. Так, ферменты, гидролизующие белки, были названы протеазами, а ферменты, гидролизующие жиры, - липазами. В настоящее время, согласно международному соглашению, ферменты подразделяются на 6 основных классов, включающих несколько подклассов. Классификация ферментов проводится в соответствии с типом катализируемой химической реакции. Название ферментов при этом складывается из названия субстрата (первая часть названия), типа катализируемой реакции (вторая часть названия) и окончания -аза. Например, ферменты, переносящие аминогруппы, называются аминотрансферазами, а переносящие фосфатную группу - фосфотрансферазами.

Оксидоредуктазы катализируют окислительно-восстановительные реакции, характеризующиеся переносом электронов и протонов.

В один из подклассов данного класса входят ферменты, превращающие CH-OH-группы в С=О группу. Примером может служить малатдегидрогеназа, катализирующая превращение малата в оксалоацетат с использованием кофермента NAD⁺, являющегося производным витамина РР (рис. 2.16, А).

Рис. 2.16. Примеры реакций, катализируемых NAD-зави- симыми (А) и FAD-зависимыми (Б) дегидрогеназами

Данный кофермент взаимодействует с апоферментом только в момент реакции и может отделяться от него в восстановленной форме (NADH), превращаясь в свободный донор водорода.

В другую подгруппу входят ферменты, катализирующие образование ненасыщенных соединений, например, превращающих -CH-C₂-последовательности в -НС=СН-группу.

Сукцинатдегидрогеназа катализирует превращение сукцината в фумарат при участии простетической группы FAD, являющейся производным витамина В₂ (рис. 2.16, Б). В данном случае FAD всегда прочно связан с апоферментом, в отличие от кофермента NAD⁺. Помимо дегидрогеназ, в класс оксидоредуктаз входят оксидазы, пероксидазы и оксигеназы.

Трансферазы катализируют перенос тех или иных групп (метильных, гликозильных, фосфатных, алкильных, амино-) от одного субстрата S₁ (донора) к другому S₂ (акцептору).

Рис. 2.17. Реакция трансаминирования

В зависимости от строения переносимых групп различают несколько подклассов трансфераз, например аминотрансферазы катализируют реакции переноса аминогруппы с α-аминокислоты на α-кетокислоту (трансаминирование). Результатом реакции является образование новой аминокислоты и новой кетокислоты (рис.2.17). Простетической группой аминотрансфераз является пиридоксальфосфат - производное витамина В₆.

Фосфотрансферазы (киназы) катализируют реакции переноса фосфатных групп от АТФ на субстрат:

К данному классу относятся трансальдолазы, транскетолазы, метилтрансферазы, ацилтрансферазы, гликозилтрансферазы и др.

Гидролазы гидролизуют пептидные, гликозидные и эфирные связи кислотных ангидридов, связи С=С, С-галоген. В реакциях гидролиза присоединение H₂O идет по месту разрыва связи в молекуле субстрата.

В зависимости от типа гидролизуемой связи класс гидролаз включает несколько подклассов: эстеразы, фосфатазы, пирофосфатазы, гликозидазы.

Один из ферментов костной ткани - пирофосфатаза - гидролизует пирофосфат:

α-Амилаза (гликозидаза), вырабатываемая большими слюнными железами, катализирует гидролиз крахмала в ротовой полости:

Лиазы катализируют расщепление связей С-С, С-О, С-N, C-S без присоединения Н₂О по месту разрыва, например превращение диоксифенилаланина в нейромедиатор дофамин (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Образование дофамина

К этому же классу принадлежат ферменты, катализирующие отщепление простых молекул Н₂О, Н₂S образованием в продукте двойной связи или присоединение этих молекул по двойной связи.

Изомеразы осуществляют взаимопревращения оптических и геометрических изомеров, перенос групп внутри молекул (мутазы) (рис. 2.19).

Рис. 2.19. Реакции, катализируемые изомеразами

Лигазы катализируют реакции соединения двух молекул в более сложные соединения, в ходе которых образуются связи С-О, C-N, C-C и C-S. Такие превращения сопряжены с гидролизом макроэргической связи АТФ, ГТФ или другого макроэргического субстрата и освобождением энергии, использующейся для синтеза.

Рис. 2.20. Реакция карбоксилирования ацетил-КоА

К лигазам относятся аминоацил-тРНК-синтетазы, играющие важную роль на начальных стадиях синтеза белков клетки, ДНК-лигазы, участвующие в процессах синтеза и репарации ДНК. Карбоксилазы катализируют реакции включения молекулы СО₂ в специфические субстраты (рис. 2.20). Простетической группой этих ферментов является биотин (витамин Н).

Дата добавления: 2015-12-15 | Просмотры: 885 | Нарушение авторских прав