1.1. Энзим – сложный белок
В природе существуют как простые (реже), так в основном и сложные ферменты:
Первые представлены полипептидными цепями и при гидролизе распадаются исключительно на аминокислоты. Это в основном гидролитические ферменты, в частности пепсин, трипсин, липаза, уреаза, лизоцим, рибонуклеаза, фосфатаза и др.
Большинство энзимов относится к классу сложных, содержащих помимо полипептидного компонента (апофермента), какой-либо небелковый фрагмент (кофермент или кофактор), присутствие которого является абсолютно необходимым для каталитической активности. Он может иметь различную химическую природу и различаться по прочности связи с апоферментом. Исходя из особенности строения, коферментами бывают органические соединения (активные формы витаминов РР, группы В), а кофактор – неорганические частицы (ионы металлов и другие электролиты).
Если апофермент связан прочной ковалентной связью с небелковым компонентом и этот комплекс не разделяется при выделении и очистке, то такой энзим получает название холофермент (холоэнзим), а кофермент – простетическая группа (например, ФАД, ФМН, биотин, липоевая кислота). Когда же между частями фермента связь непрочная (нековалентная) и они легко отделяются при диализе, то тогда небелковый фрагмент принято называеть коферментом (например, НАД+, НАДФ+) или кофактором (ионы металлов: Mg2+, Мn2+, Са2+ и др.).
1.1.1. Природа и роль кофермента
Все коферменты термодинамически стабильные органические соединения, имеющие различное строение.
Часто это вещества - производные витаминов (табл. 2)
Таблица 2
Витамины – компоненты коферментов
|
Витамин |
Название кофермента |
Роль |
|
Нуклеотидной природы | ||
|
Никотинамид, витамин РР или В3 |
Никатинамидадениндинуклеотид (фосфат) (NAD+, NADF) |
Перенос протонов и электронов |
|
Рибофлавин, витамин В2
|
Флавинмононуклеотид, рибофлавинфосфат (FMN, FAD) |
Перенос протонов и электронов |
|
Пантотеновая кислота, или витамин В5 |
Коэнзим А (СоА) |
Перенос ацильных или ацетильных групп |
|
Фолиевая кислота, витамин ВС |
Тетрагидрофолиевая кислота (ТHF) |
Перенос метильных, метиленовых, формильных групп или фориминогрупп (одноуглеродных остатков) |
|
Биотин, витамин Н |
Биоцитин |
Перенос активной формы диоксида |
|
Кобаламин, витамин В12
|
Дезоксиаденозил- и (метил)-кобаламин (В12- коферменты) |
Перенос протонов и электронов |
|
Продукты реакций фосфорилирования с участием АТФ | ||
|
Тиамин, витамин В1 |
Тиаминдифосфат (TDP) |
Перенос карбонильных групп и некоторых молекул |
|
Пиридоксин, витамин В6
|
Пиридоксамин-5-фосфат (фосфопиридоксаль) |
Перенос амино- и карбоксильной групп |
Кроме того в качестве коэнзимов регистрируются соединения невитаминной природы: глутатион, АТФ, липоевая кислота, производные нуклеозидов (уридинфосфат, цитидинфосфат, фосфоаденозинфосфосульфат), вещества тетрапиррольной природы типа гема и др.
Более 25% всех ферментов для проявления полной каталитической активности нуждается в кофакторах (ионах металлов), механизм влияния которых на скорость реакций разнообразен.
Кофермент необходим для выполнения следующих задач:
Служит фрагментом активного центра холоэнзима, необходимого для связывания субстрата.
Принимает непосредственное участие в химической реакции.