22.Хімічна структура ферментів: будова ферментних білків, олігомерні білки-ферменти. Функціональні ферментні системи.

А. Будова ферментних білків

За хімічною структурою ферменти є простими білками або складними білками (тобто такими, що містять у собі небілкову частину). Білкова частина складного білка-ферменту має назву апофермент (апоензим), небілкова — кофермент (коензим) — див. нижче. Повна назва складного ферменту — холофермент

Олігомерні білки-ферменти

Багато ферментних білків складаються з декількох субодиниць (протомерів),

що являють собою різні поліпептидні ланцюги, сполучені нековалентними зв’яз-

ками — олігомерні ферменти

Найбільш розповсюджені олігомерні ферменти, що містять у собі два (С2),чотири (С4), шість(С6) протомерів. У клітині, особливо в складі біологічних мембран, деякі ферменти здатні

утворювати поліферментні (мультиензимні) комплекси (системи), що каталі-

зують послідовності спряжених біохімічних реакцій. Такі поліферментні комплекси

складаються з декількох десятків фізично асоційованих білків-ферментів, кожен

з яких каталізує певну реакцію. Розрізняють

1. Розчинні мультиензимні системи, в яких відсутня постійна асоціація між ферментами Е1, Е2, Е3, Е4; відбувається дифузія субстратів A, B, C, D між окремими ферментами.

2. Мультиензимні системи, в яких окремі ферменти сполучені між собою неко-

валентними зв’язками, утворюючи комплекси, які полегшують передавання

субстратів та продуктів між окремими ферментними білками.

3. Мембрано-зв’язані мультиензимні системи, в яких окремі ферменти асоці-

йовані з ліпідним бішаром субклітинних органел (мітохондрій, ендоплазматич-

ного ретикулума тощо).

Прикладом мультиензимних систем може бути піруватдегідрогеназний

комплекс, виділений із мітохондрій та E. Coli. Зокрема, піруватдегідрогеназний

комплекс E. Coli, що має м.м. 4,0 10*6

, складається з 24 молекул ферментного

білка піруватдегідрогенази (м.м. — 90 кД; із кожною молекулою білка зв’яза-

ний тіаміндифосфат — ТДФ), молекули дигідроліпоїлтрансацетилази (яка

складається з 24 протомерів — окремих поліпептидних ланцюгів із м.м. 36 кД;

кожен ланцюг містить залишок ліпоєвої кислоти) та 12 молекул дигідроліпоїл-

дегідрогенази (м.м. — 55 кД; кожна молекула сполучена з ФАД).

23. Кофактори та коферменти: структурна характеристика, властивості, класифікація, зв’язок з вітамінами. Типи реакцій, які каталізують окремі класи коферментів

Кофактори

Багато ферментів потребують для реалізації своєї каталітичної активності наяв-

ності певних низькомолекулярних небілкових сполук — кофакторів. Роль кофак-

торів можуть відігравати біоорганічні сполуки різної хімічної природи або іони

металі

Коферменти (коензими) — біорганічні сполуки небілкової природи, що є

необхідними для дії ферменту, тобто перетворення субстрату в каталітичному

акті.

Коферменти можуть сполучатися з білковою частиною (апоферментом) неко-

валентними фізико-хімічними або ковалентними зв’язками (в останньому випад-

ку вони є простетичними групами ферментного білка — флавінові коферменти,

піридоксальфосфат, ліпоєва кислота тощо); деколи коферменти утворюють комп-

лекси з апоферментом лише в ході каталітичного процесу (НАД, НАДФ)

Класифікація коферментів

А. За хімічною природою коферменти підрозділяють на:

– похідні вітамінів, зокрема: вітаміну В1 — тіаміндифосфат; вітаміну В2 —

флавінмононуклеотид (ФМН); вітаміну В6 — піридоксальфосфат, піридоксамінфосфат; пантотенової кислоти — коензим А; вітаміну В12 — метилкобаламін, дезоксиаденозилкобаламін; вітаміну Н (біотину) — карбоксибіотин;фолієвої кислоти — тетрагідрофолієва кислота;– динуклеотиди (похідні нікотинаміду — НАД+, НАДФ+; похідний рибофлавіну — ФАД);– нуклеотиди — похідні пуринів та піримідинів (АТФ, АДФ, ЦТФ, ЦДФ,УТФ, УДФ);– комплекси порфіринів з іонами металів.

За типом реакції, яку вони каталізують, коферменти поділяють на:

1. Коферменти, що є переносниками атомів водню та електронів.

2. Коферменти, що є переносниками різних хімічних груп.

3. Коферменти синтезу, ізомеризації та розщеплення вуглець-вуглецевих зв’язків.

Коферменти — похідні вітаміну РР (нікотинаміду) (входять до складу дегідрогеназ): нікотинамідаденіндинуклеотид (НАД+) та нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат (НАДФ+).

Коферменти — похідні вітаміну В2 (рибофлавіну) (входять до складу де-

гідрогеназ та оксидаз): флавінаденіндинуклеотид (ФАД), флавінмононуклеотид

(ФМН).

Піридоксалеві коферменти — похідні вітаміну В6

(піридоксину) (входять

до складу амінотрансфераз, декарбоксилаз): піридоксин (піридоксол), піридо-

ксальфосфат, піридоксамінфосфат.

Металопорфірини — коферменти цитохромів: металопорфіринові струк-

тури цитохромів a (A), b (B), c (C). (Me2+: залізо в цитохромах b та c, мідь — у

цитохромі a).

Кофермент ацилювання — похідний пантотенової кислоти: коензим А

(КоА).