Билет 6.

1.Оксидоредуктазы. Строение коферментов. Биологическая роль.

2. Биогенные амины как нейромедиаторы (катехоламины, серотонин, гамк, гистамин), их метаболизм. Нарушение обмена биогенных аминов при психических заболеваниях.

Вопрос1:

ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ, класс ферментов, катализирующих окислительные реакции.

Встречаются во всех живых клетках. Оксидоредектазы подразделяются на 14 подклассов в зависимости от природы соединений, на которые они действуют. Окисляемыми субстратами могут быть спиртовая, альдегидная, кетонная, этильная и др. группы, а также восстановленные формы пиридиновых коферментов. Сущность катализируемых реакций состоит в переносе атомов водорода и электронов от окисляемого субстрата соединения (донора) на восстанавливаемое вещество (акцептор). Наименования их составляют по форме — донор:акцептор оксидоредуктаза. Класс оксидоредуктаз объединяет дегидрогеназы, оксидазы, пероксидазы и оксигеназы, действующие на одиночный донор (монооксигеназы, гидроксилазы) или пару доноров (диоксигеназы) и катализирующие включение в молекулу субстрата атома кислорода из O2. Молекула оксидоредуктаз состоит из белковой части(апофермента) и простетической группы(кофермента). В зависимости от природы коферментов, которые являются переносчиками водорода и электронов в окислительно-восстановительных реакциях, можно разделить на след. группы:

ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ, использующие в качестве кофермента никотинамидадениннуклеотид (НАД) или никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ). В эту группу входят анаэробные дегидрогеназы, передающие водород др. акцепторам; они катализируют реакции окисления разнообразных субстратов (яблочной, молочной, глутамшювой кислот, альдегидов, спиртов). Сюда относятся важнейшие ферменты гликолиза (например, триозофосфатальдегидрогеназа, катализирующая окислительное фосфорилирование фосфоглицеринового альдегида с образованием богатой энергией макроэргической связи).

ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ, простетической группой которых являются флавинаденинмононуклеотид (ФМН) или флавинадениндинуклеотид (ФАД), это аэробные (флавиновые) дегидрогеназы. Они способны передавать водород кислороду воздуха, полифенолоксидазной или цитохромной системе. Реакции флавопротеидов многочисленны и разнообразны, они катализируют окисление полуацеталей, спиртов, аминов; в цепях переноса электронов окисляют НАДН и НАДФН.

Гемопротеиновые оксидоредуктазы — цитохромы, пероксидазы, каталазы; их простетическая группа имеет геминовую природу, родственную гему гемоглобина. В состав оксидоредуктаз входят ионы металлов (Fe, Mo, Cu), принимающие непосредственное участие в механизме переноса электронов. Оксидоредуктазы отличаются физико-химических свойствами, специфичностью действия, местом, занимаемым в цепи окислительных реакций.

В некоторых случаях цепь может быть короче, например, при окислении жирных кислот водород переносится на ФАД, минуя 1-ю стадию, или флавопротеиновые. Оксидоредуктазы. переносят водород непосредственно на кислород, минуя систему цитохромов. Каждый этап катализируется различными окспдоредуктазами. Биологическое значение оксидоредуктаз играют важную роль в обмене веществ, энергии живой клетки, принимая участие в биологически окислении, в реакциях, связанных с фотосинтезом, в биосинтезе белков, углеводов, липидов и др. соединений.

Оксидоредуктазы подразделяются в соответствии с донором, от которого переносится водород или электрон, или в соответствии с акцептором, к которому идет перенос.

Б. Коферменты

Как уже было сказано, для проявления каталитической активности большинству ферментов необходимо наличие кофермента. Исключение составляют гидролитические ферменты (например, протеазы, липазы, рибонуклеаза), выполняющие свою функцию в отсутствие кофермента.

Кофермент, локализуясь в каталитическом участке активного центра, принимает непосредственное участие в химической реакции, выступая в качестве акцептора и донора химических группировок, атомов, электронов. Кофермент может быть связан с белковой частью молекулы ковалентными и нековалентными связями. В первом случае он называется простетической группой (например, FAD, FMN, биотин, липоевая кислота). Вместе с тем известны примеры, когда кофермент присоединяется к ферменту нековалентными связями настолько прочно, что не диссоциирует от белковой молекулы, например тиаминдифосфат.

Во втором случае кофермент взаимодействует с ферментом только на время химической реакции и может рассматриваться в качестве второго субстрата. Примеры - NAD+, NADP+.

Апофермент обеспечивает специфичность действия и отвечает за выбор типа химического превращения субстрата. Один и тот же кофермент, взаимодействуя с различными апоферментами, может участвовать в разных химических превращениях субстрата. Например, пиридоксальфосфат в зависимости от того, с каким апоферментом взаимодействует, участвует в реакциях трансаминирования или декарбоксилирования аминокислот.

Химическая природа коферментов, их функции в ферментативных реакциях чрезвычайно разнообразны. Традиционно к коферментам относят производные витаминов, хотя помимо них есть значительный класс небелковых соединений, принимающих участие в проявлении каталитической функции ферментов.

К коферментам относят следующие соединения:

производные витаминов;

гемы, входящие в состав цитохромов, каталазы, пероксидазы, гуанилатциклазы, NO-синтазы и являющиеся простетической группой ферментов;

нуклеотиды - доноры и акцепторы остатка фосфорной кислоты;

убихинон, или кофермент Q, участвующий в переносе электронов и протонов в ЦПЭ;

фосфоаденозилфосфосульфат, участвующий в переносе сульфата;

S-аденозилметионин (SAM) - донор метильной группы;

глутатион, участвующий в окислительно-восстановительных реакциях.