4. Кофактори та коферменти. Будова та властивості коферментів; вітаміни як попередники в біосинтезі коферментів

Кофактори. Багато ферментів потребують для реалізації своєї каталітичної активності наявності певних низькомолекулярних небілкових сполук кофакторів. Роль кофакторів можуть відігравати біоорганічні сполуки різної хімічної природи або іони металів (Mg2+, Ca2+, Fe3+, Fe2+, Cu2+, Cuj+ та ін.). Іони металів зв'язані з апоферментом або входять до складу небілкової простетичної групи - найчастіше порфіринового кільця гемінових ферментів

(цитохромів, пероксидаз, каталази). Ферменти, які міцно зв'язані з іонами металів і не втрачають цього зв'язку за умов виділення та фракціонування ферменту, назваються металоферментами. У деяких випадках іони металів не входять до складу ферментів як інтегральні структурні компоненти, а виконують лише функцію їх активаторів.

Хімічна природа коферментів, їх функції в ферментативних реакціях дуже різноманітні. Вони беруть участь в акті каталізу, здійснюють контакт між ферментним білком і субстратом, стабілізують апофермент, який, в свою чергу, посилює каталітичний акт небілкової частини і, крім цього, визначає специфічність ферментів, оскільки одна і та ж за хімізмом небілкова частина може функціонувати в складі різних ферментів.

Коферменти (коензими) — біоорганічні сполуки небілкової природи, що є необхідними для дії ферменту, тобто перетворення субстрату в каталітичному акті. Коферменти можуть сполучатися з білковою частиною (апоферментом) нековалентними фізико-хімічними або ковалентними зв'язками (в останньому випадку вони є простетичними групами ферментного білка - флавінові коферменти, піридоксаль-фосфат, ліпоєва кислота тощо); інколи коферменти утворюють комплекси з апоферментом лише в ході каталітичного процесу (НАД, НАДФ).

За хімічною природою коферменти підрозділяють на:

- похідні вітамінів, зокрема: вітаміну В, - 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; похідна рибофлавіну - ФАД);

- нуклеотиди - похідні пуринів та піримідинів (АТФ, АДФ, ЦТФ, ЦДФ, УТФ, УДФ);

- комплекси порфіринів з іонами металів.

Вітаміни - це низькомолекулярні органічні сполуки, які необхідні в невеликих

кількостях для нормальної життєдіяльності та синтез яких у організмі даного виду відсутній

або обмежений.

5. Коферменти: типи реакцій, які каталізують окремі класи коферментів

Таблиця 2. Коферменти та відповідні їм вітаміни

Кофермент	Вітамін-попередник	Функція	Фермент
Піридоксаль-фосфат	В6 (піридоксин)	Переамінування, декарбо-ксилування, рацемізація	Трансамінази, декарбоксилази, рацемази
Тіамін-дифосфат	В1 (тіамін)	Окисне декарбоксилування α-кетокислот, перенесення альдегідних груп	Трансальдолаза, транскетолаза
Кофермент А	В3 (пантотенова кислота)	Перенесення ацильних груп, аеробна деградація та синтез жирних кислот	Ацетилтрансферази, ацилтрансферази
Тетрагідро-фолієва кислота	Фолієва кислота	Перенесення С1-груп, біосинтез пуринових нуклеотидів	Формілтрансфераза, тимідилатсинтетаза
Біотин	Н (біотин)	Реакції карбоксилування за участі СО2	Карбоксилаза
НАД+, НАДФ+	РР (нікотинова к-та)	Зворотне перенесення Н+ та е-	Дегідрогенази (піридинзалежні)
ФМН, ФАД	В2 (рибофлавін)	Перенесення Н+ та е-	Дегідрогенази (флавінзалежні)
Метилкобаламін, 5-дезоксиадено-зилкобаламін	В12 (ціанокобаламін)	Перенесення метильних груп, реакції трансметилування, ізомеризації	Метилмалоніл-КоА-мутаза
Ліпоєва кислота	N (ліпоєва к-та)	Перенесення ацетильних груп	Піруватдегідрогеназа, кетоглутаратдегідрогеназа

За типом каталізованої реакції коферменти поділяють на:

1. Коферменти – переносники атомів водню та електронів (НАД+, НАДФ+, ФМН, ФАД, аскорбінова кислота, кофермент Q, глутатіон, гемінові коферменти (металопорфірини – цитохроми)).

2. Коферменти – переносники різних хімічних груп (нуклеотидні – АТФ, АДФ УТФ, УДФ, ЦТФ, ЦДФ, похідні вітамінів – піридоксальфосфат, піридоксамінфосфат, ліпоєва кислота, КоА, тетрагідрофолієва кислота).

3. Коферменти синтезу, ізомеризації та розщеплення вуглець-вуглецевих зв’язків (метилкобаламін, дезоксіаденозилкобаламін, карбоксибіотин, тіаміндифосфат).