16. Кофакторы и коферменты. Классификация.

Ответ. Кофактор — небольшое небелковое (и не производное от аминокислот) соединение (чаще всего ион металла), которое присоединяется к функциональному участку белка и участвует в его биологической деятельности. Такие белки обычно являются ферментами, поэтому кофакторы называют «молекулами-помощниками», которые участвуют в биохимических превращениях. Кофакторы классифицируются на неорганические ионы и комплексные органические молекулы, называемые коферментами. Последние обычно являются производными от витаминов. Кофактор, который прочно связан с белком (например, ковалентно), называют простетической группой. Неактивный фермент без кофактора называют апоферментом, а фермент вкупе с кофактором — холоферментом. Только в комплексе с кофактором фермент приобретает свои активные свойства и способен участвовать в реакциях. Часто кофакторами являются ионы металлов. Поэтому в небольших количествах они должны поступать в организм с пищей. Для человека список основных металлов включает железо, марганец, магний, кобальт, медь, цинк, молибден. Хотя дефицит хрома и вызывает нарушение толерантности к глюкозе, не было найдено ни одного фермента, использующего хром как кофактор. Ещё одним жизненно необходимым элементом для человека является кальций, но кальций связывается с ферментами не в виде иона, а как белок кальмодулин. Медь - Цитохром с-оксидаза, железо – Каталаза, магний - Глюкозо-6-фосфатаза, никель – Уреаза, цинк – Алкогольдегидрогеназа. Железосерные кластеры — это комплексы железа и серы, связанные с белками. Они играют важную роль в транспорте электронов, окислительно-восстановительных реакциях, и как структурные блоки. Органические кофакторы или Коферменты — вещества, предшественниками которых являются витамины. Коферменты резко специфичны к определенным реакциям, т.к. имеют определенную структуру. К коферментам относятся биотин (витамин Н), ацетил-S-КоА (пантотеновая кислота), никотинамидные коферменты (ниацин) и др. Коферменты вместе с функциональными группами аминокислотных остатков фермента формируют активный центр фермента, на котором происходит связывание с субстратом и образование активированного фермент-субстратного комплекса. Комплекс кофермента и апофермента образует целостную, биологически активную молекулу фермента, называемую холоферментом. Наиболее распространенную группу составляют соединения нуклеотидной природы, а также коферменты, содержащие остатки фосфорной кислоты. Роль коферментов нередко играют витамины или их метаболиты (чаще всего — фосфорилированные формы витаминов группы B). Например, коферментом фермента карбоксилазы является тиаминпирофосфат, коферментом многих аминотрансфераз — пиридоксаль-6-фосфат. В металлоферментах роль, аналогичную роли коферментов, могут исполнять катионы металлов, однако коферментами их обычно не называют. Коферменты обычно непрерывно синтезируются, и их концентрация поддерживается на постоянном уровне внутри клетки. Например, НАДФ «пополняется» через пентозофосфатный путь и S-аденозилметионин с помощью метионинаденозилтрансферазы. Непрерывный синтез означает, что небольшие количества коферментов могут использоваться очень интенсивно. Например, человеческое тело переворачивает свой собственный жир в АТФ каждый день. ТИАМИНОВЫЕ (производные витамина В1): ТМФ - тиаминмонофосфат; ТДФ - тиаминдифосфат; ТТФ - тиаминтрифосфат. ФЛАВИНОВЫЕ (витамин В2): ФМН - флавинмононуклеотид; ФАД - флавинадениндинуклеотид. НИКОТИНАМИДНЫЕ (витамин РР): НАД - никотинамидадениндинуклеотид; НАДФ - никотинамиддинуклеотидфосфат. ПАНТОТЕИНОВЫЕ (витамин В5): KOF A (HS-KOA - HS, коэнзим А); ПИРИДОКСИНОВЫЕ (витамин В6): ПФ - пиридоксальфосфат; ПАФ – пиридоксаминофосфат.