3.1.2. Нуклеозид-5-дифосфаты (ндф) и нуклеозид-5-трифос-фаты (нтф).
Во всех тканях организма в свободном состоянии содержатся не только моно-, но и ди-, а также трифосфаты нуклеозидов. Наиболее известными являются аденозин-5-дифосфат (АДФ) аденозин-5-трифосфат (АТФ).
Нуклеотиды, фосфорилированные в разной степени, способны к взаимопревращениям путем наращивания или отщепления фосфат-ных групп. Дифосфатная группа содержит одну, а трифосфатная две ангидридные связи, называемые макроэргическими, поскольку они обладают большим запасом энергии. При расщеплении макроэргической связи Р О выделяется энергия, приблизительно равная 32 кДж/моль. Этим объясняется важнейшая роль АТФ как «поставщика» энергии во всех живых клетках. Взаимные превращения АМФ, АДФ и АТФ представлены на схеме 1.
Ангидридные связи могут гидролизоваться либо специфичными ферментами, либо при кипячении в присутствии HCl. Ни сложно-эфирная связь, ни N-гликозидная при этом не расщепляются.
Помимо энергетической функции, НДФ и НТФ играют важную роль в транспорте строительных блоков. Так, уридиндифосфат (УДФ) выполняет функцию переносчика остатков моносахарида при синтезе полисахаридов. Кроме того, они являются предшественниками мононуклеотидных единиц при синтезе ДНК и РНК.
Схема 1. Взаимные превращения АМФ, АДФ и АТФ.
3.2. Динуклеотиды.
Динуклеотиды состоят из двух мононуклеотидных единиц, соединенных фосфатным мостиком. Наиболее важными представите-лями этой группы являются никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и его фосфат (НАДФ), флавинадениндинуклеотид (ФАД) и его восстановленная форма ФАДН2. НАД и НАДФ выполняют важную роль коферментов большого числа ферментов дегидрогеназ и, следовательно, являются участниками окислительно-восстанови-тельных реакций. В соответствии с этим они могут существовать как в окисленной (НАД+, НАДФ+), так и в восстановленной (НАДН, НАДФН) формах:
Структурным фрагментом НАД+, НАДФ+ является никотин-амидный остаток в виде пиридиниевого катиона. В составе НАДН, НАДФН этот фрагмент превращается в остаток замещенного 1,4-дигидропиридина.
В ходе биологического дегидрирования (окисления) субстрат теряет два атома водорода, т.е. два протона и два электрона, и переходит в окисленную форму, а НАД+ и НАДФ+ переходят в восстановленную форму НАДН и НАДФН соответственно. Данный процесс является обратимым:
Типичными примерами биохимических реакций с участием НАД+ являются окисление спиртовых групп в альдегидные (например, превращение ретинола в ретиналь), а с участием НАДН восстановление карбонильных групп в спиртовые:
Флавинадениндинуклеотид кофермент окислительно-восстано-вительных процессов с участием ферментов оксидаз (окислительное дезаминирование α-аминокислот) и дегидрогеназ (превращение янтарной кислоты в фумаровую):
Флавинадениндинуклеотид (ФАД) является метаболически актив-ной формой рибофлавина (витамина В2). В структуру рибофлавина входят остаток альдита D-рибитала и гетероциклическая система изоаллоксазина, включающая фрагмент 2,4-диоксоптеридина:
Изоаллоксазин, имеющий ярко-желтый цвет, получил название флавин (от лат. Flavus желтый) и соответственно витамин В2 название рибофлавин. Ответственным за окислительно-восстанови-тельный процесс является изоаллоксазиновый фрагмент, который, восстанавливаясь, присоединяет от субстрата два электрона к атомам углерода изоаллоксазинового фрагмента, изменяя их степень окисления. Одновременно два протона (Н+), получаемые обычно из водной среды, присоединяются к атомам азота, в результате чего образуется восстановленная форма ФАДН2. Процесс обратим:
