10 Вопрос

Характеристика кофакторов ферментов: строение и классификация. Коферменты НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, КоАSH, ГДФ, пиридоксальфосфат, ТГФК: химическая природа, витамины-предшественники, катализируемые реакции.

Большинство ферментов для проявления каталитической активности нуждается в присутствии некоторых веществ небелковой природы - кофакторов. Различают две группы кофакторов: ионы металлов и коферменты.

1. Ионы металла участвуют в функционировании фермента различными способами.

•  Изменяют конформацию молекулы субстрата, что обеспечивает комплементарное взаимодействие с активным центром. Например, в качестве субстрата выступает комплекс Mg2+-АТФ.

•  Обеспечивают нативную конформацию активного центра фермента. Ионы Mg2+, Mn2+, Zn2+, Co2+, Mo2+ участвуют в стабилизации активного центра ферментов и способствуют присоединению кофермента.

•  Стабилизируют конформацию белковой молекулы фермента. Например, для стабилизации четвертичной структуры фермента алкогольдегидрогеназы, катализирующей реакцию окисления этанола, необходимы ионы цинка.

•  Непосредственно участвуют в ферментативном катализе. Ионы Zn2+, Fe2+, Мп2+, Cu2+ принимают участие в электрофильном катализе. Ионы металлов с переменной валентностью могут также участвовать в переносе электронов. Например, в цитохромах (гемсодержащих белках) ион железа способен присоединять и отдавать один электрон. Благодаря этому свойству цитохромы участвуют в окислительно-восстановительных реакциях:

2. Коферменты являются органическими веществами, чаще всего производными витаминов, которые непосредственно участвуют в ферментативном катализе, так как находятся в активном центре ферментов. Фермент, содержащий кофермент и обладающий ферментативной активностью, называют холоферментом. Белковую часть такого фермента называют апоферментом, который в отсутствие кофермента не обладает каталитической активностью.

Кофермент может связываться с белковой частью фермента только в момент реакции или быть связанным с апоферментом прочными ковалентными связями. В последнем случае он называется простетической группой. 

Коферменты- Тип реакции, в которой участвует кофермент, роль кофермента и участие активной группы в катализе- Витамин-предшественник

Кофермент (коэнзим) А (НSКоА) - Реакция ацилирования.Образование высокоэнергетической тиоэфирной группы с карбоксильными группами карбоновых кислот R-СО-SКоА - Пантотеновая кислота

Никотинамидадениндинуклеотид,(НАД) никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ) – никотинамидные коферменты - Окислительно-восстановительные реакции. При окислении субстрата к пиридиновому кольцу присоединяются 1 протон (2-й переходит в среду) и 2 электрона, при этом положительный заряд утрачивается. - Никотинамид (витамин РР)

Пиридоксальфосфат (ПФ) - Трансаминирование, декарбоксилирование аминокислот. При сближении азота аминокислоты и углерода альдегидной группы ПФ образуется альдиминная связь. Далее после вутримолекулярных перестроек образуется аминогруппа на коферменте и кетогруппа на бывшей аминокислоте. - Пиридоксин (В6)

Флавинмононуклеотид, (ФМН) флавин-адениндинуклеотид, (ФАД) - флавиновые коферменты - Окислительно-восстановительные реакции. Два атома водорода от субстрата присоединяются к атома азота N1 и N10. - Рибофлавин (В2)

Гуанозиндифосфат (ГДФ, GDP,) — нуклеотид, эфир пирофосфорной кислоты с гуаниловым нуклеозидом. ГДФ состоит из пирофосфата, сахара пентозы рибозы и азотистого основания гуанина.ГДФ — продукт дефосфорилирования ГТФ ГТФазами, например, в реакциях передачи сигнала G-белками. В клетке ГДФ превращается в ГТФ ферментом пируваткиназой, дополнительная фосфатная группа переносится с молекулы фосфоенолпирувата.

Никотинамидные коферментыНАД+, НАДФ+.

НАД+, НАДФ+-содержащие дегидрогеназы катализируют перенос гидрид-иона (Н-) от субстрата к никотинамидной части кофермента.Восстановленная при этом часть кофермента отличается от окисленной только по производному никотиновой кислоты. Восстановленные формы НАДН и НAДФH отсоединяются от апофермента и отделяются от дегидрогеназы. Затем они переносят гидрид ион на другую молекулу фермента (чаще всего- ФМН, ФАД-зависимого). Катализируют обратимые реакции окисления спиртов, оксикислот, аминов и др. Хорошо изучены ЛДН- лактатдегидрогеназа, MДH- малатдегидрогеназа, AДH- алкогольдегидрогеназа.

Флавиновые простетические группы.Окисленные формы флавиновых простетических групп выглядят следующим образом:

ФМН и ФAД катализируют переходы: спирты-альдегиды, амины-имины, НAДH, НAДФH-НAД+, НAДФ+. ФМН, ФAД- более сильные окислители. Сами передают гидрид ион непосредственно на кислород: ФAДH2, ФMНH2 + O2 → ФAД, ФMН + H2O2.

Коэнзим А: Пиридоксальфосфат:

Тетрагидрофолат(ТГФК) — это кофермент, участвующий во многих реакциях, особенно при метаболизме аминокислот и нуклеиновых кислот. Является донором одноуглеродной группы. Получает атом углерода путем образования комплекса с формальдегидом, который образуется в других реакциях. Недостаток тетрагидрофолата вызывает анемию. Концентрация тетрагидрофолата снижается под действием лекарственного препарата (цитостатика) метотрексата, который используют для остановки синтеза нуклеотидов. Предшественник – фолиевая кислота.