13. Классификация коферментов по функциям, выполняемых в процессах ферментативного катализа. Характеристика коферментов, участвующих в переносе химических групп.
По функциям ферменты делятся на 3 группы:
1)Переносчики атомов водорода или электронов, и связанных с ферментами оксидоредуктаз (никотинамидные коферменты, флавиновые коферменты, липоевая кислота, аскарбиновая кислота, убихинон, ГЕМ и глутатион)
2)Коферменты, переносчики химических групп, связанных с ферментами класса трансфераз(кофермент А, тетрагидрофолиевая кислота, пиридоксалевые коферменты)
3)Коферменты, катализирующие ферменты синтеза, изомеризации и расщепления углерод-углеродных связей (коферменты класса лигаз, лиаз, изомераз)
Кофермент А (КоА) — кофермент ацетилирования; один из важнейших коферментов; принимает участие в реакциях переноса ацильных групп. С КоА связан ряд биохимических реакций, лежащих в основе окисления и синтеза жирных кислот, биосинтеза жиров, окислительных превращений продуктов распада углеводов. Во всех случаях КоА действует в качестве промежуточного звена, связывающего и переносящего кислотные остатки на другие вещества. При этом кислотные остатки в составе соединения с КоА подвергаются тем или иным превращениям, либо передаются без изменений на определённые метаболиты.
Тетрагидрофолиевая кислота и ее активированные формы в соединении со специфическими белками образуют птеринопротеидные ферментные системы, в виде которых и осуществляют свои биокаталитические функции по транспорту одноуглеродных фрагментов между различными субстратами.
Пиридоксалевые ферменты - ферменты, простетической группой которых является пиридоксальфосфат; производные витамина В6. К П. ф. относятся аминотрансферазы, рацемазы, декарбоксилазы, ди- и моноаминоксидазы и многие др. ферменты, катализирующие важнейшие превращения аминокислот в организмах.
14. Классификация коферментов по функциям, выполняемых в процессах ферментативного катализа. Характеристика коферментов, участвующих в реакциях синтеза, изомеризации и расщепления углерод-углеродных связей.
По функциям ферменты делятся на 3 группы:
1)Переносчики атомов водорода или электронов, и связанных с ферментами оксидоредуктаз (никотинамидные коферменты, флавиновые коферменты, липоевая кислота, аскарбиновая кислота, убихинон, ГЕМ и глутатион)
2)Коферменты, переносчики химических групп, связанных с ферментами класса трансфераз(кофермент А, тетрагидрофолиевая кислота, перидоксалевые коферменты)
3)Коферменты, катализирующие ферменты синтеза, изомеризации и расщепления углерод-углеродных связей (коферменты класса лигаз, лиаз, изомераз)
Тиаминпирофосфат (тиаминдифосфат) — тиаминсодержащий кофермент ряда ферментов окислительного и неокислительного декарбоксилирования α-кетокислот (пировиноградной и а-кетоглютаровой кислот) и обмене α-кетосахаров. Является готовой формой кофермента, образующегося из тиамина в процессе его превращения в организме. Может катализировать некоторые реакции без участия белкового компонента. Тиаминпирофосфат служит кофактором в ряде ферментативных реакций, в которых осуществляется перенос альдегидных групп с молекулы-донора на молекулу-акцептор. В этих реакциях тиаминпирофосфат выполняет функцию промежуточного переносчика альдегидной группы, которая ковалентно связывается с тиа-зольным кольцом.
Биотин (витамин Н, витамин B7) — водорастворимый витамин группы В. Молекула биотина состоит из тетрагидроимидазольного и тетрагидротиофенового кольца, в тетрагидротиофеновом кольце один из атомов водорода замещен на валериановую кислоту. Биотин является кофактором в метаболизме жирных кислот, лейцина и в процессе глюконеогенеза. Входит в состав ферментов, регулирующих белковый и жировой обмен, обладает высокой активностью. Участвует в синтезе глюкокиназы — фермента, регулирующего обмен сахаров. Является коферментом различных ферментов, в том числе и транскарбоксилаз. Участвует в синтезе пуриновых нуклеотидов. Является источником серы, которая принимает участие в синтезе коллагена. С участием биотина протекают реакции активирования и переноса СО2.
Производные витамина В12. Выявлены ферментные системы, в составе которых в качестве простетической группы участвуют не свободный витамин В12, а так называемые В12-коферменты, или кобамидные коферменты. Последние отличаются тем, что содержат 2 типа лигандов: метильную группу и 5-дезоксиаденозин. Соответственно различают метилкобаламин и дезоксиаденозилкобаламин. Превращение свободного витамина В12 в B12—коферменты, протекающее в несколько этапов, осуществляется в организме при участии специфических ферментов в присутствии в качестве кофакторов ФАД, восстановленного НАД, АТФ и глутатиона.
Химические реакции, в которых витамин В12 принимает участие как кофермент, условно делят на 2 группы в соответствии с его химической природой. К первой группе относятся реакции трансметилирования, в которых метилкобаламин выполняет роль промежуточного переносчика метилъной группы (реакции синтеза метионина и ацетата).
Вторая группа реакций при участи В12-коферментов заключается во внутримолекулярном переносе водорода в реакциях изомеризации.
15.Изоферменты и их биологическая роль. Примеры изоферментов.
ИЗОФЕРМЕНТЫ (изоэнзимы), ферменты, катализирующие идентичные р-ции, но отличающиеся друг от друга строением и каталитическими свойствами.
Изоферменты катализируют одну и ту же реакцию, но отличаются по аминокислотному составу и некоторым физико-химическим свойствам (молекулярной массе, электрофоретической подвижности и др.). Например, фермент лактатдегидрогеназа (ЛДГ) существует в пяти формах: ЛДГ1, ЛДГ2, ЛДГ3, ЛДГ4, ЛДГ5.
ЛДГ катализирует реакцию:
Г
люкоза
ЛДГ 4,5
ПВК
молочная кислота + 2 АТФ
ЛДГ 1,2
СО2 + Н2О + 38 АТФ
Каждая ткань имеет определенный изоферментный спектр ЛДГ: в сердечной мышце – ЛДГ1,2; в печени, скелетных мышцах – ЛДГ4,5.
К изоферментам относят только те формы ферментов, появление которых связано с генетически детерминир. различиями в первичной структуре пептидной цепи. Более широкое понятие включает как изоферменты, так и те формы ферментов, к-рые обладают св-вами изоферментов, но образуются в результате посттрансляц. модификаций. Последние могут осуществляться, напр., в результате гликозилирования, фосфорилирования, аденилирования, амидирования и деамидирования остатков глутаминовой и аспарагиновой к-т пептидной цепи, а также путем частичного протеолиза последней с образованием более низкомол. продуктов. В модификации пептидных цепей участвуют специфич. ферменты - аденилилтрансфераза, гликозилтрансферазы, протеазы, фосфокиназы и др. Изоферментам свойственны большинству ферментов, в т. ч. их мембраносвязанным формам, участвующим в метаболич. процессах, обеспечивающих выделение энергии при физ. нагрузках и покое (напр., для изоцитратдегидрогеназы, пируваткиназы). Состав и соотношение форм изоферментов (спектр изоферментов) изменяется в зависимости от их локализации в органах и тканях организмов одного вида и даже в разных субклеточных органеллах одной и той же клетки. На спектр изоферментов оказывает влияние разное физиол. состояние организма и патологич. процессы, происходящие в нем. Поскольку изоферменты различаются по своим св-вам (оптимуму рН, активации ионами, по сродству к субстратам, ингибиторам, активаторам, кофакторам), то характер их распределения отражает регуляторные механизмы, контролирующие метаболизм. Так, напр., лактатдегидрогеназа представлена в организме человека и животных пятью формами, каждая из к-рых представляет собой тетрамер, состоящий из субъединиц двух типов (a и b) в разных соотношениях. В сердце и печени представлена в осн. форма a4, а в мышцах - b4. Первая ингибируется избытком пировиноградной кислоты и поэтому преобладает в органах с аэробным типом метаболизма, вторая не ингибируется избытком этой кислоты и преобладает в мышцах с высоким уровнем гликолиза. О важной роли изоферментов в тонкой регуляции метаболических процессов свидетельствует также изменение их спектра под влиянием различных воздействий и физиологических состояний. Для исследования спектра изоферментов используют ионообменную хроматографию, гель-фильтрацию, электрофорез и изоэлектрофокусирование, а также иммунохимические методы с использованием антител. Наиболее широко используется дискэлектрофорез в полиакриламидном геле. Однако применение только этого метода для поиска изоферментов недостаточно, т.к. он не позволяет выявить генетически различной формы ферментов, не различающиеся по заряду. В связи с этим для более полной характеристики спектра изоферментов необходимо применять иммунохимический анализ и сравнивать спектры изоферментов мутантов. При выявлении изоферментов необходимо избегать условий выделения, при которых возможно возникновение артефактных форм. Анализ спектра изоферментов в количественном и качественном отношениях в различных тканях и органах человека имеет большое значение для диагностики некоторых заболеваний, в т. ч. и связанных с генетическими аномалиями. Напр., инфаркт миокарда сопровождается резким увеличением активности двух форм лактатдегидрогеназ - a4 и b4, причем эта аномалия сохраняется длительное время и может служить показателем течения болезни. При диагностике ряда онкологич. заболеваний данные по анализу спектра изоферментов являются важным подтверждением диагноза и используются для прогноза метастазирования. Существование изоферментов установлено в 40-50-х гг. 20 в., когда были существенно усовершенствованы методы разделения белков.