Коферментні функції нікотинаміду

НІКОТИНАМІДНІ КОФЕРМЕНТИ — похідні вітаміну РР (нікотинаміду). Нікотинамідаденіндинуклеотид (НАД⁺) та нікотинамідаденіндинуклеотидфосфат (НАДФ⁺) входять до складу ферментів дегідрогеназ, які належать до класу оксидоредуктаз. За хімічною природою ці коферменти є динуклеотидами, в яких є мононуклеотиди аміду нікотинової кислоти та аденіну, сполучені за допомогою кисневого містка між залишками фосфату (НАД⁺). НАДФ⁺, крім того, містить ще один залишок фосфату біля С₂-атома рибози аденозинмонофосфату

Н.к. виконують роль проміжних акцепторів протонів і електронів від субстратів, що окиснюються, на різні акцептори в системі дихального ланцюга, забезпечують поетапне окиснення численних метаболітів обміну білків, ліпідів, вуглеводів. Механізм взаємодії Н.к. під час біологічного окиснення полягає в їх здатності до оборотного окиснення — відновлення.

Здатність НАД⁺ і НАДФ⁺ виконувати функцію проміжного переносника водню пов’язана з наявністю в їх структурі аміду нікотинової кислоти. Один з атомів водню (Н⁺ і е^–), відщеплених від субстрату, приєднується до вуглецю нікотинамідного кільця в положенні 4. Електрон другого атома водню (Н⁺, е^–) приєднується на зовнішній енергетичний рівень електропозитивного атома азоту в положенні 1, нейтралізуючи його позитивний заряд, а протон (Н⁺) переходить у середовище, підкиснюючи його. У процесі приєднання електронів і протонів змінюється структура піридинового гетероциклу. Кільце нікотинаміду, яке в окисненій формі мало 3 подвійні зв’язки, відновлюється і має 2 подвійні зв’язки. Особливістю НАД-залежних дегідрогеназ є те, що вони забезпечують перебіг процесів, пов’язаних з виділенням та акумулюванням енергії в макроергічних зв’язках АТФ. Крім того, НАДФ·Н+Н⁺ відіграє важливу роль донора протонів водню в процесах синтезу багатьох біополімерів клітини.

PP Нікотинова кислота Ніацин Антипелагрічний Нікотинова кислота Нікотинамід

R=H Нікотинамід аденін динуклеотид (НАД^+) R=H3PO4 Нікотинамід аденін динуклеотид фосфат (НАДФ^+)

■ Входить до складу анаеробних дегідрогеназ- каталізує окисно-відновні реакції вуглеводного, ліпідного та амінокислотного обміну (лактат Д., піруват Д. і ін.). ■ Одна молекула НАДН при окисленні у дихальному ланцюзі дає 3 молекули АТФ. ■ НАДФ приймає участь в основному у біосинтетичних процесах.

 

4.Внутрішньоклітинна локалізація ферментів. Окремі метаболічні шляхи містяться у визначених внутрішньоклітинних ділянках — компартментах, що відокремлені біологічними мембранами, зокрема:

– в ядрах — реакції біосинтезу (реплікації) ДНК, синтезу інформаційних та інших класів РНК (транскрипції); – в мітохондріях — реакції циклу трикарбонових кислот, β-окисленняжирних кислот, електронного транспорту та окисного фосфорилювання;

– в цитоплазмі (цитозолі) — реакції гліколізу, глюконеогенезу, синтезужирних кислот, обміну амінокислот тощо; – в рибосомах — реакції білкового синтезу (утворення поліпептидних ланцюгів);

– у мембранах ендоплазматичного ретикулуму — цитохром Р-45О-залежні процеси окисного гідроксилювання гідрофобних субстратів ендогенного та екзо- генного походження (реакції “мікросомального окислення”);

– у лізосомах — реакції гідролітичного розщеплення біополімерів — білків та нуклеїнових кислот (як власних біомолекул, так і чужорідних сполук, що поглина-ються певними клітинами за рахунок ендоцитозу).

5. АТФ-синтетаза мітохондрій.

Протонна АТФ-синтаза – це олігомерний білок, який вмонтований у внутрішню мембрану мітохондрії і за будовою нагадує гриб. Вона містить дві субодиниці:

Fo – протонний канал (о - від «олігоміцин»); лише через цей канал протони можуть повернутися в матрикс; F1 – фермент, який використовує енергію, що вивільняється при транспорті протонів через Fo для синтезу АТФ з АДФ та Фн.

На сьогодні відомо, що при транспорті протонів через Fo-субодиницю відбуваються конфірмаційні зміни в активному центрі F1-субодиниці, які призводять до її активації і відповідно до синтезу АТФ та її вивільнення. Молекули АТФ, що синтезуються, транспортуються у цитозоль за допомогою транслокази. Для синтезу молекули АТФ, її вивільнення та транспорту у цитозоль потрібна енергія 4 протонів (40% цієї енергії іде на синтез АТФ, 60% виділяється у вигляді тепла).

Білет 15