Кофакторы ферментов: ионы металлов и коферменты. Роль кофакторов в катализе.

Кофермент - дополнительная группа, легко отделяемая от апофермента при диссоциации. Предполагают, что простетическая группа может быть связана с белком ковалентными и нековалентными связями. С другой стороны, химические связи между кофакторами и пептидными цепями могут быть относительно слабыми. В таких случаях при выделении ферментов наблюдается полная диссоциация обеих частей, и белковый компонент лишается ферментативной активности. Типичными представителями являются витамины В1, В2, В6, РР, содержащие коферменты.
Многие двухвалентные металлы (Mg2+, Мn2+, Са2+), как будет показано далее, также выполняют роль кофакторов, хотя они не относятся ни К коферментам, ни к простетическим группам.
Условно можно выделить две функции кофакторов:
1. участие в каталитическом превращении субстрата одним ферментным белком. При этом кофактор может функционировать либо как катализатор, который регенерируется после каждого акта превращения субстрата, либо как косубстрат. В последнем случае регенерация исходной формы кофермента осуществляется другим ферментом в сопряжённой реакции.
2. Активация и перенос молекулы субстрата от одного фермента к другому. В этом варианте субстрат реагирует с коферментом в активном центре фермента так, что образуется новое реакционноспособное производное субстрата, которое устойчиво в водной среде. Затем образовавшееся производное субстрата связывается с другим ферментом, в активном центре которого и осуществляется каталитическое превращение субстрата с одновременной регенерацией кофактора.

17. Классификация коферментов по строению и функциям.
По строению:

- Алифатические (липоевая кислота)
- ароматические (коэнзим Q)
- гетероциклические (ТПФ, ПФ)
- нуклеотиды (НАД, НАДФ, ФАД, ФМН)
По функциям:

- переносчики протонов и электронов (НАД,ФАД. Ко Q)
-переносчики Групп (ТПФ,ПФ,Ко А)
- коферменты синтеза и изомеризации.

НАД и НАДФ, строение ок-й и вос-ой форм, участвующих в катализе.

Производные PP витамина. Биохимическая функция: дыхание, перенос водорода. Витамин РР входит в состав НАД или НАДФ, являющихся коферментами большого числа обратимо действующих в ОВР дегидрогеназ. Показано, что ряд дегидрогеназ использует только НАД и НАДФ (соответственно малатдегидрогеназа и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа), другие могут катализировать ОВР в присутствии любого из них (например, глутаматдегидрогеназа). В процессе биологического окисления НАД и НАДФ выполняют роль промежуточных переносчиков электронов и протонов между окисляемым субстратом и флавиновыми ферментами.

 

ФАД и ФМН.

Производные витамина B2.Биологическая функция дыхание, перенос водорода. Рибофлавин входит в состав флавиновых коферментов, в частности ФМН и ФАД, являющихся простетическими группами ферментов флавопротеинов. Некоторые флавопротеины в дополнение к ФМН или ФАД содержат еще прочно связанные неорганические ионы, в частности железо или молибден, наделенные способностью катализировать транспорт электронов. Различают 2 типа химических реакций, катализируемых этими ферментами. К первому относятся реакции, в которых фермент осуществляет прямое окисление с участием кислорода, т.е. дегидрирование (отщепление электронов и протонов) исходного субстрата или промежуточного метаболита. К ферментам этой группы относятся оксидазы L- и D-аминокислот, глициноксидаза, альдегидоксидаза, ксантиноксидаза и др. Вторая группа реакций, катализируемых флавопротеинами, характеризуется переносом электронов и протонов не от исходного субстрата, а от восстановленных пиридиновых коферментов. Ферменты этой группы играют главную роль в биологическом окислении. В каталитическом цикле изоаллоксазиновый остаток ФАД или ФМН подвергается обратимому восстановлению с присоединением электронов и атомов водорода к N1 и N10. ФМН синтезируется в организме животных из свободного рибофлавина и АТФ при участии специфического фермента рибофлавинкиназы: Образование ФАД в тканях также протекает при участии специфического АТФ-зависимого фермента ФМН-аденилилтрансферазы.

20. КОА, строение, роль.

Витамин В3, транспорт ацильных групп. Пантотеновая кислота входит в состав кофермента А, или коэнзима А (КоА). Название ≪коэнзим А≫ (кофермент ацилирования) связано с тем, что это соединение участвует в ферментативных реакциях, катализирующих как активирование, так и перенос ацетильного радикала СН3СО; позже оказалось, что КоА активирует и переносит также другие кислотные остатки (ацилы). Участвует в обмене веществ, в основных биохимических процессах, окисление и биосинтез высших жирных кислот, окислительное декарбоксилирование α-кетокислот, биосинтез фосфолипидов, стероидных гормонов, гема и гемоглобина, ацетилхолина и др.