Г. Назовите типы реакций, которые катализируются этими коферментами. Назовите ферменты этих реакций.          

А. Простые ферменты – это простые белки. Они состоят только из аминокислот. Активный центр простых ферментов включает только радикалы аминокислот. Чаще имеют третичную структуру. Такими ферментами (простые белки) являются гидролитические ферменты, в частности пепсин, трипсин, папаин, уреаза, лизоцим, рибонуклеаза, фосфатаза и др.

 Сложные ферменты (холоферменты) – это сложные белки, которые состоят из белковой и небелковой частей. Белковая часть называется апофермент. Небелковая часть называется кофактором. Кофакторы могут иметь различную химическую природу и различаться по прочности связи с полипептидной цепью. Кофакторы могут быть представлены ионами металлов (Zn²⁺, Mg²⁺, Fe²⁺, Cu²⁺ и т.д.) или коферментами (низкомолекулярные орагнические соединения, производные витаминов). Если константа диссоциации сложного фермента настолько мала, что в растворе все полипептидные цепи оказываются связанными со своими кофакторами и не разделяются при выделении и очистке, то такой фермент получает название холофермента (холоэнзим), а кофактор – простетической группы, рассматривающейся как интегральная часть молекулы фермента. Активный центр холофермента включает радикалы аминокислот и функциональные группы кофермента. Чаще имеют четвертичную структуру.

Б. НАД⁺- никотинамидадениндинуклеотид (РР, В₅-никотинамид).                            

ФАД⁺- флавинадениндинуклеотид (В₂-рибофлавин)

ТПФ-тиаминпирофосфат (В₁-тиамин)

ПФ-пиридоксальфосфат (В₆-пиридоксин);

Биотиновый кофермент (витамин Н) 

В. 1-А, 2-С, 3-В, 4-D.   

Г. 1. Дегидрогеназы (ЛДГ) относятся к классу оксидоредуктаз и катализируют окисление субстратов путем их дегидрирования (отщепления водорода).    

Дегидрогеназы — это двухкомпонентные ферменты, состоящие из простетической группы и специфического белка.

Как было установлено, два удаляемых в ходе реакции атома водорода перемещаются на водородпереносящие коферменты, такие как NAD+, NADP+, FAD, FMN.

Дегидрогеназы бывают: анаэробные и аэробные.

- Анаэробные дегидрогеназы не могут передать отнятый водород непосредственно кислороду воздуха, а передают его промежуточным ферментативным системам, например аэробным дегидрогеназам. Простетической группой анаэробных дегидрогеназ являются NAD+ и NADP+ (никотинамидадениндинуклеотид и никотинамидадениндинуклеотидфосфат)

Функциональной частью обоих коферментов анаэробных дегидрогеназ является никотинамид — амид никотиновой кислоты. Это витамин РР — никотиновая кислота в виде своего амида. В состав данных коферментов входят также азотистое основание аденин, два остатка сахара — рибозы и два (в NAD+) или три (в NADP+) остатка фосфорной кислоты.

Эти коферменты могут находиться как в окисленной — NAD+ и NADP+, так и в восстановленной — NADH и NADPH формах.

Лактатдегидрогеназа (ЛДГ, L-лактат: NAD-оксидоредуктаза; К.Ф. 1.1.1.27) – цитоплазматический, Zn-содержащий гликолитический фермент, обратимо катализирующий восстановление пировиноградной кислоты в молочную кислоту:

Фермент широко распространён в организме человека. По степени убыли активности ЛДГ органы и ткани можно расположить в следующей последовательности: почки, сердце, скелетные мышцы, поджелудочная железа, селезёнка, печень, лёгкие, сыворотка крови. ЛДГ содержится в значительном количестве в эритроцитах, поэтому исследуемая сыворотка не должна содержать следов гемолиза. ЛДГ имеет пять изоферментов, представляющих различные комбинации из четырёх субъединиц двух основных типов – Н (от англ. heart – сердце) и М (от англ. muscle – мышца): ЛДГ1 – 4Н;ЛДГ2 – 3Н1М;ЛДГ3 – 2Н2М;ЛДГ4 – 1Н3М;

ЛДГ5 – 4М.

Протекание прямой реакции превращения пирувата в лактат обеспечивает М субъединица ЛДГ, протекание обратной реакции – Н субъединица

Изоферменты ЛДГ нумеруются в соответствии с электрофоретической подвижностью по направлению к аноду. На рисунке показано распределение и относительное количество изоферментов ЛДГ в различных органах. Экстракты нанесены на линию, отмеченную надписью «Старт». При заданных условиях опыта (рН) 4 изофермента ЛДГ движутся к аноду, а один (ЛДГ5) к катоду.

2. Аминотрансферазы (ГПТ, ГОТ) относятся к классу трансфераз и катализируют перенос аминогруппы с аминокислоты на α-кетокислоту.

Аминотрансферазы (трансаминазы) — ферменты, катализирующие межмолекулярный перенос аминогруппы от соответствующих аминокислот на a‑кетокислоты (2‑оксокислоты) с образованием новых кето- и аминокислот без образования свободного аммиака, в качестве кофермента используется витамин В6 (пиридоксин). Эти ферменты играют центральную роль в обмене белков, осуществляя окислительное дезаминирование аминокислот опосредованно через глутаминовую кислоту. Образующаяся глутаминовая кислота дезаминируется глутаматдегидрогеназой с освобождением свободного аммиака и 2‑оксоглутаровой кислоты.

В организме человека наибольшее значение имеют две аминотрансферазы: аспартатаминотрансфераза (АСТ или АсАТ) (L‑аспартат:2‑оксоглутарат-аминотрансфераза) и аланинаминотрансфераза (АЛТ или АлАТ), (L‑аланин:2‑оксоглутарат-аминотрансфераза). В клинической практике чаще всего определяют именно активность этих двух ферментов. Существует также другое название указанных ферментов: для АСТ — глутаматоксалоацетатаминотрансфераза (ГОАТ), для АЛТ — глутаматпируватаминотрансфераза (ГПАТ). Реакции, катализируемые этими ферментами:

2-Оксоглутарат + Аспартат ↔ Глутамат + Оксалоацетат

2-Оксоглутарат + Аланин ↔ Глутамат + Пируват

3. Декарбоксилазы (пируватдекарбоксилаза) кетокислот относятся к классу лиаз и катализируют реакции распада, сопровождающиеся выделением СО_2.

Декарбоксилазы,ферменты, ускоряющие отщепление карбоксильных

групп у субстратов. В зависимости от того, от какого субстрата отнимается эта группа, декарбоксилазы делятся на декарбоксилазы кетокислот и декарбоксилазы аминокислот.

 

Декарбоксилазы кетокислот — двухкомпонентные ферменты, коферментом которых является тиаминдифосфат (витамин B1, связанный с двумя остатками фосфорных кислот).

Связь между апоферментом и коферментом осуществляется за счет ионов магния. Название образуется в зависимости от кетокислоты, на которую действует данная декарбоксилаза.

Представителем декарбоксилаз кетокислот является пируватдекарбоксилаза (ПДК), которая осуществляет декарбоксилирование пировиноградной кислоты, с образованием уксусного альдегида. Такая реакция осуществляется только в микробных клетках, а в клетках млекопитающих и человека ПДК работает в составе мультиферментного комплекса, называемого пируватдегидрогеназой (ПДГ). В составе этого комплекса находится большое число ферментов, основными же составными частями комплекса являются пируватдекарбоксилаза, ацетилтрансфераза и НАД-зависимый пиридинфермент. ПДК, отщепляет углекислый газ, пиридинфермент отнимает один атом водорода от карбоксильной группы пирувата, а второй атом водорода от кофермента ацетилтрансферазы. При этом выделяется энергия, которая аккумулируется в макроэргическую связь, посредством которой ацетилтрансфераза присоединяется к остатку уксусной кислоты. В результате образуется активная форма этой кислоты, которая называется ацетилКоА или АУК (активная уксусная кислота).

4. Карбоксилазы (ацетил-КоА-карбоксилаза) относятся к классу лигаз (синтетаз) и катализируют присоединение к субстрату СО₂  с образованием карбоксильной группы. ферменты из класса лиаз, воздействующие на связь углерод-углерод, которые катализируют присоединение или отщепление карбоксильной группы от органических соединений. Эти ферменты катализируют декарбоксилирование аминокислот, бета-кетокислот и альфа-кетокислот.

ацетил-КоА-карбоксилаза,является регуляторным ферментом в биосинтезе жирных кислот. Он относится к классу лигаз и в качестве кофермента использует биотин. Она катализрет первую реакцию синтеза жирных кислот.

                                                     

36

 Фермент аргиназа имеет оптимум активности pH =9,5 и t =37° C. При изменении оптимальных условий инкубации аргиназы активность фермента изменяется.