С. Назовите витамины, входящие в состав данных коферментов. Опишите функции коферментов.

А. 1 – А;

ТДФ (тиаминдифосфат). В этой реакции α-кетоглутарат подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием в качестве конечных продуктов сук-цинил-КоА, СО2 и NADH + Н+. В результате этой реакции образуется сукцинил-КоА Реакцию катализирует α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс, который по структуре и функциям сходен с пируватдегидрогеназным комплексом (ПДК). Подобно ПДК, он состоит из 3 ферментов: α-кетоглутаратдекарбоксилазы, дигидролипоилтранссукцинилазы и дигидролипоилдегидрогеназы. Кроме того, в этот ферментный комплекс входят 5 коферментов: тиаминдифосфат, кофермент А, липоевая кислота, NAD+ и FAD. Существенное отличие этой ферментной системы от ПДК - то, что она не имеет сложного механизма регуляции, какой характерен для ПДК. В частности, в этом комплексе отсутствуют регуляторные субъединицы. Равновесие реакции окислительного декарбоксилирования α-кетоглутарата сильно сдвинуто в сторону образования сукцинил-КоА, и её можно считать однонаправленной.

2 – А, В;

-ФАД (флавинадениндинуклеотид) В качестве кофермента входит в ПВК, который катализирует реакцию окислительного декарбоксилирования α-кетоглутарата.

-6-реакция ЦТК. Превращение сукцината в фумарат. Реакция катализируется сложным ферментом сукцинатдегидрогеназой, в молекуле которой кофермент ФАД+ ковалентно связан, а белковой частью фермента. Окисленная форма ФАД+ в результате реакции восстанавливается до ФАДН2.Восстановленная форма ФАДН2 поступает в дыхательную цепь, там регенерирует до окисленной формы ФАД+, что приводит к образованию двух молекул АТФ.

3 – А, С, D;

НАД (Никотинамидадениндинуклеотид)

-В качестве кофермнента входит в состав ПВК, который катализирует реакцию окислительного декарбоксилирования α-кетоглутарата.

-8 реакция ЦТК. Реакция дегидрирования яблочной кислоты до щавелеуксусной кислоты (оксалоацетата). Реакция катализируется ферментом НАД+-зависимой-малатдегидрогеназой. В результате реакции окисленная форма НАД восстанавливается до восстановленной формы НАДН2. Восстановленная форма НАДН2 поступает в дыхательную цепь, там окисляется до НАД+, что приводит к образованию 2 молекул АТФ

- 3 реакция ЦТК. Необратимая реакция окислительного декарбоксилирования изолимонной кислоты (изоцитрата): гидроксигруппа изолимонной кислоты окисляется до карбонильной группыс помощью окисленной формы НАД+ и одновременно отщепляется карбоксильная группа в β-положении с образованием α-кетоглутаровой кислоты (α-кетоглутарата). Промежуточный продукт этой реакции щавелевоянтарная кислота (оксалосукцинат). Восстановленная форма НАДН∙Н поступает в дыхательную цепь, там окисляется до НАД+, что приводит к образованию 2 молекул АТФ.

4 – А.

НS-КоА (кофермент,коэнзим А). В качестве кофермнента входит в состав ПВК, который катализирует реакцию окислительного декарбоксилирования α-кетоглутарата.

В. Если донором водорода для дыхательной цепи является молекула НАДН, то электроны от донора (НАДН) к акцептору (кислород) проходят 3 участка сопряжения окисления и фосфорилирования (I, III и IV ферментные комплексы дыхательной цепи). Таким образом, максимально может образоваться 3 молекулы АТФ (3 АДФ + 3 Н3РО4 → 3 АТФ). Затрачивается 1 атом кислорода (2 Н + О → Н2О). Значение коэффициента Р/О = 3/1 = 3.

Если донором водорода будет молекула ФАДН2, то электроны в дыхательной цепи проходят 2 участка сопряжения окисления и фосфорилирования (III и IV ферментные комплексы дыхательной цепи). Таким образом, максимально может образоваться 2 молекулы АТФ (2 АДФ + 2 Н3РО4 → 2 АТФ). Затрачивается, как и в предыдущем случае, 1 атом кислорода (2 Н + О → Н2О). Значение коэффициента Р/О = 2/1 = 2.

А – 3 (окисление НАДН₂ в дыхательной цепи),

В – 2 (окисление ФАДН₂ в дыхательной цепи),

С – 3 (окисление НАДН₂ в дыхательной цепи),

 Г – 3 (окисление НАДН₂ в дыхательной цепи).

    С. 1 – витамин В₁ (тиамин), 2 – витамин В₂ (рибофлавин), 3 – витамин В₅ (никотинамид), 4 – витамин В₃ (пантотеновая кислота).

витамин В1 (тиамин) – кофермент ТДФ,

Источники: Черный хлеб, злаки, горох, фасоль, мясо, дрожжи.

Суточная потребность:2,0-3,0 мг.

Строение: В составе тиамина определяется пиримидиновое кольцо, соединенное с тиазоловым кольцом. Коферментной формой витамина является тиаминдифосфат.

Всасывается в тонком кишечнике в виде свободного тиамина. Витамин фосфорилируется непосредственно в клетке-мишени. Примерно 50% всего В1 находится в мышцах, около 40% – в печени. Единовременно в организме содержится не более 30 суточных доз витамина.

Биохимические функции:

1. Входит в состав тиаминдифосфата (ТДФ), который является коферментом:

- фермента транскетолазы пентозофосфатного пути, в котором образуется рибоза, необходимая для синтеза нуклеиновых кислот ДНК и РНК, обеспечивающих рост тканей.

- ферментов пируватдегидрогеназы и α-кетоглутаратдегидрогеназы, которые участвуют в энергетическом обмене.

2. Входит в состав тиаминтрифосфата в нервной ткани, участвующего в передаче нервного импульса.

3. Другие производные витамина являются ингибиторами моноаминооксидазы, что способствует пролонгированному действию катехоламинов в ЦНС.

 

витамин В2 (рибофлавин) – кофермент ФАД+,

Источники: Достаточное количество содержат мясные продукты, печень, почки, молочные продукты, дрожжи. Также витамин образуется кишечными бактериями.

Суточная потребность: 2,0-2,5 мг.

В состав рибофлавина входит флавин – изоаллоксазиновое кольцо с заместителями (азотистое основание) и спирт рибитол.

Коферментные формы витамина дополнительно содержат либо только фосфорную кислоту – флавинмононуклеотид (ФМН), либо фосфорную кислоту, дополнительно связанную с АМФ – флавинадениндинуклеотид (см также упрощенные формулы коферментов). В кишечнике рибофлавин освобождается из состава пищевых ФМН и ФАД, и диффундирует в кровь. В слизистой кишечника и других тканях вновь образуется ФМН и ФАД.

Биохимические функции: Кофермент оксидоредуктаз – обеспечивает перенос 2 атомов водорода в окислительно-восстановительных реакциях.

Витамин содержат:

1. Дегидрогеназы энергетического обмена – пируватдегидрогеназа, α-кетоглутаратдегидрогеназа, сукцинатдегидрогеназа, ацил-КоА-дегидрогеназа, митохондриальна α-глицеролфосфатдегидрогеназа.

2. Оксидазы, окисляющие субстраты с участием молекулярного кислорода.

витамин В5 (никотиновая кислота) – кофермент НАД+,

Источники: Хорошим источником являются печень, мясо, рыба, бобовые, гречка, черный хлеб, вмолоке и яйцах витамина мало. Также синтезируется в организме из триптофана – 60 мгтриптофана равноценны примерно 1 мг никотинамида.

Суточная потребность: 15-25 мг.

Витамин существует в виде никотиновой кислоты или никотинамида. Его коферментными формами являются никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и фосфорилированная по рибозе форма – никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ).

Биохимические функции:

Перенос гидрид-ионов Н– (атом водорода и электрон) в окислительно-восстановительных реакциях. Благодаря переносу гидрид-иона витамин обеспечивает следующие задачи:

1. Синтез и окисление карбоновых кислот, аминокислот (глутамат), жиров (холестерол, жирные кислоты) и углеводов, так как НАД и НАДФ служат коферментами большинства дегидрогеназ.

2. НАДН выполняет регулирующую функцию, поскольку является ингибитором некоторых реакций окисления, например, в цикле трикарбоновых кислот.

3. Защита наследственной информации – НАД является субстратом поли-АДФ-рибозилирования в процессе сшивки хромосомных разрывов и репарации ДНК, что замедляет некробиоз и апоптоз клеток.

4. Защита от свободных радикалов – НАДФН является необходимым компонентом антиоксидантной системы клетки.

5. НАДФН участвует в реакциях синтеза тетрагидрофолиевой кислоты (см ниже) из фолиевой.

витамин В3 (пантотеновая кислота) –кофермент НS-КоА,  

Источники: любые пищевые продукты, особенно бобовые, дрожжи, животные продукты.

Суточная потребность: 10-15 мг.

Витамин существует только в виде пантотеновой кислоты, в ее составе находится β-аланин и пантоевая кислота (2,4-дигидрокси-3,3-диметилмасляная). Его коферментными формами являются кофермент А (коэнзим А, HSКоА) и 4-фосфопантетеин.

Коэнзим А не связан прочно с каким-либо ферментом, его функция – перенос ацильных (в том числе ацетильных) групп:

- в реакциях энергетического окисления глюкозы и жирных кислот, радикалов аминокислот, например, в работе ферментов пируватдегидрогеназы, α-кетоглутаратдегидрогеназы, ацил-SКоА-дегидрогеназы, еноил-SКоА-дегидрогеназы.

- в реакциях синтеза жирных кислот,

- в реакциях синтеза ацетилхолина и гликозаминогликанов, образования гиппуровой кислоты и желчных кислот.

66

Цикл Кребса выполняет как катаболическую, так и анаболическую функции. Опишите, используя метаболическую карту: