Ферменты
Ферменты – это биологические катализаторы. По химической природе ферменты являются белками.
Отличие ферментов от небиологических катализаторов (железо, платина и т.д.) заключается в следующем:
· скорость ферментативных реакций выше, чем реакций, катализируемых небелковыми катализаторами.
· ферменты обладают высокой специфичностью
· ферменты катализируют реакции в»мягких» условиях, т.е. при нормальном атмосферном давлении, физиологическом значении pH и температуре тела
· скорость ферментативного катализа может регулироваться
Вещество, которое превращаетсяпод действием фермента, называется «субстрат».
Структурно-функциональная организация ферментов
Так как по химической природе ферменты являются белками, то для них характерны все особенности структурной организации белков. Большинство ферментов имеют четвертичную структуру и являются сложными белками. Они состоят из белка – апофермента и кофактора. В роли кофакторов выступают ионы металлов или коферменты. Коферменты – это небольшие органические молекулы, которые принято разделять на 2 большие группы: витаминные и невитаминные. Исходными веществами для образования витаминных коферментов являются витамины. Поэтому недостаточное поступление их с пищей приводит к снижению синтеза этих коферментов и нарушению функционирования соответствующих ферментов. Невитаминные коферменты образуются в организме из промежуточных продуктов обмена веществ. Поэтому недостатка этих коферментов в физиологических условиях не бывает.
Классификация коферментов
I. Витаминные коферменты
1. Тиаминовые коферменты (производные витамина В1). ТМФ, ТДФ, ТТФ (тиаминмонофосфат, тиаминдифосфат и тиаминтрифосфат).
2. Флавиновые коферменты (производные витамина В2). ФМН (флавинмононуклетид), ФАД (флавинадениндинуклеотид)
3. Пантотеновые коферменты (производные витамина В3). КоА (кофермент А).
4. Никотинамидные коферменты (производные витамина В5) НАД (никотинамидадениндинуклеотид), НАДФ (никотинамидадениннуклеотидфосфат).
5. Пиридоксиновые коферменты (производные витамина В6). ПАЛФ (пиридоксальфосфат), ПАМФ (пиридоксаминфосфат).
6. Фолиевые коферменты (производные витамина В9). ТГФК (тетрагидрофолиевая кислота).
7. Биотиновые коферменты (производные витамина Н). Карбоксибиотин.
8. Кобамидные коферменты (производные витамина В12). Метилкобаламин, дезоксиаденозилкобаламин.
9. Липоевые коферменты (производные витамина N). Амид липоевой кислоты.
10. Хиноновые коферменты. Убихинон или кофермент Q.
11. Карнитиновые коферменты (производные витамина Вт). Карнитин.
II. Невитаминные коферменты
1. Нуклеотидные
2. Фосфаты моносахаридов
3. Металлопорфириновые
4. Пептидные (глутатион)
Характеристика отдельных представителей коферментов
Никотинамидные коферменты.
Источником их образования служит ниацин (витамин В5, РР, никотинамид). К ним относятся НАД и НАДФ.
Оба кофермента участвуют в реакциях окисления-восстановления, они способны обратимо принимать электроны и протоны. НАД+ является коферментом дегидрогеназ на всех этапах окисления энергетических субстратов в клетке: углеводов, жирных кислот, глицерина, аминокислот, субстратов цикла Кребса. НАДФН2 (НАДФ+ в восстановительной форме) используется как донор водорода в синтетических восстановительных реакциях (синтез холестерина, жирных кислот и т.д.).
Схема окисления-восстановления НАД+ (НАДФ+)
Флавиновые коферменты.
Источником их образования является рибофлавин (витамин В5). Из рибофлавина синтезируются ФМН и ФАД.
Оба кофермента участвуют в реакциях окисления-восстановления, они способны обратимо принимать электроны и протоны. ФМН и ФАД являются коферментами при переносе электронов и протонов в дыхательной цепи, окислении пирувата, 2-оксоглутарата, сукцината, жирных кислот и т.д.
Схема окисления-восстановления фловиновых коферментов
Пиридоксиновые коферменты
Источником их образования является пиридоксин (витамин В6). Пиридоксин способен превращаться в пиридоксаль и пиридоксамин, из которых образуется 2 коферментные формы ПАЛФ (пиридоксальфосфат) и ПАМФ (пиридоксаминфосфат).
ПАЛФ – это основная коферментнтная форма витамина В6. Он является коферментом почти для всех классов ферментов: трансфераз, лиаз, изомераз и др. С участием ПАЛФ происходит декарбоксилирование аминокислот и образование биогенных аминов, распад гликогена, взаимопревращение и катаболизм аминокислот и т.д.
Пантотеновые коферменты
Источником образования пантотеновых коферментов является пантотеновая кислота (витамин В3). В тканях организма происходит образование коферментных форм пантотеновой кислоты, главной из которых является кофермент А. Его сокращенное обозначение KoASH. Группа – SH на конце КоА является рабочей. К ней присоединяются различные группы, чаще других ацильная и ацетильная.
С участием KoASH происходят следующие процессы: окисление жирных кислот, синтез холестерина, окисление пирувата и 2-оксоглутарата, синтез кетоновых тел, окисление субстратов в цикле Кребса, обезвреживание биогенных аминов и чужеродных соединений (с помощью ацетилирования) и т.д.
Лекция №2
