Понятие о коферментах связь коферментов с витаминами

Коферменты,
или коэнзимы —
малые молекулы небелковой природы,
специфически соединяющиеся с
соответствующими белками,
называемыми апоферментами,
и играющие рольактивного
центра или простетической
группы молекулы фермента.

Комплекс
кофермента и апофермента образует
целостную, биологически активную
молекулу фермента.

Роль
коферментов нередко играют витамины или
их метаболиты (чаще
всего — фосфорилированные формы
витаминов группы B). Например, коферментом
фермента карбоксилазы являетсятиаминпирофосфат,
коферментом многих аминотрансфераз —
пиридоксаль-6-фосфат.

В роли кофактора
могут
выступать витамины. Например, кофактором
АлАТ и АсАТ является витамин В6.
витамин
В1
–входит в состав мультиферментного
комплекса, таким образом участвует в
реакции окислительного декарбоксилирования
ПВК и альфакетоглутарата. Витамин РР
входит в состав НАД –
никотинамидалениндинуклеотида, а
витамин В2
в состав ФМН – флавин6мононуклеотида.

78. Регуляция
действия ферментов: 1)
частичный протеолиз – пепсиноген в
пепсин под действием HCl,
трипсиноген в трипсин под действием
энтерокиназы, химотрипсиноген в
химотрипсин под действием трипсина 2)
ковалентная модификация – фосфорилирование
(присоединение остатка фосфорной
кислоты) и дефосфорилирование – пример
– 2 фосфорилаза Б не активная + 4 АТФ 
1 фосфорилаза А – Рн
+ 4 АДФ. И может быть все наоборот.
Гликогенсинтетаза активная + АТФ 
гликогенсинтетаза – Рн
не активная + АДФ. Адреналин повышает
уровень глюкозы в крови и активируется
фосфорилаза и расщепляется гликоген.

79.Активаторы
ферментов:
ионы Ме с 19 по 30 в системе Менделеева,
восстановленные формы соединений НАДН2
ФАДН2,
аллостерические активаторы, гормоны –
адреналин, инсулин.

Ингибирование
ферментов:
1) обратимое: а) конкурентное – когда
ингибитор похож на субстрат (аллопуринол)
б) не конкурентное – аллостерическое
(ретроингибирование) и уменьшение доли
субстрата

2) необратимое: а)
специфическая – СО на цитохромы б) не
специфическая – денатурация при t0С.

80. Классификация
ферментов 1961
год – 5 международный конгресс в Москве:
1) оксидоредуктазы (имеют 5 подклассов)
в основе ОВР; 2) трансферазы –перенос
амино и метильной групп; 3) гидролазы –
все ферменты пищеварительного тракта;
расщепление с участием воды; 4) лиазы –
расщепление связей без участия воды;
5) изомеразы – превращение глюкозо6фосфат
в фруктозо6фосфат — реакции изомеризации;
6) лигазы (синтетазы) – синтез органических
веществ с затратой энергии распада АТФ.

• КФ 1: Оксидоредуктазы,
  катализирующие окисление или
  восстановление.
  Пример: каталаза, алкогольдегидрогеназа

• КФ 2: Трансферазы,
  катализирующие перенос химических
  групп с одной молекулы субстрата на
  другую. Среди трансфераз особо
  выделяют киназы,
  переносящие фосфатную группу, как
  правило, с молекулы АТФ.

• КФ 3: Гидролазы,
  катализирующие гидролиз химических
  связей.
  Пример: эстеразы, пепсин, трипсин, амилаза, липопротеинлипаза

• КФ 4: Лиазы,
  катализирующие разрыв химических
  связей без гидролиза с
  образованием двойной связи в одном из
  продуктов.

• КФ 5: Изомеразы,
  катализирующие структурные или
  геометрические изменения в молекуле
  субстрата.

• КФ 6: Лигазы,
  катализирующие образование химических
  связей между субстратами за счет
  гидролиза АТФ.
  Пример: ДНК-полимераза

81. Энергетический
обмен, катаболизм, источники восстановленных
эквивалентов.
Совокупность окислительных реакций,
происходящих в живых организмах и
обеспечивающих их энергией и метаболитами,
необходимыми для осуществления процессов
жизнедеятельности, называется
биологическим окислением. Функции
биологического окисления: 1) энергетический
обмен, поддержание t
тела, мышечная активность, осмотическая
работа, транспорт, биосинтез 2) окисление
ксенобиотиков 3) окисление токсических
продуктов обмена 4) синтез ключевых
метаболитов. Основными источниками
энергии для организма являются белки,
липиды и углеводы, поступающие с пищей.
Три стадии катаболизма: 1) специфическое
превращение в мономеры – аминокислоты,
моносахариды, глицерин, жирные кислоты.
2) образование унифицированных продуктов
– ПВК и АцКоА (моносахариды через ПВК).
3) АцКоА в ЦТК образуется СО2,
вода; 3НАДН, которые в дых цепи дают воду
и 3 АТФ; ФАД Н2,
который в дых цепи дает воду и 2 АТФ.
Источники восстановленных эквивалентов
это ЦТК, все окислительно-восстановительные
реакции, бета-окисление жирных кислот.
В дых цепь поступает 3НАДН и ФАДН2,
они образуются в следующих реакциях:
НАДФН+НАДНАДФ+НАДН
(трансдегидрогеназа).

82.Митохондриальная
цепь окисления водорода. трансмембранный
электрохимический потенциал. Перенос
2х протонов из матрикса в межмембранное
пространство сопряжен с образованием
градиента концентраций протонов водорода
(дельта МюН). Именно в этом месте возникает
пункт сопряжения, окисления и
фосфорилирования. Трансмембранный
электрохимический потенциал – это
разница протонов между матриксом и
наружной частью. Образуется АТФ (АДФ+Фн)
путем фосфорилирования с использованием
энергии окисления водорода.

83. НАД-зависимые
дегидрогеназы – это
сложные ферменты, относящиеся к классу
оксидоредуктаз и состоящие из белковой
и небелковой части. Небелковая часть
представлена коферментами НАД или НАДФ.
НАД – никотинамидадениндинуклеотид,
в его структуре два мононуклеотида,
соединенные фосфоэфирной связью. В
состав одного мононуклеотида входит
амид никотиновой кислоты (витамин
ниацин), рибоза и остаток фосфорной
кислоты. Второй мононуклеотид представлен
аденином, Д-рибозой и также остатком
фосфорной кислоты. НАД-зависимые
дегидрогеназы акцептируют от субстрата
два атома водорода, первый присоединяется
к НАД с образованием НАДН, второй
выделяется в виде протона. Изоцитрат
под действием изоцитратдегидрогеназы
образуется альфа-кетоглуторат СО2
НАДН+Н+.
Источники НАДН: изоцитратдегидрогеназа,
малатдегидрогеназа, мультиферментный
комплекс окислительного декарбоксилирования
альфа-кетоглутората, бета-окисление
жирных кислот.

84. Флавиновые
ферменты – это
сложные ферменты, состоящие из белковой
и небелковой части, небелковой частью
представлена простерическая группа
ФМН – флавинмононуклеотид или ФАД –
флавинадениндинуклеотид. ФМН состоит
из витамина В2,
пятиатомного спирта ретибола, остатка
фосфорной кислоты; в структуре ФАД два
мононуклеотида, соединенных фосфоэфирной
связью. В состав одного мононуклеотида
входит витамин В2,
пятиатомный спирт ретибол, остаток
фосфорной кислоты. Второй мононуклеотид
представлен АМФ – Аденин, рибоза, остаток
фосфорной кислоты.

85. Дыхательная
цепь, железо-серопротеины, цитохромы.
Железо-серопротеины
относят к негемовым железопротеинам.
Известно три вида FeS-белков:
1) один атом железа тетраэдрически связан
с сульфгидрильными группами четырех
остатков цистеина; 2) (Fe2S2)
содержит 2 атома железа и 2 неорганических
сульфида, присоединенных к четырем
остаткам цистеина; 3) (Fе4S4)
содержит четыре атома железа, четыре
сульфгидридные группы и четыре остатка
цистеина. Атом железа в этих комплексах
может находиться в восстановленном
(Fe++)
и окисленном (Fe+++)
состояниях. НАДН-дегидрогеназа содержит
второй и третий типы железо-серопротеинов.
Цитохромы – это ферментные гемопротеины,
транспортирующие только электроны. В
качестве простетической группы они
содержат гем. В дых цепи располагаются
5 цитохромов, отличающихся по строению
простетических групп и имеющих разные
спектры поглощения. В цитохроме b
гем нековалентно связан с белковой
частью, в то время как в цитохромах с и
с1
– связь с белковой частью ковалентная.
Цитохромы а и а3
имеют иную простетическую группу,
называемую гемом-а. Она отличается от
простетической группы цитохромов с и
с1
наличием формильной группы вместо одной
из метильных групп и углеводородной
цепью вместо одного из остатков винила.
В составе цитохромов а и а3
находятся два атома меди. Простетической
группой цитохромов в, с1
и с служит протопорферин 1Х. Цитохром с
имеет ковалентно связанный гем и
выполняет челночные функции – передает
электроны цитохрома с1
к цитохромоксидазе.

86. образование
макроэргических связей в дыхательной
цепи. Коэффициент Р/О. Разобщение дыхания
и фосфорилирования в дыхательной цепи.
Коэффициент
Р/О – это количество АТФ, которое
образовалось в дых цепи. Р/О может быть
равно 3 или 2 АТФ. Три АТФ образуется при
участии НАДН, две АТФ при участии ФАДН2.
В окислительном фосфорилировании не
образуется дельта МюН, т.к. есть вещества,
которые принимают протоны на себя. В
окислительном фосфорилировании не
происходит образования АТФ и энергия
выделяется в виде тепла.

87. Окислительное
субстратное фосфорилирование в процессе
биологического окисления. Образование
АТФ в процессе метаболизма идет двумя
путями – окислительного и субстратного
фосфорилирования. Основными источниками
поставляющими энергию являются: 1) дых
цепь 2) ЦТК 3) гликолиз. Возникновение
макроэргической связи в момент окисления
субстрата с дальнейшей активацией
неорганического фосфата и его переносом
на АДФ с образованием АТФ называют
субстратным фосфорилированием. В данном
случае окисление субстрата связано с
фосфорилированием АДФ. Примерами реакций
субстратного фосфорилирования являются
две реакции гликолиза – окисление
3-фосфоглицеринового альдегида в
1,3-дифосфоглицериновую кислоту, и
окисление 2-фосфоглицериновой кислоты
в 2-фосфоэнолпировиноградную кислоту;
а также одна реакция ЦТК — окисление
сукцинил-КоА в янтарную кислоту.Основная
масса АТФ образуется путем окислительного
фосфорилирования. В процессе окислительного
фосфорилирования окисляемый субстрат
участия не принимает, а активирование
неорганического фосфата сопряжено с
переносом электронов и протонов водорода
с коферментов дегидрогеназ (принимающих
участие в окислении субстрата) к
молекулярному кислороду. Сопряжение
окисления с фосфорилированием АДФ и
последующим образованием АТФ называют
окислительным фосфорилированием.
Процессы сопряжения окисления и
фосфорилирования идут в дых цепи.

88. Образование
СО2
в процессе биологического окисления.
СО2
в организме образуется двумя путями –
путем прямого и окислительного
декарбоксилирования. Основная масса
СО2
образуется в ЦТК. Первая молекула СО2
образуется путем прямого декарбоксилирования
изоцитрата, при этом изоцитратдегидрогеназа
обладает декарбоксилирующим эффектом.
Вторая молекула СО2
путем окислительного декарбоксилирования
альфа-кетоглутората. Одна молекула СО2
образуется в результате окислительного
декарбоксилирования ПВК. Человек за
сутки выделяет около 500 мл СО2.

89. Виды
декарбоксилирования в ЦТК.
В ЦТК есть только два типа декарбоксилирования
– прямое и окислительное. 1) Прямое
декарбоксилирование изоцитрата под
действием изоцитратдегидрогеназы,
которая обладает декарбоксилирующим
эффектом, превращается в альфа-кетоглуторат
и НАДН, который является источником
водорода для дыхательной цепи, окисление
которого приводит к образованию 3х АТФ
и воды. Кроме того в этой реакции
образуется СО2.
2) Окислительное декарбоксилирование
альфа-кетоглутората происходит под
действием альфа-кетоглуторатдегидрогеназного
комплекса, который включает три фермента
и пять кофакторов – ТДФНSКоА,
НАД, ФАД, липоевая кислота. Продуктом
реакции является образование
макроэргического соединения –
сукцинил-КоА. В результате этой реакции
образуется еще одна молекула
восстановительного эквивалента НАДН
и СО2.

90. Микросомальное
окисление также
как митохондриальное, происходит в
митохондриях. Но в микросомальном
окислении кислород используется с
пластической целью, он включается в
субстрат. Примерами микросомального
окисления являются – окисления
ксенобиотиков, синтез стероидных
гормонов, активных форм витаминов,
жирных кислот, холестерина. Источником
водорода в микросомальном окислении
служит НАДФН. При микросомальном
окислении энергии не образуется.

91. Пути использования,
токсичность кислорода, механизмы защиты.
1) митохондриальные
окисления – образование воды – оксидазный
способ. 2) в микросомальным окислением
с пластической целью – оксигеназный
способ. 3) для образования Н2О2
– пероксидазный способ. Токсичность
кислорода связано с тем, что в ходе
окислительных реакций кислород может
принимать дополнительный электрон и
превращаться в супероксидный радикал
(анион). Присоединение двух дополнительных
электронов к супероксидному аниону
(О2-)
ведет к образованию пероксидных анионов
(О2-2).
О2-+е+2Н+Н2О2;
О2-е+О2.
В результате реакции дисмутации,
катализируемой супероксиддисмутазой
(СОД), образуется перикись водорода:
О2-+О2-+2Н+Н2О2+О2.
Такие формы кислорода имеют высокую
химическую активность, реагируют со
многими веществами в организме, в том
числе с нуклеиновыми кислотами, белками,
липидами, оказывая повреждающее действие.
Активные формы кислорода запускают
цепные реакции перекисного окисления
липидов. В процессе ПОЛ образуются
органические перекиси. ПОЛ приводит к
повреждающему воздействию мембран
клеток. Активные формы кислорода
образуются в организме и в реакциях
неферментативного окисления ряда
веществ. В связи с тем, что образование
активных форм кислорода ведет к
повреждающему эффекту, можно говорить
о токсичности кислорода и механизмах
защиты. Имеется два способа защиты: 1)
ферментативные пути – активируют
пероксидаза и каталаза. Пероксиды
выступают в роли акцепторов водорода,
донорами которых являются органические
субстраты. 2Н2О22Н2О+О2
(катализирует каталаза). 2) неферментативные
пути – используются препараты-ловушки
активных форм О2
– витамин Е, К, различные хиноны.