Строение коферментов
Коферменты в каталитических реакциях осуществляют транспорт различных групп атомов, электронов или протонов. Коферменты связываются с ферментами:
— гидрофобными взаимодействиями и т.д.
Один кофермент может быть коферментом для нескольких ферментов. Многие коферменты являются полифункциональными (например, НАД, ПФ). В зависимости от апофермента зависит специфичность холофермента.
Все коферменты делят на две большие группы: витаминные и невитаминные.
Коферменты витаминной природы– производные витаминов или химические модификации витаминов.
1 группа: тиаминовые – производные витамина В1. Сюда относят:
— тиаминдифосфат (ТДФ) или тиаминпирофосфат (ТПФ) или кокарбоксилаза;
ТПФ имеет наибольшее биологическое значение. Входит в состав декарбоксилазы кетокислот: ПВК, a-кетоглутаровая кислота. Этот фермент катализирует отщепление СО2.
Кокарбоксилаза участвует в транскетолазной реакции из пентозофосфатного цикла.
2 группа: флавиновые коферменты, производные витамина В2. Сюда относят:
Ребитол и изоалоксазин образуют витамин В2. Витамин В2 и остаток фосфорной к-ты образуют ФМН. ФМН в соединении с АМФ образуют ФАД.
[рис. изоалоксазиновое кольцо соединено с ребитолом, ребитол с фосфорной к-той, а фосфорная к-та – с АМФ]
ФАД и ФМН являются коферментами дегидрогеназ. Эти ферменты катализируют отщепление от субстрата водорода, т.е. участвуют в реакциях окисления–восстановления. Например СДГ – сукцинатдегидрогеназа – катализирует превращение янтарной к-ты в фумаровую. Это ФАД-зависимый фермент. [рис. COOH-CH2-CH2-COOH® (над стрелкой – СДГ, под – ФАД и ФАДН2) COOH-CH=CH-COOH]. Флавиновые ферменты (флавинзависимые ДГ) содержат ФАД, который в них является первоисточником протонов и электронов. В процессе хим. реакций ФАД превращается в ФАДН2. Рабочей частью ФАД является 2 кольцо изоалоксазина; в процессе хим. реакции идет присоединение двух атомов водорода к азотам и перегруппировка двойных связей в кольцах.
3 группа: пантотеновые коферменты, производные витамина В3 – пантотеновой кислоты. Входят в состав кофермента А, НS-КоА. Этот кофермент А является коферментом ацилтрансфераз, вместе с которой переносит различные группировки с одной молекулы на другую.
4 группа: никотинамидные, производные витамина РР — никотинамида:
Коферменты НАД и НАДФ являются коферментами дегидрогеназ (НАДФ-зависимых ферментов), например малатДГ, изоцитратДГ, лактатДГ. Участвуют в процессах дегидрирования и в окислительно-восстановительных реакциях. При этом НАД присоединяет два протона и два электрона, и образуется НАДН2.
Рис. рабочей группы НАД и НАДФ: рисунок витамина РР, к которому присоединяется один атом Н и в результате происходит перегруппировка двойных связей. Рисуется новая конфигурация витамина РР + Н + ]
5 группа: пиридоксиновые, производные витамина В6. [рис. пиридоксаля. Пиридоксаль+ фосфорная к-та= пиридоксальфосфат]
Эти формы взаимопревращаются в процессе реакций. При взаимодействии пиридоксаля с фосфорной кислотой получается пиридоксальфосфат (ПФ).
ПФ является коферментом аминотрансфераз, осуществляет перенос аминогруппы от АК на кетокислоту – реакция переаминирования. Также производные витамина В6 входят как коферменты в состав декарбоксилаз АК.
Коферменты невитаминной природы – вещества, которые образуются в процессе метаболизма.
1) Нуклеотиды – УТФ, УДФ, ТТФ и т.д. УДФ-глюкоза вступает в синтез гликогена. УДФ-гиалуроновая к-та используется для обезвреживания различных веществ в трансверных реакциях (глюкоуронил трансфераза).
2) Производные порфирина (гем): каталаза, пероксидаза, цитохромы и т.д.
3) Пептиды. Глутатион – это трипептид (ГЛУ-ЦИС-ГЛИ), он участвует в о-в реакциях, является коферментом оксидоредуктаз (глутатионпероксидаза, глутатионредуктаза). 2GSH«(над стрелкой 2Н) G-S-S-G. GSH является восстановленной формой глутатиона, а G-S-S-G – окисленной.
4) Ионы металлов, например Zn 2+ входит в состав фермента АлДГ (алкогольдегидрогеназы), Cu 2+ — амилазы, Mg 2+ — АТФ-азы (например, миозиновой АТФ-азы).
-присоединении субстратного комплекса фермента;
-стабилизация оптимальной конформации активного центра фермента;
-стабилизация четвертичной структуры.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 10008 — 
| 7789 — 
или читать все.
85.95.179.73 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
Витамины структурные компоненты коферментов
О биохимической функции некоторых витаминов впервые стало известно в 30-е годы благодаря слиянию двух направлений исследований, одно из которых имело целью изучение химической структуры коферментов, а другое — изучение строения витаминов. В 1935 г. немецкому биохимику Отто Варбургу удалось выделить и установить структуру кофермента (сейчас его называют никотинамидаде-нипдинуклеотидфосфатом), необходимого для катализа определенных окислительно-восстановительных реакций в клетке. Варбург показал, что один из компонентов этого кофермента представляет собой простое органическое соединение — никотинамид (рис. 10-1), которое задолго до того было впервые выделено из табака. Несколько позже американские биохимики Д. Уайн Улли и Конрад Элведжем попытались установить химическое строение выделенного ими из мяса и других пищевых продуктов вещества, которое предотвращало или излечивало обусловленное неполноценным питанием заболевание собак «черный язык», аналогичное пеллагре человека.
Рис. 10-1. Никотинамид фактор, предотвращающий пеллагру. Он входит в состав кофермента никотинамидадениндину клеотида (см. рис. 10-6).
Улли и Элведжем были поражены тем, что по некоторым химическим свойствам выделенное ими вещество напоминало никотинамид. Поэтому они попробовали лечить собак чистым никотинамидом, и такое лечение оказалось успешным. В скором времени было установлено, что никотинамидом можно излечивать также и пеллагру у людей. Теперь мы знаем, что никотинамид — это компонент кофермента, необходимого для ферментативного катализа ряда жизненно важных окислительных реакций. Несмотря на очень простое строение молекулы никотинамида, большинство животных не может синтезировать его в достаточных количествах и поэтому должно получать его с пищей.
Вскоре после этого выяснилось, что другие витамины также функционируют в качестве компонентов коферментов и простетических групп ферментов. Содержание витаминов в пище может быть крайне незначительным, поскольку коферменты, выполняющие функции катализаторов, необходимы клеткам в очень низких концентрациях. Например, минимальное количество витамина В6, которое должно содержаться в суточном рационе человека, составляет около 2 мг, а витамина 
— менее 3 мкг.
Примерно в то же время было обнаружено, что в пище животных, кроме витаминов, должен присутствовать целый ряд неорганических элементов, которые так же, как и коферменты, необходимы для активности определенных ферментов. В качестве примера можно привести цинк — незаменимый элемент питания человека и животных, являющийся важным компонентом множества различных ферментов.
В этой главе мы в обших чертах рассмотрим функции различных витаминов как коферментов. В последующих главах мы узнаем, почему недостаток витаминов, а следовательно, и нарушение действия ферментов могут приводить к серьезным изменениям ключевых путей метаболизма углеводов, жиров и белков.
Роль витаминов в построении коферментов
Изучение роли витаминов в нормальной жизнедеятельности организма. Их классификация по растворимости. Описание участия витаминов в биохимических процессах образования коферментов. Характеристика функций витаминов А, D, Е, С, витаминов группы B и других.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
на тему: Роль витаминов в построении коферментов
Витамины (от латинского Vita — жизнь) — необходимые для нормальной жизнедеятельности низкомолекулярные органические соединения с высокой биологической активностью, которые не синтезируются (или синтезируются в недостаточном количестве) в организме и поступают в организм с пищей. Содержание витаминов в продуктах, однако, значительно ниже, чем основных нутриентов — белков, жиров и углеводов, и не превышает, как правило, 10-100 мг/100 г продукта.
Витамины, участвующие в биохимических процессах, являются предшественниками коферментов (например витамин В1) или собственно коферментами (например липоамид).
Коферменты — органические природные соединения небелковой природы, необходимые для осуществления каталитического действия ферментов. Коферменты вместе с функциональными группами аминокислотных остатков фермента формируют активный центр фермента, на котором происходит связывание с субстратом и образование активированного фермент-субстратного комплекса.
Некоторые витамины обеспечивают осуществление физиологических процессов, например: витамин А2 участвует в процессе зрительного восприятия; витамин А3 — в процессе дифференцировки клеток; витамин D — в процессе формирования костной ткани; витамин Е — антиоксидант. Известно более 20 соединений, которые могут быть отнесены к витаминам.
Наряду с витаминами, необходимость которых для человека и животных бесспорно установлена, в пище содержатся биологически активные вещества, которые по своим функциям ближе не к витаминам, а к другим незаменимым пищевым веществам. Эти вещества называют витаминоподобными. К ним обычно относят биофлавоноиды, холин, инозит, оротовую, пангамовую и пара-аминобензойную кислоты, полиненасыщенные жирные кислоты и др.
Соединения, которые не являются витаминами, но могут служить предшественниками их образования в организме, называются провитаминами. К ним относятся, например, каротины, расщепляющиеся в организме с образованием витамина А, и некоторые стерины (эргостерин, 7-дегидрохолестерин и др.), превращающиеся в витамин D.
Витамины классифицируют по их растворимости, а именно различают водорастворимые (гидрофильные) и жирорастворимые (липофильные) витамины. Биологическая роль водорастворимых витаминов определяется их участием в построении различных коферментов. Биологическая ценность жирорастворимых витаминов в значительной мере связана с их участием в контроле функционального состояния мембран клетки и субклеточных структур. Необходимость водо- и жирорастворимых витаминов для нормального течения различных биологических процессов предопределяет развитие выраженных нарушений деятельности органов и систем при дефиците любого из витаминов.
С момента открытия первых витаминов и до настоящего времени используется буквенная классификация.
витамин растворимость кофермент биохимический
Физиологические эффекты витамина А весьма разнообразны: стимуляция процессов роста, участие в окислительных процессах (активация молекулярного кислорода), обмене нуклеиновых кислот, белков, углеводов, холестерина, влияние на функции желез внутренней секреции (щитовидная, надпочечники), стимуляция иммунитета, процессов темновой адаптации (необходим для ресинтеза зрительного пурпура — родопсина).Витамин А обеспечивает процессы регенерации покровного, железистого эпителия кожи, эпителия слизистой оболочки верхних дыхательных путей, мочевыводящих путей, желудочно-кишечного тракта.
Витамин D оказывает влияние на внутриклеточные окислительные процессы, минеральный обмен, в первую очередь кальциево-фосфорный (поддерживает постоянный уровень кальция и фосфора в крови, улучшает его всасывание в кишечнике, реабсорбцию фосфора в канальцах почек).Кроме того, витамин D оказывает влияние на эндокринные железы (гипофиз, надпочечники, щитовидная железа, паращитовидная железа), обмен холестерина. Витамин D влияет на содержание фосфатазы (превращает органические фосфаты в ионы неорганического фосфора) в крови, которая играет важную роль в кальцификации костей, обогащении костей фосфорными радикалами и в образовании нерастворимого фосфата кальция. При недостаточности витамина D в тяжелых случаях развивается рахит, при котором нарушается образование костей (страдает превращение хрящевой ткани в костную, снижается количество кальция и фосфора в костях, недостаточно кальцифицируется остеоидный матрикс), рост зубов, поражаются мышцы, нарушается общее состояние организма, страдают нервная и сердечно-сосудистая системы, желудочно-кишечный тракт.
Защищает в организме ненасыщенные жирные кислоты и витамин А от окисления (природный антиоксидант).
Синтезируется микрофлорой кишечника. Применение витамина К рекомендуется при различных формах геморрагического синдрома, легочных, маточных, паренхиматозных кровотечениях, пневмониях, заболеваниях печени, хронических поражениях желудка, в хирургической практике (в частности при подготовке к операции).
Оказывает благотворное действие на клеточное дыхание, процессы ассимиляции, обмен веществ, углеводный, жировой, белковый, минеральный обмен, сердечно-сосудистую систему и органы пищеварения, функцию нервной системы, в том числе на нервную трофику (питание).
Активно участвует в обмене веществ: окислительно-восстановительных процессах, клеточном дыхании, окислении углеводов, молочной кислоты, альдегидов, обмене жиров, порфиринов, синтезе белков, окислительном дезаминировании аминокислот. Необходим для обеспечения роста. Рибофлавин оказывает регулярующее действие на функцию ЦНС, особенно ее вегетативного отдела, стимулирует эритропоэз (генерацию новых клеток крови — эритроцитов), регулирует функции печени, благоприятно влияет на сетчатку глаза и пр.
Участвует в белковом и жировом обмене, реакциях переаминирования и декарбоксилирования аминокислот, переносе сульфгидрильных групп, обмене триптофана, гистидина, метионина, цистина, окислении и синтезе жира, стимулирует использование организмом ненасыщенных жирных кислот. Может синтезироваться бактериальной флорой кишечника.
Цианокобаламин (витамин B12)
Играет важную роль в процессах гемопоэза (кроветворения), регуляции эритропоэза (созревании эритроцитов), вместе с фолиевой кислотой участвует в белковом обмене — синтезе метильных групп, образовании метионина, холина. Кроме того, вместе с фолиевой кислотой витамин B12 участвует в синтезе нуклеиновых кислот, способствует ассимиляции аминокислот и их лучшему использованию клетками. Витамин B12способствует превращению в организме каротина в витамин А и его отложению в тканях. Синтезируется в толстой кишке.
Аскорбиновая кислота (витамин С)
Принимает участие в окислительно-восстановительных реакциях, в обеспечении нормального течения белкового, углеводного и жирового обмена. Под действием витамина С органы обогащаются гликогеном, в крови повышается количество пирвиноградной кислоты, мелкодисперстных белков, окисление тирозина, регулируется содержание полипептидов и холестерина. Он благотворно влияет на ассимиляторно-диссимиляторные процессы в клетке, регенерацию аморфного склеивающего вещества эндотелия капилляров, на регулярование проницаемости капилляров и образование коллагена. Оказывает влияние на иммуно-биологические реакции организма.
Витамин С стимулирует образование антител, повышает фагоцитарную активность крови, пролиферацию ретикулоэндотелиальных элементов, предотвращает возникновение или смягчает течение анафилактического шока. Витамин С оказывает благоприятное влияние на антитоксическую функцию печени, стимулирует внешнесекреторную функцию поджелудочной железы, образование протромбина, эритропоэз, фильтрационную способность почек и др.
Витамин Р (биофлавоноиды, полифенолы)
Вещества с Р-витаминным действием — природные соединения, так называемые полифенолы, наряду с аскорбиновой кислотой обеспечивают нормальную проницаемость капилляров, регенерацию их аморфного склеивающего вещества. Под влиянием соединений, обладающих Р-витаминным действием, понижается артериальное давление крови, замедляется ритм сердца, увеличивается его минутный объем, повышается диурез, желчевыведение, увеличивается содержание кальция в сыворотке крови, усиливается тканевое дыхание, уменьшается гипоксия, снижается повышенная функция щитовидной железы и др. Биологический эффект витамина Р тесно связан с аскорбиновой кислотой. Витамин Р способствует усвоению витамина С.
Витамин РР (ниацин, никотиновая кислота)
Широко участвует в разнообразных процессах обмена веществ (окислительно-восстановительные процессы, регуляция углеводного обмена, соотношение между содержанием в организме никотиновой кислоты и использованием организмом пищевого белка, обмен холестерина, обмен железа и т.п.).
Никотиновая кислота влияет на функциональное состояние ЦНС, сердечно-сосудистой системы (играют роль сосудорасширяющие ее свойства — понижение артериального и понижение венозного давления), органов пищеварения (повышение секреторной и моторной функций желудка, стимуляция внешнесекреторной функции поджелудочной железы, благоприятное влияние на функции печени), систему кроветворения [стимуляция костного мозга, эритропоэза (синтеза эритроцитов крови)], усиливает действие инсулина, меркузала, дигиталиса и пр.
Содержится в листьях растений, дрожжах, печени, почках. Участвует в процессах гемопоэза (кроветворения). Она необходима для регуляции эритропоэза (синтеза эритроцитов крови), тромбоцитопоэза (генерации тромбоцитов) и особенно лейкопоэза (образование лейкоцитов крови), оказывает стимулирующее влияние на синтез белков (катализатор синтеза аминокислот). Синтезируется в организме.
Пантотеновая кислота (витамин B3)
Важна при расщеплении жиров, углеводов и аминокислот, а также для синтеза жизненно важных жирных кислот и некоторых гормонов. Синтезируется микрофлорой кишечника.
Важен при синтезе углеводов и жирных кислот. Синтезируется микрофлорой кишечника.
Коферменты (коэнзимы) — органические природные соединения, необходимые для осуществления каталитического действия ферментов. Коферменты выполняют функцию переносчиков электронов, атомов или функциональных групп с одного субстрата на другой. Ферментами называют белки, выполняющие в организмах
функции катализаторов химических реакций в клетках. Большинство ферментов состоят из белкового компонента (апофермента) и кофермента, имеющего сравнительно небольшую молекулярную массу. Коферменты вместе с функциональными группами аминокислотных остатков апофермента формируют активный центр фермента, на котором происходит связывание с субстратом и образование активированного фермент-субстратного комплекса. Сами по себе коферменты каталитически неактивны, так же, как и апоферменты без коферментов. Таким образом, образование комплекса апофермента с оферментом — один из способов регуляции активности фермента в организме.
Следует также иметь в виду, что в проявлении каталитического действия ферментов большую роль играют различные неорганические ионы, например К+, Zn2+, Mg2+ и др. В большинстве случаев катионы металлов взаимодействуют с апоферментной частью молекулы фермента, при этом структура фермента меняется таким образом, что собственно и формируется его активный центр. Такие ионы хотя и активируют фермент, но не входят в состав его активного центра. Известны ферменты, например карбоангидраза, в которых катионы металлов (в данном случае Zn2+) входят в состав активного центра. В любом случае такие неорганические ионы, необходимые для проявления каталитической активности ферментов, называют кофакторами.
Коферменты обладают как минимум двумя функциональными группами или реакционноспособными участками, обуславливающими специфическое связывание с апоферментом с одной стороны и с субстратом — с другой. Известны десятки органических соединений, выполняющих функции коферментов. Эти вещества, как правило, содержат системы сопряженных р-связей и (или) гетероатомы. Многие
коферменты включают в качестве структурного компонента остаток
молекулы витамина (коферментные формы витаминов).
По способам взаимодействия с апоферментом различают растворимые коферменты и простетические группы.
Растворимый кофермент присоединяется к молекуле фермента во
время реакции, химически изменяется и затем снова освобождается. Первоначальная форма растворимого кофермента регенерируется во второй,
независимой реакции. Поскольку такие же стадии взаимодействия проходит и субстрат, некоторые авторы называют растворимые коферменты косубстратами. Однако этот термин неоправдан, поскольку субстрат взаимодействует в реакции данного типа лишь с определенным ферментом (субстратная специфичность ферментов), в то время как растворимый кофермент взаимодействует с широким кругом ферментов данного класса. Простетической группой называют кофермент, который прочно связан с апоферментом (обычно ковалентными связями) и во время реакции постоянно находится в активном центре фермента. После освобождения субстрата регенерация простетической группы происходит при взаимодействии с другим коферментом или субстратом.
Все ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции, т.е. перенос восстановительных эквивалентов — протонов и (или) электронов (оксидоредуктазы), и все ферменты, катализирующие реакции переноса различных групп (трансферазы), нуждаются в коферментах. По этому признаку коферменты делятся на две группы — окислительно-восстановительные коферменты и коферменты переноса групп.
Знание функций витаминов позволяет понять причину возникновения различных патологических состояний, связанных с нарушением метаболизма веществ. Общим положением является то, что дефицит того или иного витамина приводит к снижению активности соответствующего фермента и, следовательно, к торможению соответствующей ферментативной реакции. Поскольку организм является сбалансированной саморегулирующейся системой, изменение метаболизма какого-либо вещества влечет за собой изменение обмена и других метаболитов. Наблюдаемые изменения организма в целом проявляются не сразу, поскольку организм в начальном этапе дефицита какого-либо витамина компенсирует возникшее отклонение, изменяя метаболизм других веществ так, чтобы снизить отрицательное влияние дефицита витамина (состояние гиповитаминоза). Если дефицит витамина устранен, организм возвращается в нормальное состояние. В том случае, если дефицит витамина большой и длится длительное время, возникает авитаминоз, и когда компенсаторные ресурсы организма исчерпаны наступает летальный исход.
В.А. СМИРНОВ, Ю.Н. КЛИМОЧКИН. ВИТАМИНЫ И КОФЕРМЕНТЫ
учебное пособие. Часть 2.- Самара Самарский государственный технический университет 2008
Полищук Д.А.. Значение витаминов в питании человека: Физкультура и спорт, 1984. — 240 с.
КОФЕРМЕНТНАЯ ФУНКЦИЯ ВИТАМИНОВ
Витамины играют важную роль в обмене веществ. В настоящее время известны не только те реакции, для нормального течения которых необходим тот или иной витамин, но и ферменты, в состав коферментов которых входят витамины (табл. 14). Описано более 100 таких ферментов.
Недостаточное поступление витаминов с пищей, нарушение их всасывания и усвоения, повышенная потребность организма в них могут приводить к специфическим для каждого витамина нарушениям обмена веществ и физиологических функций, снижению работоспособности. Длительный дефицит поступления витаминов вызывает специфические заболевания (гиповитаминозы и авитаминозы).
Таблица Важнейшие коферменты, в состав которых входят витамины
ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФИЦИТА ВИТАМИНОВ В ОРГАНИЗМЕ
Витамины — незаменимые факторы питания. Их запасы в организме крайне невелики (за исключением ретинола), поэтому они в необходимых количествах должны поступать с пищей. От содержания витаминов в рационе зависит общая направленность обмена веществ и состояние здоровья (табл. 3).
Одной из часто встречающихся причин повышения потребности организма в витаминах является изменение нормального соотношения в пищевом рационе основных усвояемых веществ. Увеличение доли углеводов повышает потребность в витамине В1, белка — в витамине В6, растительных масел — в витамине Е и липотропных факторах. Снижение потребления белка (ниже установленных физиологических норм) увеличивает потребность в большинстве витаминов, так как затрудняется их утилизация, построение ферментов, в которые они входят.
Усиленные физическая и нервная нагрузки приводят к значительным изменениям обменных процессов, что сопряжено с повышенным расходом витаминов.Потребность в витаминах возрастает во время пребывания в высокогорье, при воздействии на организм пониженной и повышенной температур воздуха в крайних климатических зонах. Особенно это относится к людям, не акклиматизировавшимся к данному климату.
Витамины поступают в организм с различными продуктами питания; для предупреждения дефицита витаминов и специфических нарушений обмена они должны поступать систематически и в определенных количествах (табл.3).
Потребность организма взрослого человека в витаминах и их основные источники в питании
| Витамины | Суточная потребность | Основные источники витаминов в питании |
| Тиамин (В1) | 1,3-2,6 мг 0,6мг на 4000 кДж | Зерновые продукты, не освобожденные от периферических частей и оболочек. Другие растительные и животные продукты |
| Рибофлавин (В2) | 1,5-3 мг 0,7 мг на 1000 кДж | Молоко, молочные продукты, яица, мясо, овощи |
| Никотиновая кислота (РР) | 15-20 мг 6,6 мг на 1000 кДж | Печень, яйца, хлеб ржаной, говядина, сыр, молоко, картофель |
| Пиридоксин (В6) | 1,5—3 мг | Мясо, рыба, картофель, капуста, крупы, хлеб пшеничный |
| фолиевая кислота (Вс) | 0,2 мг | Печень, зелень (петрушка, шпинат, салат, лук зеленый), говядина, яйца |
| Цианкобаламин (В12) | 3 мкг | Мясные и рыбные продукты, яйца, творог |
| Аскорбиновая кислота (С) | 60—100 мг | Картофель, капуста, другие овощи, фрукты, ягоды |
| Ретинол (А) | 1 мг ретиноловых эквивалентов | Печень, молоко, рыба, сливочное масло, яйца, сыр |
| Витамин D (кальцифе- ролы) | 0,0025 мг (100МЕ) | Рыба, рыбные продукты, молоко, масло сливочное |
| Витамин Е токоферолы | 12-15 мг | Растительные масла, маргарин, крупы, яйца, печень |
В настоящее время количественно определена потребность в 10 витаминах, которая зависит от многих причин. Наиболее существенной причиной считают физическую напряженность труда. Потребность в витаминах К, Р, липоевой и пантотеновой кислотах, биотине, а также в витаминоподобных веществах (оротовой кислоте, витамине В15, холине, парааминобензойной кислоте, инозите и карнитине) определена ориентировочно. Более точно разработаны рекомендации по их использованию с целью направленного воздействия на обмен веществ, что отражено в специальных инструкциях, регламентирующих сроки и дозы применения, в том числе и в спортивной практике.
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9549 — | 7356 — или читать все.
85.95.179.73 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
КОФЕРМЕНТЫ
КОФЕРМЕНТЫ (син. коэнзимы) — низкомолекулярные органические соединения биологического происхождения, необходимые в качестве дополнительных специфических компонентов (кофакторов) для осуществления каталитического действия ряда ферментов. Многие К. представляют собой производные витаминов. Биол, эффект значительной группы витаминов (группы В) определяется их превращением в К. и ферменты в клетках организма. Были сделаны попытки (и небезуспешные) прямого использования некоторых К. с леч. целями. Трудности, которые при этом возникают, состоят в том, что не всегда производятся количественные определения содержания К. в крови и органах и еще реже определяется активность ферментов, синтезирующих или разрушающих исследуемые К., в норме и патологии. Обнаруженный при каком-либо заболевании недостаток того или иного К. обычно пытаются устранить, вводя в организм соответствующий витамин. Но если нарушены системы синтеза недостающего К., что нередко имеет место, то введение такого витамина теряет смысл: терапевтический эффект можно получить только введением недостающего кофермента. С леч. целями применяют кокарбоксилазу (см. Тиамин), ФАД, коферментные формы витамина В12 (см. Цианокобаламин) и некоторые другие К. В леч. целях К. вводят парентерально, но и при этом условии не всегда имеется уверенность, что они могут без расщепления проникнуть к месту своего действия (во внутриклеточную среду).
Обладая небольшим мол. весом, К., в отличие от биокатализаторов белковой природы (ферментов), характеризуются термостабильностью и доступностью диализу. Дыхательные хромогены растений (полифенолы), глутаминовую к-ту, орнитин, бисфосфаты (дифосфаты) глюкозы и глицериновой к-ты и другие метаболиты, действующие при определенных обстоятельствах как кофакторы ферментативных процессов переноса, нередко обозначают как К. соответствующих процессов. Правильнее применять термин «кофермент» только к соединениям, биол, функция которых сводится целиком или преимущественно к их специфическому участию в действии ферментов (см.).
Термин «кофермент» был предложен Г. Бертраном в 1897 г. для обозначения функции солей марганца, которые он считал специфическим кофактором фенол азы (лакказы); однако теперь неорганические компоненты ферментных систем не принято относить к числу К. Существование истинного (органического) К. впервые установили англ. биохимики Харден (A. Harden) и Янг (W. Young) в 1904 г., показавшие, что из ферментных экстрактов дрожжевых клеток при диализе удаляется термостабильное органическое вещество, необходимое для действия ферментного комплекса, катализирующего спиртовое брожение (см.). Этот вспомогательный катализатор брожения Харден и Янг назвали козимазой; его строение было установлено в 1936 г. в лабораториях X. Эйлер- Xeльпина и О. Варбурга почти одновременно.
Механизм действия К. неодинаков. Во многих случаях они действуют в качестве промежуточных акцепторов (переносчиков) определенных хим. группировок (фосфатных, ацильных, аминных и др.), атомов водорода или электронов. В других случаях К. участвуют в активировании молекул субстратов ферментативных реакций, образуя с этими молекулами реакционно-способные промежуточные соединения. В виде таких соединений субстраты подвергаются определенным ферментативным превращениям; таковы функции глутатиона (см.) как кофермента глиоксалазы и дегидрогеназы формальдегида, КоА — при ряде превращении жирных кислот (см.) и других органических к-т и т. д.
Типичные К. образуют непрочные сильно диссоциированные соединения со специфическими белками (апоферментами) растворимых ферментов, от которых они легко могут быть отделены путем диализа (см.) или гель-фильтрация (см.). При многих реакциях переноса групп, протекающих при сопряженном действии двух ферментных белков, происходит поочередное обратимое присоединение к молекулам этих белков частиц К. в двух формах — акцепторной и донорной (напр., окисленной и восстановленной, фосфорилированной и нефосфорилированной). В приведенной ниже схеме показан (в несколько упрощенной форме) механизм обратимого переноса водорода между молекулой донора водорода (АН2) и молекулой акцептора (Б) при действии двух дегидрогеназ (Фа и Фб) и кофермента (Ко):
В полном цикле окислительно-восстановительного процесса (реакции 1—6) кофермент кодегидрогеназа не изменяется и не входит в баланс продуктов реакции, т. е. служит катализатором. Если же рассматриваются последовательные фазы цикла, протекающие каждая с участием одного фермента (реакции 1—3 и 4—6), то Ко и КоН2 выступают наравне с молекулами АН2, А, Б, БН2 в качестве второго субстрата. В этом же смысле относительным является различие между субстратами и диссоциирующими К., участвующими в сопряженных реакциях переноса фосфатных, ацильных, гликозильных и других групп.
У многих двухкомпонентных ферментов, построенных по типу протеидов, апофермент образует с небелковым термостабильным компонентом прочное, труднодиссоциирующее соединение. Небелковые компоненты ферментов-протеидов, обычно называемые простетическими группами (напр., флавиновые нуклеотиды, пиридоксальфосфат, металлопорфирины), взаимодействуют с субстратом, оставаясь на всем протяжении ферментативной реакции в составе нерасщепленной молекулы одного протеида. Термин «кофермент» обычно распространяют и на химически взаимодействующие с молекулами субстратов, прочно связанные органические простетические группы ферментов, которые трудно отграничить от легко диссоциирующих К., т. к. между обоими типами кофакторов существуют постепенные переходы.
Точно также нельзя провести резкой грани между К. и нек-рыми промежуточными продуктами обмена веществ (метаболитами), которые в ферментативных процессах выступают то как обычные субстраты, подвергающиеся в данном процессе в основном необратимому изменению, то как необходимые вспомогательные катализаторы при сопряженных ферментативных превращениях, из которых эти метаболиты выходят неизмененными. Метаболиты такого рода могут служить промежуточными акцепторами тех или иных групп в процессах ферментативного переноса, протекающих аналогично процессу, схематично изображенному выше (напр., роль полифенолов как переносчиков водорода в дыхании растительных клеток, роль глутаминовой к-ты в переносе аминных групп путем реакций трансаминирования и т. п.), или в более сложных циклических превращениях с участием нескольких ферментов (примером может служить функция орнитина в цикле образования мочевины). Несколько иной характер носит коферментоподобное действие 1,6-бисфосфоглюкозы, к-рая служит необходимым кофактором и в то же время промежуточной ступенью в процессе межмолекулярного переноса фосфатных остатков при взаимопревращении 1-фосфоглюкозы и 6-фосфоглюкозы под действием фосфоглюкомутазы, когда молекула кофактора переходит в молекулу конечного продукта, отдавая один фосфатный остаток исходному продукту, из к-рого при этом образуется новая молекула кофактора. Точно такую же функцию выполняет 2,3-бисфосфоглицериновая к-та при катализируемом другой фосфомутазой взаимопревращении 2-фосфоглицериновой и 3-фосфоглицериновой к-т.
К. весьма разнообразны по хим. строению. Однако чаще всего среди них встречаются соединения двух типов: а) нуклеотиды и некоторые другие органические производные фосфорной к-ты; б) пептиды и их производные (напр., фолиевая к-та, КоА, глутатион). У животных и у многих микроорганизмов для построения молекул ряда К. необходимы соединения, которые этими организмами не синтезируются и должны доставляться с пищей, т. е. витамины (см.). Водорастворимые витамины группы В в большинстве своем входят в состав К., строение и функции которых известны (это относится к тиамину, рибофлавину, пиридоксалю, никотинамиду, пантотеновой к-те), или же могут сами действовать как активные молекулы К. (витамин В12, фолиевая к-та). То же, вероятно, относится и к другим водо- и жирорастворимым витаминам, роль которых в процессах биол, катализа еще полностью не выяснена.
Ниже перечислены важнейшие К. с указанием типа их строения и основных видов ферментативных превращений, в которых они участвуют. В статьях об отдельных К. приведены более детальные сведения об их структуре и механизме действия.
Коферменты нуклеотидной природы. Адениловые рибонуклеотиды (аденозин-5′-моно-, ди- и трифосфорные к-ты) участвуют в многочисленных реакциях активирования и переноса орто- и пирофосфатных остатков, остатков аминокислот (аминоацилов), угольной и серной к-т, а также в ряде других ферментативных превращений. Аналогичные функции в определенных случаях выполняют производные инозин-5′-фосфорной и гуанозин-5′-фосфорной к-т.
Гуаниловые рибоиуклеотиды (гуанозин-5′-моно-, ди- и трифосфорные к-ты) играют роль К. при реакциях переноса остатка янтарной к-ты (сукцинила), биосинтезе рибонуклеопротеидов в микросомах, биосинтезе адениловой к-ты из инозиновой и, возможно, при переносе остатков маннозы.
Цитидиловые рибонуклеотиды (цитидин-5′-фосфорные к-ты) при биосинтезе фосфатидов играют роль К. переноса остатков О-фосфоэтанол холина, О-фосфоэтаноламина и т. д.
Уридиловые рибонуклеотиды (уридин-5′-фосфорные к-ты) выполняют функции К. в процессах трансгликозилирования, т. е. переноса остатков моноз (глюкозы, галактозы и др.) и их производных (остатков гексозаминов, глюкуроновой к-ты и т. п.) при биосинтезе ди- и полисахаридов, глюкуронозидов, гексозаминидов (мукополисахаридов), а также при активировании остатков сахаров и их производных в некоторых других ферментативных процессах (напр., взаимопревращении глюкозы и галактозы и др.).
Никотинамидадениндинуклеотид (НАД) участвует в важнейших для клеточного обмена реакциях переноса водорода в качестве специфического К. многочисленных дегидрогеназ (см.).
Никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ) участвует в важнейших для клеточного обмена реакциях переноса водорода в качестве специфического К. некоторых дегидрогеназ.
Флавинмононуклеотид (ФМН) участвует в биол, переносе водорода как К. (простетическая группа) некоторых флавиновых («желтых») окислительных ферментов.
Флавинадениндинуклеотид (ФАД) участвует в биол, переносе водорода как К. (простетическая группа) большинства флавиновых («желтых») окислительных ферментов.
Кофермент А (КоА, восстановленная форма — KoA-SH, кофермент ацилирования; соединение аденозин-З’ ,5′-бисфосфорной к-ты с пантотенил-аминоэтантиолом или пантетеином) образует с остатками уксусной и других органических к-т тиоэфиры типа R-СО—S-КоА, где R — остаток органической к-ты, и играет роль К. в переносе и активировании кислотных остатков как при реакциях ацилирования (синтез ацетилхолина, гиппуровой к-ты, парных желчных к-т и т. п.), так и при многих других ферментативных превращениях кислотных остатков (реакции конденсации, оксидоредукции или обратимой гидратации ненасыщенных к-т). При участии КоА протекает ряд промежуточных реакций клеточного дыхания, биосинтеза и окисления жирных к-т, синтеза стероидов, терпенов, каучука и т. п.
Кофермент B12 [KoB12; син. кобаламин, ДБК-кофермент, альфа-(5,6-диметилбензимидазолил)-кобамидцианид]. Возможно, что разнообразные биол, функции витамина В12, хим. механизм которых еще не ясен, напр, в процессе кроветворения, при биосинтезе метильных групп, превращениях сульфгидрильных групп (SH-групп) и т. д., обусловлены его ролью как К. в процессе биосинтеза белков-ферментов.
Другие коферменты, содержащие фосфатные остатки. Дифосфотиамин служит К. при декарбоксилировании (простом и окислительном) пировиноградной, альфа-кетоглутаровой и других альфа-кетокислот, а также при реакциях расщепления углеродной цепи фосфорилированных кетосахаров под действием особой группы ферментов (кетолазы, транскетолазы, фосфокетолазы).
Пиридоксальфосфат конденсируется с аминокислотами (и аминами) в активные промежуточные соединения типа оснований Шиффа (см. Шиффа основания); является К. (простетической группой) ферментов, катализирующих реакции трансаминирования и декарбоксилирования, а также многих других ферментов, которые осуществляют разнообразные превращения аминокислот (реакции расщепления, замещения, конденсации), играющие важную роль в клеточном обмене.
Коферменты пептидной природы. Кофермент формилирования. Восстановленная фолиевая к-та и ее производные, содержащие три или семь остатков глутаминовой к-ты, соединенных гамма-пептидными связями, играют роль К. в промежуточном обмене так наз. одноуглеродных, или «C1», остатков (формила, оксиметила и метила), участвуя как в реакциях переноса этих остатков, так и в их окислительно-восстановительных взаимопревращениях. Формильные и оксиметильные производные Н4-фолиевой к-ты являются «активными формами» муравьиной к-ты и формальдегида в процессах биосинтеза и окисления метильных групп, в обмене серина, глицина, гистидина, метионина, пуриновых оснований и т. д.
Глутатион. Восстановленный глутатион (Г-SH) действует по типу К. при превращении метилглиоксаля в молочную к-ту под влиянием глиоксалазы, при ферментативной дегидрогенизации формальдегида, в определенных стадиях биол, окисления тирозина и т. д. Кроме того, глутатион (см.) играет большую роль в защите различных тиоловых (сульфгидрильных) ферментов от инактивирования в результате окисления SH-групп или связывания их тяжелыми металлами и другими SH-ядами.
Прочие коферменты. Липоевая кислота является вторым К. дегидрогеназ пировиноградной и альфа-кетоглутаровой к-т (наряду с дифосфотиамином); при действии этих ферментов остаток липоевой к-ты, связанный амидной связью (СО — NH) со специфическими ферментными белками, выполняет функции промежуточного акцептора (переносчика) водорода и ацильных остатков (ацетила, сукцинила). Другие предполагаемые функции этого К. недостаточно изучены.
Витамин E (токоферол), витамин К (филлохинон) и продукты их окислительно-восстановительиых превращений или близкородственные производные n-бензохинона (убихинон, кофермент Q) рассматриваются как К. (переносчики водорода), участвующие в определенных промежуточных реакциях дыхательной окислительной цепи и в сопряженном с ними дыхательном фосфорилировании (см.). Установлено, что филлохинон (витамин К) играет роль К. в биосинтезе остатков альфа-карбоксиглутаминовой к-ты, входящих в состав молекул белковых компонентов системы свертывания крови.
Биотин — водорастворимый витамин, выполняющий роль К. или простетической группы в составе ряда ферментов, катализирующих реакции карбоксилирования — декарбоксилирования некоторых органических к-т (пировиноградной, пропионовой и др.). Эти ферменты имеют строение биотинил-протеидов, в которых соответствующий биотину ацильный остаток (биотинил) присоединен амидной связью к N6-аминогруппе одного из остатков лизина молекулы белка.
Аскорбиновая кислота служит активатором ферментной системы окисления тирозина в животных тканях и некоторых других ферментных систем (гидроксилаз), при действии которых в ядро ароматических и гетероциклических соединений, в т. ч. пептидно-связанных остатков пролина при биосинтезе коллагена (см.) и родственных белков, вводятся гидроксильные группы. В этих системах аскорбиновая к-та играет роль второго субстрата — донора водорода, окисляемого молекулярным кислородом параллельно с циклическим субстратом, а не роль истинного К. (специфического биокатализатора).
Библиография: Болдуин Э. Основы динамической биохимии, пер. с англ., с. 55 и др., М., 1949; Витамины, под ред. М. И. Смирнова, М., 1974; Диксон М. и Уэбб Э. Ферменты, пер. с англ., М., 1966; Коферменты, под ред. В. А. Яковлева, М., 1973; Кочетов Г. А. Тиаминовые ферменты, М., 1978, библиогр.; Ферменты, под ред. А. Е. Браунштейна, с. 147, М., 1964, библиогр.