19) Кофакторы ферментов

Некоторые ферменты выполняют каталитическую функцию сами по себе, безо всяких дополнительных компонентов. Однако есть ферменты, которым для осуществления катализа необходимы компоненты небелковой природы. Кофакторы могут быть как неорганическими молекулами (ионы металлов, железо-серные кластеры и др.), так и органическими (например,

флавин или гем). Органические кофакторы, прочно связанные с ферментом, называют также простетическими группами. Кофакторы органической природы, способные отделяться от фермента, называют коферментами.

Фермент, который требует наличия кофактора для проявления каталитической активности, но не связан с ним, называется апо-фермент. Апо-фермент в комплексе с кофактором носит название холо-фермента. Большинство кофакторов связано с ферментом нековалентными, но довольно прочными взаимодействиями. Есть и такие простетические группы, которые связаны с ферментом ковалентно, например, тиаминпирофосфат в пируватдегидрогеназе.

Витамин В1, тиамин. В организме превращается в кофермент ТДФ. Коферментные функции: в составе дегидрогеназ обеспечивает окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты и альфа-кетоглутаровой кислоты.

Витамин В2, рибофлавин. Коферментная форма: ФМН и ФАД. Участвует в транспорте протонов и электронов водорода от НАД-зависимых дегидрогеназ (где кофермент НАД) на кофермент Q, участвует в дегидрировании аминокислот, кето- и оксикислот.

Витамин В3, пантотеновая кислота. Коферментная форма - КоА. Участвует в дегидрировании и дегидратации ацильных остатков в составе ацил-КоА (при b-окислении ЖК).

Витамин В5 (PP), никотиновая кислота. Коферментная форма: НАД и НАДФ. Функционирует в составе дегидрогеназ в процессе транспорта водорода от окисляемых субстратов на второе звено дыхательной цепи, на флавопротеид. В отличие от многих витаминов синтезируется в организме из АК триптофана.

Витамин В6, пиридоксаль. Поступает в организм в виде пиридоксина, который фосфорилируется в печени, а затем окисляется до пиридоксальфосфата. Это коферментная форма, которая участвует в реакциях переаминирования и декрбоксилирования аминокислот, обезвреживании биогенных аминов, биосинтезе сфинголипидов и гликогенолизе.

Витамин Н, биотин. Синтезируется микрофлорой кишечника. Биотин является коферментом карбоксилаз.

Витамин Вс, фолиевая кислота. Участвует в синтезе пуринов, пиримидинов, глицина, метионина.

Витамин В12, цианкобаламин. Участвует в реакциях синтеза метионина, в превращении метилмалонил-КоА (продукт окисления ЖК с нечетным числом углеродных атомов) в сукцинил КоА, который поступает в ЦТК, в образовании коферментных форм фолацина и опосредовано в синтезе ДНК.

20) Аллостерическая регуляция. Во многих строго биосинтетических реакциях основным типом регуляции скорости многоступенчатого ферментативного процесса является ингибирование по принципу обратной связи. Это означает, что конечный продукт биосинтетической цепи подавляет активность фермента, катализирующего первую стадию синтеза, которая является ключевой для данной цепи реакции. Поскольку конечный продукт структурно отличается от субстрата, он связывается с аллостери-ческим (некаталитическим) центром молекулы фермента, вызывая ингиби-рование всей цепи синтетической реакции.

Вещества, которые оказывают влияние на активность ферментов, называют эффекторами. Это могут быть ингибиторы – соединения, тормозящие каталитический процесс, или активаторы – вещества, которые этот процесс ускоряют.

21) 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

До 1961 г. не было и единой классификации ферментов. Трудности заключались в том, что разные исследователи за основу классификации ферментов брали различные принципы. Комиссией были рассмотрены 3 принципа, которые могли служить основой для классификации ферментов и их обозначения. Первый принцип – химическая природа фермента, т.е. принадлежность к флавопротеинам, пиридоксальфосфатпротеинам, гемо-протеинам, металлопротеинам и т. д. Однако этот принцип не мог служить общей основой для классификации, так как только для небольшого числа ферментов известны простетические группы, доступные идентификации и прямому определению. Второй принцип – химическая природа субстрата, на который действует фермент. По этому принципу трудно классифицировать фермент, так как в качестве субстрата могут служить разнообразные соединения внутри определенного класса веществ (белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты) и бесчисленное множество промежуточных продуктов обмена. В основу принятой классификации положен третий принцип – тип катализируемой реакции , который является специфичным для действия любого фермента. Этот принцип логично использовать в качестве основы для классификации и номенклатуры ферментов.