Строение и функции коферментов

Небелковые компоненты ферментов могут иметь различную природу, чаще всего это органические молекулы или ионы металлов.

По химическому строению различают коферменты:

1.      нуклеотидного типа – нуклеозидтрифосфаты – АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ; они являются источником фосфатной группы, переносимой на субстрат

2.      никотинамидные коферменты: NAD - никотинамидадениндинуклеотид (рис.1) и NADF – никотинамидадениндинуклеотидфосфат. Азотистое основание одного нуклеотида – никотинамид (В₅), а другого – аденин. Эти коферменты участвуют в окислительно-восстановительных реакциях в составе дегидрогеназ: алкагольдегидрогеназы (АДГ), малатдегидрогеназы (МДГ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ), дегидрогеназы изолимонной кислоты. Коферменты являются акцепторами атомов водорода.

 



Рис. 1. Строение кофермента NAD

3.      Флавиновые коферменты: флавинмононуклеотид (FMN) (рис.2) и флавинадениндинуклеотид (FAD) (рис.3), ферменты, содержащие эти коферменты,  называют флавопротеинами, они участвуют в окислительно-восстановительных реакциях, например, окисление янтарной кислоты катализирует сукцинатдегидрогеназа (СДГ) в состав которой входит FAD. Окисление аминокислот, аминов, восстановленного NAD (NADH + Н⁺) происходит также при участии этого кофермента.

 



 

Рис.2. Строение кофермента FMN

 

 

 



Рис. 3. Строение кофермента FAD

4.      Кофермент ацетилирования (КоА или НS-КоА) состоит из меркаптоэтиламина, пантотеновой кислоты (В₃) и АДФ.

5.      Нуклеотидная часть кофермента служит «ручкой» при помощи которой кофермент присоединяется к белковой части фермента. Кофермент участвует в активации жирных кислот и уксусной кислоты, входит в состав декарбоксилазных систем окисления α –кетокислот (ПВК и α–кетоглутаровой), участвует в синтезе и окислении жирных кислот.

6.      Глутатион. Это трипептид γ-глутамил-цистеил-глицин (рис.4). Он распространен почти во всех тканях, наибольшая активность с хрусталике глаза, в печени. Является донором атомов водорода в реакциях восстановления субстратов: 2Гл-SН – 2Н→ Гл-S-S-Гл. Фермент глутатионпероксидаза катализирует восстановление пероксида водорода за счет атомов водорода глутатиона.

 



 

 

Рис. 4. Глутатион

7.      Пиридоксальфосфат (ПАЛФ) – производное витамина (В₆), участвует в реакциях трансаминирования - переносе аминогрупп от аминокислот на кетокислоты, аминированная форма называется пиридоксаминфосфат (ПАМФ). Также участвует в реакциях изомеризации, декрбоксилирования, дегидротации аминокислот, то есть в метаболизме белков и аминокислот.

8.      Гем – кофермент каталазы, пероксидазы, цитохромов, состоит из порфириновой группировки, связанной с ионом железа. За счет изменения степени окисления железа участвует в окислительно-восстановительных реакциях

9.      Металлоферменты содержат ионы металлов: цинка (карбангидраза, АДГ, карбоксипептидаза, ДНК-полимераза), ионы магния (гексакиназа, глюкозо-:-фосфатаза), ионы марганца (пируватдекарбоксилаза, аргиназа).

10.  Тетрагидрофолиевая кислота – производное фолиевой кислоты ((В_с), участвует в переносе одноуглеродных групп (метилтной, формильной, метиленовой) в синтезе нуклеотидов, гема, креатина.

11.  Тиаминдифосфат (ТДФ или ТПФ) –производное витамина В₁, входит в состав ферментов декарбоксилаз кетокислот, и ферментов пентозофосфатного пути окисления глюкозы трансальдолазы и транскетолазы, то есть участвует в катаболизме  глюкозы.
2.

Витамин В2 (рибофлавин) играет важную роль в белковом обмене, участвует он также в углеводном и жировом обмене. Если последние в питании преобладают, то потребность организма в рибофлавине резко повышается.
Рибофлавин необходим для нормального зрения, он повышает цветоощущение, улучшает ночное виде ние, участвует в процессе роста. Важную роль играет витамин Вз и в синтезе гемоглобина.
При недостатке витамина В2 отмечается слабость, понижаются аппетит и вес, нарушается темновая адаптация, появляется резь в глазах, трещины и болезненность в углах рта. Недостаточность рибофлавина ведет к нарушению процессов кроветворения, страдает также функция органов пищеварения.
Потребность в рибофлавине - 0,8 мг на 1000 ккал. В среднем она составляет 2,5-4,0 мг в сутки. Витамин В2 содержится во многих продуктах растительного и животного происхождения. Особенно богаты им дрожжи.
Физкультурникам рибофлавин можно назначать дополнительно в дозах 1-2 мг в сутки с целью профилактики недостаточности его, для стимуляции процессов восстановления после нагрузок, а также при лечении гипохромной анемии и состояний перенапряжения.
3.

Витамин В5 (пантотенат кальция) имеет многостороннее действие. Он участвует в углеводном и жировом обмене, регулирует функцию нервной системы. Большое значение пантотеновая кислота имеет для нормального функционирования щитовидной железы и надпочечников.
Пантотеновая кислота содержится во многих продуктах. В организме человека она вырабатывается в большом количестве кишечной палочкой. Потребность в пантотеновой кислоте составляет 4-5 мг на 1000 ккал (10-25 мг в сутки). Для практических целей применяется кальциевая соль пантотеновой кислоты - пантотенат кальция.
Физкультурникам пантотенат кальция можно применять в дозах 10-25 мг в день. Рекомендуется принимать его в сочетании с витамином Р, РР и липоевой кислотой.