Какво е nadf n. Пример за биохимична реакция, включваща NAD

Дехидрогеназиса ензими от класа на оксидоредуктазите, които катализират реакции, които премахват водород (т.е. протони и електрони) от субстрат, който е окислител, и го транспортират до друг субстрат, който се редуцира.

Зависи от химическа природаакцептор, с който взаимодействат дехидрогеназите, те се разделят на няколко групи:

1. Анаеробни дехидрогенази, които катализират реакции, в които акцепторът на водород е съединение, различно от кислород.
2. Аеробни дехидрогенази, които катализират реакции, при които акцепторът на водород може да бъде кислород (оксидази) или друг акцептор. Аеробните дехидрогенази принадлежат към флавопротеините, реакционният продукт е водороден пероксид.
3. Дехидрогенази, които транспортират електрони от субстрат към акцептор на електрони. Цитохромите на митохондриалната дихателна верига принадлежат към тази група дехидрогенази.
4. Дехидрогенази, които катализират директното въвеждане на 1 или 2 кислородни атома в молекулата на субстрата. Такива дехидрогенази се наричат ​​оксигенази.

Функцията на първични акцептори на водородни атоми, отцепени от съответните субстрати, се изпълнява от два вида дехидрогенази:

• пиридин-зависими дехидрогенази- съдържат коензимите никотинамид (NAD+) или никотинамид аденин динуклеотид фосфат (NADP+).
• флавин-зависими дехидрогенази, чиято простетична група е флавин аденин динуклеотид (FAD) или флавин мононуклеотид (FMN).

Коензимите NADP+ (или NAD+) са хлабаво свързани с апоензима и следователно могат да присъстват в клетката или в състояние, свързано с апоензима, или да бъдат отделени от протеиновата част.

Пиридин-зависимите дехидрогенази са от анаеробен тип - водоразтворими ензими, които окисляват полярните субстрати. Реакцията се катализира от пиридин-зависими дехидрогенази общ изгледса дадени в следните уравнения:

SH2 + NADP+ → S + NADPH + H+

SH2 + NAD+ → S + NADH + H+

Работна структура в молекула NAD+ или NADP+е пиридинов пръстен, никотинамид, който добавя един водороден атом и един електрон (хидриден йон) по време на ензимна реакция, а вторият протон влиза в реакционната среда. Пиридин-зависимите дехидрогенази са много чести в живите клетки. Те извличат протони и електрони от много субстрати, като редуцират NAD + или NADP + и впоследствие прехвърлят редуциращи еквиваленти към други акцептори. NAD-зависимите дехидрогенази катализират главно редокс реакции на окислителни метаболитни пътища - гликолиза, цикъл на Кребс, β-окисление мастни киселини, митохондриална дихателна верига и т.н. NAD е основният източник на електрони за електронтранспортната верига. NADP се използва главно в процесите на редукционен синтез (при синтеза на мастни киселини и стероиди).

Флавин-зависими дехидрогенази- флавопротеини, простетичните групи, в които FAD или FMN са производни на витамин B2, които са тясно (ковалентно) свързани с апоензима. Тези дехидрогенази са мембранно свързани ензими, които окисляват неполярни и нискополярни субстрати. Работната част на молекулата FAD или FMN, която участва в окислително-възстановителните реакции, е изоалоксазиновият пръстен на рибофлавина, който приема два водородни атома (2H+ + 2e-) от субстрата.

Общо уравнениереакциите, включващи флавин-зависими дехидрогенази, изглеждат така:

SH2 + FMN → S + FMN-H2

SH2 + FAD+ → S + FADH2

В процесите на биологично окисление тези ензими играят ролята както на анаеробни, така и на аеробни дехидрогенази. Анаеробните дехидрогенази включват NADH дехидрогеназа, FMN-зависим ензим, който пренася електрони от NADH към по-електропозитивните компоненти на митохондриалната дихателна верига. Други дехидрогенази (зависими от FAD) пренасят електрони директно от субстрата към дихателната верига (напр. сукцинат дехидрогеназа, ацил-КоА дехидрогеназа). Транспортът на електрони от флавопротеини към цитохромоксидазите в дихателната верига се осигурява от цитохроми, които в допълнение към цитохромоксидазата се класифицират като анаеробни дехидрогенази. Цитохромите са желязосъдържащи протеини на митохондриите - хемпротеини, които поради обратната промяна на валентността на хем желязото изпълняват функцията за транспортиране на електрони в аеробни клетки директно във веригите на биологично окисление: цитохром (Fe3 +) + e → цитохром (Fe2+).

Дихателната верига на митохондриите включва цитохроми b, c1, c, a и a3 (цитохромоксидаза). В допълнение към дихателната верига, цитохромите се съдържат в ендоплазмения ретикулум (450 и b5). Аеробните флавин-зависими дехидрогенази включват L-аминокиселинни оксидази, ксантин оксидаза и др.

Дехидрогеназите, които катализират включването на един или два кислородни атома в субстратна молекула, се наричат ​​оксигенази. В зависимост от броя на кислородните атоми, които взаимодействат със субстрата, оксигеназите се делят на 2 групи:

• Диоксигенази
• Монооксигенази

Диоксигеназикатализира добавя 2 кислородни атома към молекулата на субстрата: S + O2 → SO2. Това са по-специално нехем желязосъдържащи ензими, които катализират реакциите на синтеза на хомогентизинова киселина и нейното окисление по пътя на катаболизма на тирозин. Желязосъдържащата липоксигеназа катализира включването на O2 в арахидонова киселина, първата реакция в синтеза на левкотриени. Пролин и лизин диоксигеназите катализират реакциите на хидроксилиране на лизин и пролин остатъци в проколагена. Монооксигеназите катализират добавянето само на 1 атом от кислородната молекула към субстрата. В този случай вторият кислороден атом се редуцира до вода:

SH + O2 + NADPH + H+

SOH + H2O + NADP+

ДА СЕ монооксигеназипринадлежат към ензими, които участват в метаболизма на много лекарствени вещества чрез тяхното хидроксилиране. Тези ензими са локализирани предимно в микрозомалната фракция на черния дроб, надбъбречните жлези, половите жлези и други тъкани. Тъй като най-често субстратът в монооксигеназните реакции е хидроксилиран, тази групаЕнзимите се наричат ​​още хидроксилази.

Монооксигеназите катализират реакциите на хидроксилиране на холестерола (стероиди) и превръщането им в биологично активни вещества, включително полови хормони, надбъбречни хормони, активни метаболити на витамин D - калцитриол, както и реакции на детоксикация чрез хидроксилиране на редица токсични вещества, лекарстваи продукти от тяхната трансформация за организма. Монооксигеназната мембранна система на ендоплазмения ретикулум на хепатоцитите съдържа NADPH + H+, флавопротеини с кофактора FAD, протеин (адренотоксин), съдържащ нехем желязо и хем протеин - цитохром Р450. В резултат на хидроксилиране на неполярни хидрофобни вещества, тяхната хидрофилност се увеличава, което допринася за биологичното инактивиране активни веществаили неутрализиране на токсични вещества и отделянето им от тялото. Някои лекарствени вещества, като фенобарбитал, имат способността да индуцират синтеза на микрозомални ензими и цитохром Р450.

Има монооксигенази, които не съдържат цитохром Р450. Те включват чернодробни ензими, които катализират реакциите на хидроксилиране на фенилаланин, тирозин и триптофан.

Добре е да се знае

• D-димерът е маркер за фибринолиза (по време на бременност - нормален, повишен - с тромбоза, ХСН, онкологични процеси)

Името на витамин РР идва от италиански израз превантивна пелагра– предотвратяване на пелагра.

Източници

Добри източници са черен дроб, месо, риба, бобови растения, елда и черен хляб. Млякото и яйцата съдържат малко витамини. Той също се синтезира в тялото от триптофан - една от 60 молекули триптофан се превръща в една молекула витамин.

Дневна нужда

Структура

Витаминът съществува под формата никотинова киселинаили никотинамид.

Две форми на витамин РР

Неговите коензимни форми са никотинамид аденин динуклеотид(NAD) и рибоза фосфорилирана форма - никотинамид аденин динуклеотид фосфат(NADP).

Структура на окислените форми на NAD и NADP

Биохимични функции

Пренос на хидридни йони Н – (водороден атом и електрон) при редокс реакции.

Механизмът на участие на NAD и NADP в биохимична реакция

Благодарение на преноса на хидридни йони, витаминът изпълнява следните задачи:

1. Метаболизъм на протеини, мазнини и въглехидрати. Тъй като NAD и NADP служат като коензими на повечето дехидрогенази, те участват в реакциите

• по време на синтеза и окислението на карбоксилни киселини,
• по време на синтеза на холестерол,
• метаболизъм на глутаминова киселина и други аминокиселини,
• въглехидратен метаболизъм: пентозофосфатен път, гликолиза,
• окислително декарбоксилиране на пирогроздена киселина,

Пример за биохимична реакция, включваща NAD

2. NADH прави регулиранефункция, тъй като е инхибитор на определени окислителни реакции, например в цикъла на трикарбоксилната киселина.

3. Защита на наследствената информация– NAD е субстрат на поли-ADP-рибозилиране по време на процеса на зашиване на хромозомни счупвания и възстановяване на ДНК.

4. Защита от свободни радикали – NADPH е основен компонент на антиоксидантната система на клетката.

5. NADPH участва в реакциите

• ресинтез тетрахидрофоликкиселини (витамин В9 коензим) от дихидрофолиева киселина след синтеза на тимидил монофосфат,
• възстановяване на протеини тиоредоксинпо време на синтеза на дезоксирибонуклеотиди,
• за активиране на „хранителния“ витамин К или възстановяване тиоредоксинслед реактивиране на витамин К.

Хиповитаминоза B3

причина

Хранителен дефицит на ниацин и триптофан. Синдром на Hartnup.

Клинична картина

Проявява се от болестта пелагра (ит. пеле агра – груба кожа) Как три D синдром:

• деменция(нервен и психични разстройства, деменция),
• дерматит(фотодерматит),
• диария(слабост, лошо храносмилане, загуба на апетит).

Ако не се лекува, заболяването е фатално. Децата с хиповитаминоза изпитват бавен растеж, загуба на тегло и анемия.

В САЩ през 1912-1216г. броят на случаите на пелагра е 100 хиляди души годишно, от които около 10 хиляди са починали. Причината беше липсата на животинска храна, хората се хранеха предимно с царевица и сорго, които са бедни на триптофан и съдържат несмилаем свързан ниацин.
Интересно е, че индианците Южна Америка, чиято диета е царевица от древни времена, пелагра не се среща. Причината за това явление е, че те варят царевицата във варовита вода, която освобождава ниацина от неразтворимия комплекс. Европейците, взели царевицата от индианците, също не се притесняват да заимстват рецептите.

Антивитамини

Производно на изоникотинова киселина изониазид, използвани за лечение на туберкулоза. Механизмът на действие не е съвсем ясен, но една хипотеза е заместването на никотиновата киселина в реакциите на синтеза на никотинамид аденин динуклеотид ( iso-NAD вместо NAD). В резултат на това протичането на редокс реакциите се нарушава и синтезът на миколова киселина се потиска, структурен елементклетъчна стена на Mycobacterium tuberculosis.

Ензимите, подобно на протеините, се разделят на 2 групи: простоИ комплекс. Простите се състоят изцяло от аминокиселини и при хидролиза образуват изключително аминокиселини.Пространствената им организация е ограничена от третичната структура. Това са главно стомашно-чревни ензими: пепсин, трипсин, лизацим, фосфатаза. Сложните ензими освен белтъчната част съдържат и небелтъчни компоненти.Тези небелтъчни компоненти се различават по силата на свързване с белтъчната част (алоензим). Ако константата на дисоциация на сложен ензим е толкова малка, че в разтвора всички полипептидни вериги са свързани с техните непротеинови компоненти и не се разделят по време на изолирането и пречистването, тогава непротеиновият компонент се нарича протезна група и се разглежда като неразделна част от ензимната молекула.

Под коензим разбирайте допълнителна група, която лесно се отделя от алоензима при дисоциация. Между алоензима и най-простата групаИма ковалентна връзка, доста сложна. Съществува нековалентна връзка (водородни или електростатични взаимодействия) между алоензима и коензима. Типични представителикоензимите са:

B 1 - тиамин; пирофосфат (съдържа B)

B 2 - рибофлавин; FAD, FNK

ПП - НАД, НАДП

H – биотин; биозитин

B 6 - пиридоксин; пиридоксал фосфат

Пантотенова киселина: коензим А

Много двувалентни метали (Cu, Fe, Mn, Mg) също действат като кофактори, въпреки че не са нито коензими, нито простетични групи. Металите са част от активния център или стабилизират най-добър вариантструктурата на активния център.

МЕТАЛИЕНЗИМИ

Fe, фехемоглобин, каталаза, пероксидаза

Cu,Cu цитохромоксидаза

ZnDNA – полимераза, дехидрогеназа

Мгхексокиназа

Мнаргиназа

Сеглутатион редуктаза

АТФ, млечната киселина и тРНК също могат да изпълняват кофакторна функция. Едно нещо, което трябва да се отбележи отличителна чертадвукомпонентни ензими, което се състои в това, че нито кофакторът (коензим или простетична група), нито алоензимът поотделно проявяват каталитична активност, а само тяхното комбиниране в едно цяло, протичащо в съответствие с програмата на тяхната триизмерна организация, осигурява бързо протичане на химични реакции.

Структура на NAD и NADP.

NAD и NADP са коензими на пиридин-зависими дехидрогенази.

НИКОТИНАМИД АДНИН ДИН НУКЛЕОТИД.

НИКОТИНАМИД АДНИН ДИН НУКЛЕОАМИД ФОСФАТ (NADP)

Способността на NAD и NADP да играят ролята на точен носител на водород се свързва с наличието в тяхната структура -

реамид на никотиновата киселина.

В клетките участват NAD-зависими дехидрогенази

в процесите на пренос на електрони от субстрата към O.

NADP-зависимите дехидрогенази играят роля в процеса -

сах биосинтеза. Следователно коензимите NAD и NADP

се различават по вътреклетъчна локализация: NAD

концентрирани в митохондриите и по-голямата част от NADP

се намира в цитоплазмата.

Структура на FAD и FMN.

FAD и FMN са простетични групи от флавинови ензими. Те са много здраво свързани с алоензима, за разлика от NAD и NADP.

ФЛАВИН МОНОНУКЛЕОТИД (FMN).

ФЛАВИНАЦЕТИЛДИНУКЛЕОТИД.

Активната част на молекулата на FAD и FMN е изоалоксадиновият пръстен рибофлавин, към чиито азотни атоми могат да бъдат прикрепени 2 водородни атома.

Аденозинтрифосфорната киселина (АТФ) е универсален източник и основен акумулатор на енергия в живите клетки. АТФ се намира във всички растителни и животински клетки. Количеството на АТФ е средно 0,04% (от мокрото тегло на клетката), най-голямото числоАТФ (0,2-0,5%) се съдържа в скелетни мускули. В клетката молекулата на АТФ се изразходва в рамките на една минута от нейното образуване. При хората на всеки 24 часа се произвежда и унищожава количество АТФ, равно на телесното тегло.

АТФ е мононуклеотид, състоящ се от остатъци от азотна основа (аденин), рибоза и три остатъка фосфорна киселина. Тъй като АТФ съдържа не един, а три остатъка от фосфорна киселина, той принадлежи към рибонуклеозид трифосфати.

Повечето от работата, която се случва в клетките, използва енергията на хидролизата на АТФ. В този случай, когато крайният остатък от фосфорна киселина се елиминира, АТФ се трансформира в ADP (аденозин дифосфорна киселина), а когато вторият остатък от фосфорна киселина се елиминира, той се превръща в AMP (аденозинмонофосфорна киселина). Добивът на свободна енергия при елиминиране както на крайния, така и на втория остатък от фосфорната киселина е около 30,6 kJ/mol. Елиминирането на третата фосфатна група е съпроводено с освобождаване само на 13,8 kJ/mol. Връзките между крайния и втория, втория и първия остатък от фосфорна киселина се наричат макроергичен(висока енергия).

Резервите на АТФ непрекъснато се попълват. В клетките на всички организми в процеса настъпва синтез на АТФ фосфорилиране, т.е. добавяне на фосфорна киселинакъм ADF. Фосфорилирането се извършва с различна интензивност по време на дишане (митохондрии), гликолиза (цитоплазма) и фотосинтеза (хлоропласти).

ATP е основната връзка между процесите, придружени от освобождаване и натрупване на енергия, и процесите, протичащи с разхода на енергия. В допълнение, ATP, заедно с други рибонуклеозидни трифосфати (GTP, CTP, UTP), е субстрат за синтеза на РНК.

В допълнение към АТФ има и други молекули с макроергични връзки - UTP (уридин трифосфорна киселина), GTP (гуанозин трифосфорна киселина), CTP (цитидин трифосфорна киселина), енергията на които се използва за биосинтеза на протеини (GTP), полизахариди (UTP), фосфолипиди (CTP). Но всички те се образуват благодарение на енергията на АТФ.

В допълнение към мононуклеотидите, важна роляДинуклеотидите (NAD +, NADP +, FAD), принадлежащи към групата на коензимите (органични молекули, които поддържат контакт с ензима само по време на реакцията), участват в метаболитни реакции. NAD + (никотинамид аденин динуклеотид), NADP + (никотинамид аденин динуклеотид фосфат) са динуклеотиди, съдържащи две азотни бази - аденин и амид на никотиновата киселина - производно на витамин РР), два остатъка от рибоза и два остатъка от фосфорна киселина (фиг. .). Ако АТФ е универсален източник на енергия, тогава NAD + и NADP + са универсални акцептори,и възстановените им форми са NADHИ NADPH – универсални донори редукционни еквиваленти (два електрона и един протон). Азотният атом, включен в амидния остатък на никотиновата киселина, е четиривалентен и носи положителен заряд ( NAD +). Тази азотна основа лесно свързва два електрона и един протон (т.е. редуцира се) в тези реакции, при които с участието на дехидрогеназни ензими два водородни атома се отстраняват от субстрата (вторият протон преминава в разтвор):

Субстрат-H 2 + NAD + субстрат + NADH + H +

IN обратни реакцииензими, окислителни NADHили NADPH, редуцирайте субстратите чрез добавяне на водородни атоми към тях (вторият протон идва от разтвора).

FAD – флавин аденин динуклеотид– производно на витамин B 2 (рибофлавин) също е кофактор на дехидрогеназите, но ПРИЩЯВКАдобавя два протона и два електрона, намалявайки до FADN 2.