Što je nadf u biologiji. Struktura pantotenske kiseline

Biokemijske funkcije

Prijenos hidridnih iona H– (vodikov atom i elektron) u redoks reakcijama

Zahvaljujući prijenosu hidridnih iona, vitamin osigurava sljedeće zadatke:

1. Metabolizam bjelančevina, masti i ugljikohidrata. Budući da NAD i NADP služe kao koenzimi većine dehidrogenaza, oni sudjeluju u reakcijama

• tijekom sinteze i oksidacije masne kiseline,
• tijekom sinteze kolesterola,
• metabolizam glutaminske kiseline i drugih aminokiselina,
• metabolizam ugljikohidrata: pentozofosfatni put, glikoliza,
• oksidativna dekarboksilacija pirogrožđana kiselina,
• ciklus trikarboksilnih kiselina.

2. NADH čini reguliranje jer je inhibitor određenih oksidacijskih reakcija, na primjer, u ciklusu trikarboksilne kiseline.

3. Zaštita nasljednih informacija– NAD je supstrat poli-ADP-ribozilacije tijekom procesa križnog povezivanja kromosomskih lomova i popravka DNA, što usporava nekrobiozu i apoptozu stanica.

4. Obrana od slobodni radikali – NADPH je bitna komponenta antioksidativnog sustava stanice.

5. NADPH je uključen u reakcije resinteze tetrahidrofolne kiseline iz dihidrofolne kiseline, na primjer nakon sinteze timidil monofosfata.

Hipovitaminoza

Uzrok

Nutritivni nedostatak niacina i triptofana. Hartnupov sindrom.

Klinička slika

Očituje se bolešću pelagra (tal. pelle agra – gruba koža). Pojavljuje se kao tri D sindrom:

• demencija(nervozan i mentalni poremećaji, demencija),
• dermatitis(fotodermatitis),
• proljev(slabost, probavne smetnje, gubitak apetita).

Ako se ne liječi, bolest je smrtonosna. Djeca s hipovitaminozom imaju usporen rast, gubitak težine i anemiju.

Antivitamini

Ftivazid, tubazid, niazid su lijekovi koji se koriste za liječenje tuberkuloze.

Oblici doziranja

Nikotinamid i nikotinska kiselina.

Vitamin B5 (pantotenska kiselina)

Izvori

Bilo koje prehrambeni proizvodi, osobito mahunarke, kvasac, životinjski proizvodi.

Dnevna potreba

Struktura

Vitamin postoji samo u obliku pantotenska kiselina, sadrži β-alanin i pantoinsku kiselinu (2,4-dihidroksi-3,3-dimetilmaslačnu).

>

Struktura pantotenske kiseline

Njegovi koenzimski oblici su koenzim A(koenzim A, HS-CoA) i 4-fosfopantetein.

Struktura koenzima oblika vitamina B5 - koenzima A

Biokemijske funkcije

Koenzimski oblik vitamina koenzim A nije čvrsto vezan ni za jedan enzim, kreće se između različite enzime, pružanje prijenos acil(uključujući acetil) skupine:

• u reakcijama energetske oksidacije glukoze i radikala aminokiselina, npr. u radu enzima piruvat dehidrogenaze, α-ketoglutarat dehidrogenaze u ciklusu trikarboksilne kiseline),
• kao nositelj acilnih skupina tijekom oksidacije masnih kiselina i u reakcijama sinteze masnih kiselina
• u reakcijama sinteze acetilkolina i glikozaminoglikana, stvaranja hipurinske kiseline i žučnih kiselina.

Hipovitaminoza

Uzrok

Nutritivni nedostatak.

Klinička slika

Pojavljuje se kao pediolagija(erythromelalgia) – oštećenje malih arterija distalnih dijelova Donji udovi, simptom je peckanje u stopalima. Pokus pokazuje sijedu kosu, oštećenje kože i gastrointestinalnog trakta, disfunkciju živčani sustav, adrenalna distrofija, steatoza jetre, apatija, depresija, slabost mišića, konvulzije.

Ali budući da se vitamin nalazi u svim namirnicama, hipovitaminoza je vrlo rijetka.

Oblici doziranja

Kalcij pantotenat, koenzim A.

Vitamin B6 (piridoksin, protiv dermatitisa)

Izvori

Vitaminom su bogate žitarice, mahunarke, kvasac, jetra, bubrezi, meso, a sintetiziraju ga i crijevne bakterije.

Dnevna potreba

Struktura

Vitamin postoji u obliku piridoksina. Njegovi koenzimski oblici su piridoksal fosfat i piridoksamin fosfat.

Povezane informacije:

Tražite na stranici:

Strukturna formula tvari

Što je strukturna formula

Ima dvije varijante: ravninsku (2D) i prostornu (3D) (slika 1).

Struktura oksidiranih oblika NAD i NADP

Kada se prikazuje strukturna formula, unutarmolekulske veze obično se označavaju crticama (prim).

Riža. 1. Strukturna formula etil alkohol: a) ravninski; b) prostorni.

Planarne strukturne formule mogu se prikazati na različite načine.

Istaknite kratki grafička formula, u kojem nisu naznačene veze atoma s vodikom:

CH3 - CH2 - OH(etanol);

skeletna grafička formula, koja se najčešće koristi pri prikazu građevine organski spojevi, ne samo da ne ukazuje na veze ugljika s vodikom, nego također ne ukazuje na veze koje povezuju atome ugljika međusobno i druge atome:

za organske spojeve aromatske serije koriste se posebne strukturne formule koje prikazuju benzenski prsten u obliku šesterokuta:

Primjeri rješavanja problema

Adenozin trifosforna kiselina (ATP) je univerzalni izvor i glavni akumulator energije u živim stanicama. ATP se nalazi u svim biljnim i životinjskim stanicama. Količina ATP-a je prosječno 0,04% (od mokre mase stanice), najveći broj ATP (0,2-0,5%) nalazi se u skeletnim mišićima.

U stanici se molekula ATP-a potroši unutar jedne minute od nastanka. Kod ljudi se svaka 24 sata proizvodi i uništava količina ATP-a jednaka tjelesnoj težini.

ATP je mononukleotid koji se sastoji od ostataka dušične baze (adenin), riboze i tri ostatka fosforna kiselina. Budući da ATP ne sadrži jedan, već tri ostatka fosforne kiseline, on pripada ribonukleozid trifosfati.

Većina rada koji se događa u stanicama koristi energiju hidrolize ATP-a.

U tom slučaju, kada se terminalni ostatak fosforne kiseline eliminira, ATP se transformira u ADP (adenozin difosforna kiselina), a kada se drugi ostatak fosforne kiseline eliminira, pretvara se u AMP (adenozin monofosforna kiselina).

Prinos slobodne energije nakon eliminacije krajnjeg i drugog ostatka fosforne kiseline je oko 30,6 kJ/mol. Eliminacija treće fosfatne skupine praćena je otpuštanjem samo 13,8 kJ/mol.

Veze između krajnjeg i drugog, drugog i prvog ostatka fosforne kiseline nazivaju se makroergički(visoka energija).

Rezerve ATP-a se stalno obnavljaju.

Biološke funkcije.

U stanicama svih organizama dolazi do sinteze ATP-a fosforilacije, tj. dodatak fosforne kiseline na ADF. Fosforilacija se događa različitim intenzitetom tijekom disanja (mitohondriji), glikolize (citoplazma) i fotosinteze (kloroplasti).

ATP je glavna veza između procesa praćenih oslobađanjem i akumulacijom energije i procesa koji se odvijaju uz potrošnju energije.

Osim toga, ATP je, zajedno s ostalim ribonukleozid trifosfatima (GTP, CTP, UTP), supstrat za sintezu RNK.

Osim ATP-a postoje i druge molekule s makroergičkim vezama - UTP (uridintrifosforna kiselina), GTP (gvanozintrifosforna kiselina), CTP (citidintrifosforna kiselina), čija se energija koristi za biosintezu proteina (GTP), polisaharida (UTP), fosfolipidi (CTP). Ali svi oni nastaju zahvaljujući energiji ATP-a.

Osim mononukleotida, važna uloga U metaboličkim reakcijama sudjeluju dinukleotidi (NAD+, NADP+, FAD) koji pripadaju skupini koenzima (organske molekule koje zadržavaju kontakt s enzimom samo tijekom reakcije).

NAD+ (nikotinamid adenin dinukleotid), NADP+ (nikotinamid adenin dinukleotid fosfat) su dinukleotidi koji sadrže dvije dušične baze - adenin i amid nikotinska kiselina- derivat vitamina PP), dva ostatka riboze i dva ostatka fosforne kiseline (slika .). Ako je ATP univerzalni izvor energije, onda NAD+ i NADP+ su univerzalni akceptori, a njihovi obnovljeni oblici su NADH I NADPH – univerzalni donatori redukcijski ekvivalenti (dva elektrona i jedan proton).

Atom dušika uključen u amidni ostatak nikotinske kiseline je četverovalentan i nosi pozitivan naboj ( NAD+). Ova dušična baza lako prihvaća dva elektrona i jedan proton (tj.

reducira se) u onim reakcijama u kojima se, uz sudjelovanje enzima dehidrogenaze, dva atoma vodika uklanjaju iz supstrata (drugi proton odlazi u otopinu):

Supstrat-H2 + NAD+ supstrat + NADH + H+

U obrnute reakcije enzimi, oksidirajući NADH ili NADPH, reduciraju supstrate dodavanjem atoma vodika na njih (drugi proton dolazi iz otopine).

FAD – flavin adenin dinukleotid– derivat vitamina B2 (riboflavin) također je kofaktor dehidrogenaza, ali FAD dodaje dva protona i dva elektrona, reducirajući na FADN2.

⇐ Prethodna1234567

Nukleozidni ciklofosfati (cAMP i cGMP) kao sekundarni glasnici u regulaciji staničnog metabolizma.

Nukleozidni ciklofosfati uključuju nukleotide u kojima jedna molekula fosforne kiseline istodobno esterificira dvije hidroksilne skupine ugljikohidratnog ostatka.

Gotovo sve stanice sadrže dva nukleozidna ciklofosfata - adenozin 3',5'-ciklofosfat (cAMP) i gvanozin 3',5'-ciklofosfat (cGMP). Oni su sekundarni posrednici(glasnici) u prijenosu hormonskog signala u stanicu.

6. Struktura dinukleotida: FAD, NAD+, njegov fosfat NADP+.

Njihovo sudjelovanje u redoks reakcijama.

Najvažniji predstavnici ove skupine spojeva su nikotinamid adenin dinukleotid (NAD, ili u ruskoj literaturi NAD) i njegov fosfat (NADP, ili NADP). Ovi spojevi igraju važnu ulogu kao koenzimi u mnogim redoks reakcijama.

U skladu s tim, mogu postojati iu oksidiranom (NAD +, NADP +) i reduciranom (NADH, NADPH) obliku.

Strukturni fragment NAD+ i NADP+ je nikotinamidni ostatak u obliku piridinijevog kationa. Kao dio NADH i NADPH, ovaj se fragment pretvara u 1,4-dihidropiridinski ostatak.

Tijekom biološke dehidrogenacije supstrat gubi dva atoma vodika, tj.

dva protona i dva elektrona (2H+, 2e) ili proton i hidridni ion (H+ i H-). Koenzim NAD+ obično se smatra akceptorom H-hidridnog iona (iako nije definitivno utvrđeno događa li se prijenos atoma vodika na ovaj koenzim istodobno s prijenosom elektrona ili se ti procesi odvijaju odvojeno).

Kao rezultat redukcije dodatkom hidridnog iona NAD+, piridinijev prsten se pretvara u 1,4-dihidropiridinski fragment.

Ovaj proces je reverzibilan.

U reakciji oksidacije, aromatski piridinijev prsten se pretvara u nearomatski 1,4-dihidropiridinski prsten. Zbog gubitka aromatičnosti, energija NADH se povećava u odnosu na NAD+. Na taj način NADH pohranjuje energiju, koja se zatim koristi u drugim biokemijski procesi, zahtijevajući troškove energije.

Tipični primjeri biokemijskih reakcija koje uključuju NAD+ su oksidacija alkoholnih skupina u aldehidne skupine (na primjer, pretvorba etanola u etanal), a uz sudjelovanje NADH, redukcija karbonilnih skupina u alkoholne skupine (pretvorba pirogrožđane kiseline u mliječna kiselina).

Reakcija oksidacije etanola koja uključuje koenzim NAD+:

Tijekom oksidacije supstrat gubi dva atoma vodika, tj.

dva protona i dva elektrona. Koenzim NAD+, nakon što je prihvatio dva elektrona i proton, reducira se u NADH i narušava se aromatičnost. Ova reakcija je reverzibilna.

Kada oksidirani oblik koenzima prelazi u reducirani oblik, akumulira se energija koja se oslobađa tijekom oksidacije supstrata. Energija akumulirana reduciranim oblikom zatim se troši u drugim endergonskim procesima koji uključuju ove koenzime.

FAD - flavin adenin dinukleotid- koenzim koji sudjeluje u mnogim redoks biokemijskim procesima.

FAD postoji u dva oblika - oksidirani i reducirani, njegova biokemijska funkcija, u pravilu, je prijelaz između ovih oblika.

FAD se može reducirati u FADH2, u kojem slučaju prihvaća dva atoma vodika.

Molekula FADH2 je nositelj energije, a reducirani koenzim može se koristiti kao supstrat u reakciji oksidativne fosforilacije u mitohondrijima.

Molekula FADH2 se oksidira u FAD, oslobađajući energiju ekvivalentnu (pohranjenu u obliku) dva mola ATP-a.

Glavni izvor smanjene FAD u eukariota je Krebsov ciklus i β-oksidacija lipida. U Krebsovom ciklusu FAD je prostetička skupina enzima sukcinat dehidrogenaze, koji oksidira sukcinat u fumarat; u oksidaciji β-lipida FAD je koenzim acil-CoA dehidrogenaze.

FAD se formira iz riboflavina; mnoge oksidoreduktaze, nazvane flavoproteini, koriste FAD kao prostetičku skupinu u reakcijama prijenosa elektrona za svoj rad.

Primarna struktura nukleinskih kiselina: nukleotidni sastav RNA i DNA, fosfodiesterska veza. Hidroliza nukleinskih kiselina.

U polinukleotidnim lancima nukleotidne jedinice su povezane preko fosfatne skupine. Fosfatna skupina tvori dvije esterske veze: s C-3' prethodne i s C-5' sljedeće nukleotidne jedinice (slika 1). Okosnicu lanca čine izmjenični pentozni i fosfatni ostaci, a heterocikličke baze su "bočne" skupine vezane na pentozne ostatke.

Nukleotid sa slobodnom 5'-OH skupinom naziva se 5'-terminal, a nukleotid sa slobodnom 3'-OH skupinom naziva se 3'-terminal.

Riža. 1. Opće načelo struktura polinukleotidnog lanca

Slika 2 prikazuje strukturu proizvoljnog dijela lanca DNA, uključujući četiri nukleinske baze. Lako je zamisliti koliko se kombinacija može dobiti mijenjanjem sekvence od četiri nukleotidna ostatka.

Načelo konstrukcije RNA lanca je isto kao i kod DNA, uz dvije iznimke: pentozni ostatak u RNA je D-riboza, a skup heterocikličkih baza koristi uracil umjesto timina.

Primarna struktura nukleinskih kiselina određena je nizom nukleotidnih jedinica povezanih kovalentnim vezama u kontinuirani polinukleotidni lanac.

Radi lakšeg pisanja primarne strukture postoji nekoliko kratica.

Jedan od njih je korištenje prethodno navedenih skraćenih naziva nukleozida. Na primjer, prikazano na sl. 2 Fragment lanca DNA može se napisati kao d(ApCpGpTp...) ili d(A-C-G-T...). Često se slovo d izostavlja ako je očito da govorimo o o DNK.

7. Struktura enzima.

Primarna struktura dijela lanca DNA

Važna karakteristika nukleinskih kiselina je sastav nukleotida, odnosno skup i kvantitativni odnos komponenti nukleotida. Sastav nukleotida određuje se, u pravilu, proučavanjem proizvoda hidrolitičkog cijepanja nukleinskih kiselina.

DNA i RNA razlikuju se u ponašanju u uvjetima alkalne i kisele hidrolize.

DNA je otporna na hidrolizu u alkalnoj sredini. RNK se lako hidrolizira u blagi uvjeti u alkalnom okruženju u nukleotide, koji su, zauzvrat, sposobni odvojiti ostatak fosforne kiseline u alkalnom okolišu kako bi formirali nukleozide. Nukleozidi se u kiseloj sredini hidroliziraju do heterocikličkih baza i ugljikohidrata.

Pojam sekundarne strukture DNK. Komplementarnost nukleinskih baza. Vodikove veze u komplementarnim parovima nukleinskih baza.

Sekundarna struktura odnosi se na prostornu organizaciju polinukleotidnog lanca.

Prema Watson-Crickovom modelu, molekula DNA sastoji se od dva polinukleotidna lanca, desno okrenuta oko zajednička os da se formira dvostruka spirala. Purinske i pirimidinske baze usmjerene su prema unutrašnjosti spirale. Između purinska baza vodikove veze nastaju između jednog lanca i pirimidinske baze drugog lanca. Ove baze tvore komplementarne parove.

Vodikove veze nastaju između amino skupine jedne baze i karbonilne skupine druge -NH...O=C-, kao i između amidnog i iminskog dušikovog atoma -NH...N.

Na primjer, kao što je dolje prikazano, dvije vodikove veze formiraju se između adenina i timina, a te baze tvore komplementarni par, tj.

To jest, adenin u jednom lancu će odgovarati timinu u drugom lancu. Drugi par komplementarnih baza su gvanin i citozin, između kojih se javljaju tri vodikove veze.

Vodikove veze između komplementarnih baza jedna su od vrsta interakcija koje stabiliziraju dvostruku spiralu. Dvije niti DNK koje tvore dvostruku spiralu nisu identične, već su komplementarne jedna drugoj.

To znači da primarna struktura, tj. nukleotidni slijed jednog lanca određuje primarnu strukturu drugog lanca (slika 3).

Riža. 3. Komplementarnost polinukleotidnih lanaca u dvostrukoj spirali DNA

Komplementarnost lanaca i slijed jedinica su kemijska osnova najvažnija funkcija DNK – pohrana i prijenos nasljednih informacija.

U stabilizaciji molekule DNA, uz vodikove veze koje djeluju poprečno na spiralu, važnu ulogu imaju međumolekularne interakcije usmjerene duž spirale između susjednih prostorno bliskih dušičnih baza.

Budući da su te interakcije usmjerene duž slaganja dušikovih baza molekule DNA, nazivaju se interakcije slaganja. Dakle, međusobne interakcije dušičnih baza vežu dvostruku spiralu molekule DNA i uzduž i poprijeko njezine osi.

Jake interakcije slaganja uvijek jačaju vodikove veze između baza, promičući zbijanje spirale.

Kao rezultat toga, molekule vode iz okolne otopine vežu se uglavnom na pentozofosfatnu okosnicu DNA, čije se polarne skupine nalaze na površini spirale. Kada je interakcija slaganja oslabljena, molekule vode, prodirući unutar spirale, kompetitivno djeluju s polarnim skupinama baza, pokreću destabilizaciju i pridonose daljnjem raspadu dvostruke spirale. Sve to ukazuje na dinamičnost sekundarne strukture DNA pod utjecajem komponenti okolne otopine.

4. Sekundarna struktura molekule RNA

9. Lijekovi na bazi modificiranih nukleinskih baza (fluorouracil, merkaptopurin): struktura i mehanizam djelovanja.

Kao lijekovi u onkologiji se koriste sintetski derivati ​​pirimidinske i purinske serije koji su strukturom slični prirodnim metabolitima (u ovom slučaju nukleinskim bazama), ali im nisu potpuno identični, tj.

koji su antimetaboliti. Na primjer, 5-fluorouracil djeluje kao antagonist uracila i timina, a 6-merkaptopurin djeluje kao antagonist adenina.

Natječući se s metabolitima, oni ometaju sintezu nukleinskih kiselina u tijelu u različitim fazama.

Dehidrogenaze su enzimi iz klase oksidoreduktaza koji kataliziraju reakcije koje uklanjaju vodik (tj. protone i elektrone) iz supstrata, koji je oksidacijsko sredstvo, i transportiraju ga do drugog supstrata, koji se reducira.

Ovisno o kemijske prirode akceptor s kojim dehidrogenaze stupaju u interakciju, dijele se u nekoliko skupina:

1. Anaerobne dehidrogenaze, koji kataliziraju reakcije u kojima je akceptor vodika spoj koji nije kisik.
2. Aerobne dehidrogenaze, koji kataliziraju reakcije u kojima akceptor vodika može biti kisik (oksidaze) ili drugi akceptor. Aerobne dehidrogenaze pripadaju flavoproteinima, produkt reakcije je vodikov peroksid.
3. Dehidrogenaze, koje prenose elektrone od supstrata do akceptora elektrona. Ovoj skupini dehidrogenaza pripadaju citokromi dišnog lanca mitohondrija.
4. Dehidrogenaze, koje kataliziraju izravno uvođenje 1 ili 2 atoma kisika u molekulu supstrata. Takve dehidrogenaze nazivaju se oksigenaze.

Funkciju primarnih akceptora vodikovih atoma odcijepljenih od odgovarajućih supstrata obavljaju dvije vrste dehidrogenaza:

• piridin-ovisne dehidrogenaze- sadrže koenzime nikotinamid (NAD +) ili nikotinamid adenin dinukleotid fosfat (NADP +).
• flavin-ovisne dehidrogenaze, čija je prostetička skupina flavin adenin dinukleotid (FAD) ili flavin mononukleotid (FMN).

Koenzimi NADP+ (ili NAD+) labavo su vezani za apoenzim i stoga mogu biti prisutni u stanici ili u stanju povezanom s apoenzimom ili biti odvojeni od proteinskog dijela.

Dehidrogenaze ovisne o piridinu klasificiraju se kao anaerobnog tipa- enzimi topljivi u vodi koji oksidiraju polarne supstrate. Reakcija katalizirana dehidrogenazama ovisnim o piridinu opći pogled dati u sljedećim jednadžbama:

SH2 + NADP+ → S + NADPH + H+

SH2 + NAD+ → S + NADH + H+

Radna struktura u molekuli NAD+ ili NADP+ je piridinski prsten, nikotinamid, koji dodaje jedan atom vodika i jedan elektron (hidridni ion) tijekom enzimske reakcije, a drugi proton ulazi u reakcijski medij. Dehidrogenaze ovisne o piridinu vrlo su česte u živim stanicama. Oni apstrahiraju protone i elektrone iz mnogih supstrata, reducirajući NAD + ili NADP + i naknadno prenoseći redukcijske ekvivalente na druge akceptore. NAD-ovisne dehidrogenaze uglavnom kataliziraju redoks reakcije oksidativnih metaboličkih putova - glikoliza, Krebsov ciklus, β-oksidacija masnih kiselina, respiratorni lanac mitohondrija itd. NAD je glavni izvor elektrona za transportni lanac elektrona. NADP se uglavnom koristi u procesima reduktivne sinteze (u sintezi masnih kiselina i steroida).

Flavin-ovisne dehidrogenaze- flavoproteini, prostetičke skupine u kojima su FAD ili FMN derivati ​​vitamina B2, koji su čvrsto (kovalentno) povezani s apoenzimom. Ove dehidrogenaze su membranski vezani enzimi koji oksidiraju nepolarne i niskopolarne supstrate. Radni dio molekule FAD ili FMN, koji sudjeluje u redoks reakcijama, je izoaloksazinski prsten riboflavina, koji prihvaća dva atoma vodika (2H+ + 2e-) sa supstrata.

Opća jednadžba reakcije koje uključuju dehidrogenaze ovisne o flavinu izgledaju ovako:

SH2 + FMN → S + FMN-H2

SH2 + FAD+ → S + FADH2

U procesima biološke oksidacije ovi enzimi igraju ulogu i anaerobnih i aerobnih dehidrogenaza. Anaerobne dehidrogenaze uključuju NADH dehidrogenazu, enzim ovisan o FMN-u koji prenosi elektrone od NADH do elektropozitivnijih komponenti dišnog lanca mitohondrija. Druge dehidrogenaze (ovisne o FAD-u) prenose elektrone izravno iz supstrata u dišni lanac (npr. sukcinat dehidrogenaza, acil-CoA dehidrogenaza). Prijenos elektrona od flavoproteina do citokromoksidaza u respiratornom lancu osiguravaju citokromi, koji se uz citokromoksidazu svrstavaju u anaerobne dehidrogenaze. Citokromi su proteini mitohondrija koji sadrže željezo - hemproteini, koji zbog obrnute promjene valencije hem željeza obavljaju funkciju prijenosa elektrona u aerobnim stanicama izravno u lancima biološke oksidacije: citokrom (Fe3+) + e → citokrom (Fe2 +).

Dišni lanac mitohondrija uključuje citokrome b, c1, c, a i a3 (citokrom oksidaza). Osim u respiratornom lancu, citokromi su sadržani u endoplazmatskom retikulumu (450 i b5). Aerobne dehidrogenaze ovisne o flavinu uključuju oksidaze L-aminokiselina, ksantin oksidazu itd.

Dehidrogenaze koje kataliziraju ugradnju jednog ili dva atoma kisika u molekulu supstrata nazivaju se oksigenaze. Ovisno o broju atoma kisika koji stupaju u interakciju sa supstratom, oksigenaze se dijele u 2 skupine:

• Dioksigenaze
• Monooksigenaze

Dioksigenaze katalizirati dodaje 2 atoma kisika u molekulu supstrata: S + O2 → SO2. To su, posebice, nehem enzimi koji sadrže željezo koji kataliziraju reakcije sinteze homogentizinske kiseline i njezine oksidacije na putu katabolizma tirozina. Lipoksigenaza koja sadrži željezo katalizira ugradnju O2 u arahidonske kiseline, prva reakcija u sintezi leukotriena. Prolin i lizin dioksigenaze kataliziraju reakcije hidroksilacije lizina i prolina u prokolagenu. Monooksigenaze kataliziraju dodavanje samo 1 atoma molekule kisika na supstrat. U ovom slučaju, drugi atom kisika se reducira u vodu:

SH + O2 + NADPH + H+

SOH + H2O + NADP+

DO monooksigenaze pripadaju enzimima koji svojom hidroksilacijom sudjeluju u metabolizmu mnogih ljekovitih tvari. Ovi enzimi su pretežno lokalizirani u mikrosomalnoj frakciji jetre, nadbubrežnih žlijezda, spolnih žlijezda i drugih tkiva. Budući da je supstrat u reakcijama monooksigenaze najčešće hidroksiliran, ovu grupu Enzimi se također nazivaju hidroksilaze.

Monooksigenaze kataliziraju reakcije hidroksilacije kolesterola (steroida) i njihovu pretvorbu u biološki aktivne tvari, uključujući spolne hormone, hormone nadbubrežne žlijezde, aktivne metabolite vitamina D - kalcitriol, kao i reakcije detoksikacije hidroksilacijom niza otrovne tvari, lijekovi i proizvodi njihove pretvorbe za tijelo. Membranski sustav monooksigenaze endoplazmatskog retikuluma hepatocita sadrži NADPH + H+, flavoproteine ​​s kofaktorom FAD, protein (adrenotoksin) koji sadrži nehem željezo i hem protein - citokrom P450. Kao rezultat hidroksilacije nepolarnih hidrofobnih tvari, povećava se njihova hidrofilnost, što pridonosi biološkoj inaktivaciji djelatne tvari ili neutraliziranje otrovnih tvari i njihovo izlučivanje iz tijela. Neke ljekovite tvari, poput fenobarbitala, imaju sposobnost induciranja sinteze mikrosomalnih enzima i citokroma P450.

Postoje monooksigenaze koje ne sadrže citokrom P450. To uključuje jetrene enzime koji kataliziraju reakcije hidroksilacije fenilalanina, tirozina i triptofana.

Dobro je znati

• D-dimer je marker fibrinolize (tijekom trudnoće - normalan, povećan - s trombozom, CHF, onkološkim procesima)

Enzimi se, kao i proteini, dijele u 2 skupine: jednostavan I kompleks. Jednostavni se sastoje isključivo od aminokiselina i hidrolizom tvore isključivo aminokiseline, a prostorna im je organizacija ograničena tercijarnom strukturom. To su uglavnom gastrointestinalni enzimi: pepsin, tripsin, lizacim, fosfataza. Složeni enzimi osim proteinskog dijela sadrže i neproteinske komponente.Te se neproteinske komponente razlikuju po snazi ​​vezanja na proteinski dio (aloenzim). Ako je konstanta disocijacije složenog enzima toliko mala da su u otopini svi polipeptidni lanci povezani sa svojim neproteinskim komponentama i nisu odvojeni tijekom izolacije i pročišćavanja, tada se neproteinska komponenta naziva protetička grupa a smatra se sastavnim dijelom molekule enzima.

Pod, ispod koenzim razumjeti dodatnu skupinu koja se lako odvaja od aloenzima nakon disocijacije. Između aloenzima i najjednostavnija grupa Postoji kovalentna veza, prilično složena. Između aloenzima i koenzima postoji nekovalentna veza (vodikove ili elektrostatske interakcije). Tipični predstavnici koenzimi su:

B 1 - tiamin; pirofosfat (sadrži B)

B 2 - riboflavin; FAD, FNK

PP - NAD, NADP

H – biotin; biositin

B 6 - piridoksin; piridoksal fosfat

Pantotenska kiselina: koenzim A

Mnogi dvovalentni metali (Cu, Fe, Mn, Mg) također djeluju kao kofaktori, iako nisu ni koenzimi ni prostetičke skupine. Metali su dio aktivnog centra ili stabiliziraju najbolja opcija struktura aktivnog centra.

METALIENZIMI

Fe, fehemoglobin, katalaza, peroksidaza

Cu,Cu citokrom oksidaza

ZnDNA – polimeraza, dehidrogenaza

Mgheksokinaza

Mnarginaza

Seglutation reduktaza

ATP, mliječna kiselina i tRNA također mogu obavljati funkciju kofaktora. Treba napomenuti jednu stvar razlikovna značajka dvokomponentni enzimi, koji se sastoji u tome da ni kofaktor (koenzim ili prostetička skupina) ni aloenzim pojedinačno ne pokazuju katalitičku aktivnost, već samo njihovo spajanje u jedinstvenu cjelinu, odvijajući se u skladu s programom njihove trodimenzionalne organizacije, osigurava brzo odvijanje kemijskih reakcija.

Struktura NAD i NADP.

NAD i NADP su koenzimi dehidrogenaza ovisnih o piridinu.

NIKOTINAMID ADNIN DIN NUKLEOTID.

NIKOTINAMID ADNIN DINE NUKLEOAMID FOSFAT (NADP)

Sposobnost NAD i NADP da igraju ulogu točnog nosača vodika povezana je s prisutnošću u njihovoj strukturi -

reamid nikotinske kiseline.

U stanicama su uključene NAD-ovisne dehidrogenaze

u procesima prijenosa elektrona sa supstrata na O.

NADP-ovisne dehidrogenaze igraju ulogu u procesu -

sah biosinteza. Prema tome, koenzimi NAD i NADP

razlikuju se po intracelularnoj lokalizaciji: NAD

koncentriran u mitohondrijima, a najveći dio NADP

nalazi se u citoplazmi.

Struktura FAD i FMN.

FAD i FMN su prostetske skupine enzima flavina. Oni su vrlo čvrsto vezani za aloenzim, za razliku od NAD i NADP.

FLAVIN MONONUKLEOTID (FMN).

FLAVINACETILDINUKLEOTID.

Aktivni dio molekule FAD i FMN je izoaloksadinski prsten riboflavina, na čije atome dušika mogu biti vezana 2 atoma vodika.

Naziv vitamina PP dolazi od talijanskog izraza preventivna pelagra– sprječavanje pelagre.

Izvori

Dobri izvori su jetra, meso, riba, mahunarke, heljda i crni kruh. Mlijeko i jaja sadrže malo vitamina. Također se sintetizira u tijelu iz triptofana - jedna od 60 molekula triptofana pretvara se u jednu molekulu vitamina.

Dnevna potreba

Struktura

Vitamin postoji u obliku nikotinske kiseline ili nikotinamida.

Dva oblika vitamina PP

Njegovi koenzimski oblici su nikotinamid adenin dinukleotid(NAD) i riboza fosforilirani oblik - nikotinamid adenin dinukleotid fosfat(NADP).

Struktura oksidiranih oblika NAD i NADP

Biokemijske funkcije

Prijenos hidridnih iona H – (vodikov atom i elektron) u redoks reakcijama.

Mehanizam sudjelovanja NAD i NADP u biokemijska reakcija

Zahvaljujući prijenosu hidridnih iona, vitamin osigurava sljedeće zadatke:

1. Metabolizam bjelančevina, masti i ugljikohidrata. Budući da NAD i NADP služe kao koenzimi većine dehidrogenaza, oni sudjeluju u reakcijama

• tijekom sinteze i oksidacije karboksilnih kiselina,
• tijekom sinteze kolesterola,
• metabolizam glutaminske kiseline i drugih aminokiselina,
• metabolizam ugljikohidrata: pentozofosfatni put, glikoliza,
• oksidativna dekarboksilacija pirogrožđane kiseline,

Primjer biokemijske reakcije koja uključuje NAD

2. NADH čini reguliranje jer je inhibitor određenih oksidacijskih reakcija, na primjer, u ciklusu trikarboksilne kiseline.

3. Zaštita nasljednih informacija– NAD je supstrat poli-ADP-ribozilacije tijekom procesa spajanja kromosomskih lomova i popravka DNA.

4. Zaštita od slobodnih radikala– NADPH je bitna komponenta antioksidativnog sustava stanice.

5. NADPH je uključen u reakcije

• resinteza tetrahidrofolni kiseline (vitamin B9 koenzim) iz dihidrofolne kiseline nakon sinteze timidil monofosfata,
• oporavak proteina tioredoksin tijekom sinteze deoksiribonukleotida,
• za aktiviranje “hrane” vitamina K ili vraćanje tioredoksin nakon reaktivacije vitamina K.

Hipovitaminoza B3

Uzrok

Nutritivni nedostatak niacina i triptofana. Hartnupov sindrom.

Klinička slika

Očituje se bolešću pelagra (tal. pelle agra– gruba koža) poput tri D sindrom:

• demencija(živčani i psihički poremećaji, demencija),
• dermatitis(fotodermatitis),
• proljev(slabost, probavne smetnje, gubitak apetita).

Ako se ne liječi, bolest je smrtonosna. Djeca s hipovitaminozom imaju usporen rast, gubitak težine i anemiju.

U SAD-u 1912.-1216. broj slučajeva pelagre bio je 100 tisuća ljudi godišnje, od čega je oko 10 tisuća umrlo. Razlog je bio nedostatak životinjske hrane, ljudi su uglavnom jeli kukuruz i sirak koji su siromašni triptofanom i sadrže neprobavljivi vezani niacin.
Zanimljivo je da Indijanci Južna Amerika, čija je prehrana od davnina kukuruz, pelagra se ne javlja. Razlog za ovu pojavu je što kukuruz kuhaju u vapnenoj vodi, čime se oslobađa niacin iz netopivog kompleksa. Ni Europljani, koji su preuzeli kukuruz od Indijanaca, nisu se potrudili posuditi recepte.

Antivitamini

Derivat izonikotinske kiseline izoniazid, koristi se za liječenje tuberkuloze. Mehanizam djelovanja nije točno jasan, ali jedna hipoteza je zamjena nikotinske kiseline u reakcijama sinteze nikotinamid adenin dinukleotida ( iso-NAD umjesto NAD). Kao rezultat toga, tijek redoks reakcija je poremećen i sinteza mikolne kiseline je potisnuta, strukturni element stanična stijenka Mycobacterium tuberculosis.