Mi az a nadf n. Példa egy biokémiai reakcióra NAD-dal

Dehidrogenázok Az oxidoreduktázok osztályába tartozó enzimek, amelyek olyan reakciókat katalizálnak, amelyek hidrogént (azaz protonokat és elektronokat) eltávolítanak egy szubsztrátról, amely oxidálószer, és egy másik szubsztráthoz szállítja, amely redukálódik.

Attól függően, hogy a kémiai természet akceptor, amellyel a dehidrogenázok kölcsönhatásba lépnek, több csoportra oszthatók:

1. Anaerob dehidrogenázok, amelyek olyan reakciókat katalizálnak, amelyekben a hidrogénakceptor egy oxigéntől eltérő vegyület.
2. Aerob dehidrogenázok, amelyek olyan reakciókat katalizálnak, ahol a hidrogén akceptor oxigén (oxidázok) vagy más akceptor lehet. Az aerob dehidrogenázok a flavoproteinekhez tartoznak, a reakciótermék a hidrogén-peroxid.
3. Dehidrogenázok, amelyek elektronokat szállítanak a szubsztrátról az elektronakceptorra. A mitokondriális légzőlánc citokrómjai a dehidrogenázok ebbe a csoportjába tartoznak.
4. Dehidrogenázok, amelyek 1 vagy 2 oxigénatom közvetlen bevitelét katalizálják a szubsztrát molekulába. Az ilyen dehidrogenázokat oxigenázoknak nevezzük.

A megfelelő szubsztrátokról lehasadt hidrogénatomok elsődleges akceptorainak funkcióját kétféle dehidrogenáz látja el:

• piridinfüggő dehidrogenázok- nikotinamidot (NAD +) vagy nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfátot (NADP +) tartalmaznak.
• flavin-függő dehidrogenázok, melynek protéziscsoportja a flavin-adenin-dinukleotid (FAD) vagy a flavin-mononukleotid (FMN).

A NADP+ (vagy NAD+) koenzimek lazán kötődnek az apoenzimhez, ezért jelen lehetnek a sejtben vagy az apoenzimmel társított állapotban, vagy elkülönülve a fehérje résztől.

A piridinfüggő dehidrogenázok anaerob típusúak – vízben oldódó enzimek, amelyek oxidálják a poláris szubsztrátokat. A reakciót piridinfüggő dehidrogenázok katalizálják Általános nézet a következő egyenletek adják meg:

SH2 + NADP+ → S + NADPH + H+

SH2 + NAD+ → S + NADH + H+

Működő szerkezet egy molekulában NAD+ vagy NADP+ egy piridingyűrű, a nikotinamid, amely egy hidrogénatomot és egy elektront (hidridion) ad hozzá egy enzimes reakció során, és a második proton belép a reakcióközegbe. A piridinfüggő dehidrogenázok nagyon gyakoriak az élő sejtekben. Protonokat és elektronokat vonnak el számos szubsztrátról, redukálják a NAD + vagy NADP + mennyiségét, majd redukáló ekvivalenseket adnak át más akceptoroknak. A NAD-függő dehidrogenázok elsősorban az oxidatív metabolikus utak redox reakcióit katalizálják - glikolízis, Krebs-ciklus, β-oxidáció zsírsavak, mitokondriális légzési lánc stb. A NAD az elektronszállítási lánc fő elektronforrása. A NADP-t főként a reduktív szintézis folyamataiban használják (zsírsavak és szteroidok szintézisében).

Flavin-függő dehidrogenázok- flavoproteinek, azok a protetikus csoportok, amelyekben a FAD vagy az FMN a B2-vitamin származékai, amelyek szorosan (kovalensen) kapcsolódnak az apoenzimmel. Ezek a dehidrogenázok membránhoz kötött enzimek, amelyek oxidálják a nem poláris és alacsony polaritású szubsztrátokat. A redox reakciókban részt vevő FAD vagy FMN molekula munkarésze a riboflavin izoaloxazin gyűrűje, amely két hidrogénatomot (2H+ + 2e-) vesz fel a szubsztrátból.

Általános egyenlet A flavin-függő dehidrogenázokat érintő reakciók így néznek ki:

SH2 + FMN → S + FMN-H2

SH2 + FAD+ → S + FADH2

A biológiai oxidációs folyamatokban ezek az enzimek az anaerob és az aerob dehidrogenázok szerepét egyaránt betöltik. Az anaerob dehidrogenázok közé tartozik a NADH-dehidrogenáz, egy FMN-függő enzim, amely az elektronokat a NADH-ból a mitokondriális légzési lánc elektropozitívabb komponenseihez továbbítja. Más dehidrogenázok (FAD-függő) közvetlenül a szubsztrátból a légzési láncba szállítanak elektronokat (pl. szukcinát-dehidrogenáz, acil-CoA-dehidrogenáz). A légzési láncban a flavoproteinektől a citokróm-oxidázokhoz az elektronok transzportját a citokrómok biztosítják, amelyek a citokróm-oxidázon kívül az anaerob dehidrogenázok közé sorolhatók. A citokrómok a mitokondriumok vastartalmú fehérjéi - a hemproteinek, amelyek a hem vas vegyértékének fordított változása miatt az aerob sejtekben az elektronok szállításának funkcióját látják el közvetlenül a biológiai oxidációs láncokban: citokróm (Fe3 +) + e → citokróm (Fe2+).

A mitokondriális légzési lánc magában foglalja a b, c1, c, a és a3 citokrómokat (citokróm-oxidáz). A légzési láncon kívül a citokrómokat az endoplazmatikus retikulum (450 és b5) tartalmazza. Az aerob flavin-függő dehidrogenázok közé tartoznak az L-aminosav-oxidázok, a xantin-oxidáz stb.

Azokat a dehidrogenázokat, amelyek egy vagy két oxigénatom beépülését katalizálják egy szubsztrátmolekulába, oxigenázoknak nevezzük. A szubsztráttal kölcsönhatásba lépő oxigénatomok számától függően az oxigenázokat 2 csoportra osztják:

• Dioxigenázok
• Monooxigenázok

Dioxigenázok katalizátor 2 oxigénatomot ad a szubsztrát molekulához: S + O2 → SO2. Ezek különösen a nem hem vastartalmú enzimek, amelyek katalizálják a homogentizinsav szintézisének reakcióit és oxidációját a tirozin katabolizmus útján. A vastartalmú lipoxigenáz katalizálja az O2 beépülését a arachidonsav, az első reakció a leukotriének szintézisében. A prolin és lizin dioxigenázok katalizálják a prokollagénben lévő lizin és prolin maradékok hidroxilezési reakcióit. A monooxigenázok katalizálják az oxigénmolekula mindössze 1 atomjának hozzáadását a szubsztráthoz. Ebben az esetben a második oxigénatom vízzé redukálódik:

SH + O2 + NADPH + H+

SOH + H2O + NADP+

NAK NEK monooxigenázok olyan enzimekhez tartoznak, amelyek hidroxilációjuk révén számos gyógyászati ​​anyag metabolizmusában vesznek részt. Ezek az enzimek túlnyomórészt a máj mikroszomális frakciójában, a mellékvesékben, az ivarmirigyekben és más szövetekben találhatók. Mivel a monooxigenáz reakciókban a szubsztrát legtöbbször hidroxilezett, ez a csoport Az enzimeket hidroxilázoknak is nevezik.

A monooxigenázok katalizálják a koleszterin (szteroidok) hidroxilációs reakcióit és biológiailag aktív anyagokká, köztük nemi hormonokká, mellékvese hormonokká, a D-vitamin aktív metabolitjaivá - kalcitriol - való átalakulását, valamint számos méregtelenítési reakciót. mérgező anyagok, gyógyszerekés átalakulásuk termékei a szervezet számára. A hepatociták endoplazmatikus retikulumának monooxigenáz membránrendszere NADPH + H+-t, FAD kofaktorral rendelkező flavoproteineket, nem-hem vasat tartalmazó fehérjét (adrenotoxin) és hem fehérjét - citokróm P450-et tartalmaz. A nem poláris hidrofób anyagok hidroxilezése következtében megnő a hidrofilitásuk, ami hozzájárul a biológiai inaktivációhoz hatóanyagok vagy a mérgező anyagok közömbösítése és a szervezetből való kiürítése. Egyes gyógyászati ​​anyagok, mint például a fenobarbitál, képesek a mikroszomális enzimek és a citokróm P450 szintézisének indukálására.

Vannak olyan monooxigenázok, amelyek nem tartalmaznak citokróm P450-et. Ide tartoznak a májenzimek, amelyek a fenilalanin, a tirozin és a triptofán hidroxilációs reakcióit katalizálják.

Jó tudni

• A D-dimer a fibrinolízis markere (terhesség alatt - normál, fokozott - trombózis, CHF, onkológiai folyamatok esetén)

A PP-vitamin neve egy olasz kifejezésből származik megelőző pellagra– a pellagra megelőzése.

Források

Jó források a máj, a hús, a hal, a hüvelyesek, a hajdina és a fekete kenyér. A tej és a tojás kevés vitamint tartalmaz. A szervezetben triptofánból is szintetizálódik – 60 triptofánmolekulából egy átalakul egy vitaminmolekulává.

Napi szükséglet

Szerkezet

A vitamin formában létezik nikotinsav vagy nikotinamidot.

A PP-vitamin két formája

Koenzim formái az nikotinamid-adenin-dinukleotid(NAD) és ribóz foszforilált forma - nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát(NADP).

A NAD és NADP oxidált formáinak szerkezete

Biokémiai funkciók

Hidrid ionok H – (hidrogénatom és elektron) átvitele redox reakciókban.

A NAD és a NADP részvételi mechanizmusa biokémiai reakció

A hidridionok átvitelének köszönhetően a vitamin a következő feladatokat látja el:

1. A fehérjék, zsírok és szénhidrátok anyagcseréje. Mivel a NAD és a NADP a legtöbb dehidrogenáz koenzimei, részt vesznek a reakciókban

• a karbonsavak szintézise és oxidációja során,
• a koleszterin szintézis során,
• a glutaminsav és más aminosavak metabolizmusa,
• szénhidrát anyagcsere: pentóz-foszfát út, glikolízis,
• piroszőlősav oxidatív dekarboxilezése,

Példa egy biokémiai reakcióra NAD-dal

2. A NADH igen szabályozó funkciója, mivel gátolja bizonyos oxidációs reakciókat, például a trikarbonsavciklusban.

3. Az örökletes információk védelme– A NAD a poli-ADP-riboziláció szubsztrátja a kromoszómatörések összevarrása és a DNS-javítás során.

4. Védekezés tőle szabad radikálisok – A NADPH a sejt antioxidáns rendszerének elengedhetetlen összetevője.

5. A NADPH részt vesz a reakciókban

• újraszintézis tetrahidrofolsav savak (B9-vitamin koenzim) dihidrofolsavból a timidil-monofoszfát szintézise után,
• fehérje visszanyerése tioredoxin a dezoxiribonukleotidok szintézise során,
• „élelmiszer” K-vitamin aktiválására vagy helyreállítására tioredoxin a K-vitamin reaktiválása után.

Hipovitaminózis B3

Ok

A niacin és a triptofán táplálkozási hiánya. Hartnup szindróma.

Klinikai kép

A pellagra betegségben nyilvánul meg (olasz: pelle agra – durva bőr) Hogyan három D szindróma:

• elmebaj(ideges és mentális zavarok, demencia),
• bőrgyulladás(fotodermatitisz),
• hasmenés(gyengeség, emésztési zavar, étvágytalanság).

Ha nem kezelik, a betegség végzetes. A hypovitaminosisban szenvedő gyermekek lassú növekedést, súlycsökkenést és vérszegénységet tapasztalnak.

Az USA-ban 1912-1216-ban. a pellagra megbetegedések száma évi 100 ezer fő volt, ebből mintegy 10 ezren meghaltak. Az ok az állati táplálék hiánya volt, az emberek elsősorban kukoricát és cirokot ettek, amelyek triptofánban szegények és emészthetetlen kötésű niacint tartalmaznak.
Érdekes, hogy az indiánok Dél Amerika, akinek étrendje ősidők óta kukorica, pellagra nem fordul elő. Ennek a jelenségnek az az oka, hogy a kukoricát mészvízben felforralják, ami felszabadítja a niacint az oldhatatlan komplexből. Az európaiak, miután átvették a kukoricát az indiánoktól, nem vették a fáradságot a receptek kölcsönzésével sem.

Antivitaminok

Izonikotinsav származék izoniazid, tuberkulózis kezelésére használják. A hatásmechanizmus nem teljesen világos, de az egyik hipotézis a nikotinsav helyettesítése a nikotinamid-adenin-dinukleotid szintézis reakcióiban. NAD helyett iso-NAD). Ennek eredményeként a redoxreakciók lefolyása megszakad, és a mikolsav szintézise elnyomódik, szerkezeti elem Mycobacterium tuberculosis sejtfala.

Az enzimek a fehérjékhez hasonlóan 2 csoportra oszthatók: egyszerűÉs összetett. Az egyszerűek teljes egészében aminosavakból állnak, és hidrolízisük során kizárólag aminosavakat képeznek, térbeli szerveződésüket a tercier szerkezet korlátozza. Ezek főként gyomor-bélrendszeri enzimek: pepszin, tripszin, lizacim, foszfatáz. A komplex enzimek a fehérje részen kívül nem fehérje komponenseket is tartalmaznak, ezek a nem fehérje komponensek a fehérje részhez (alloenzim) való kötődés erősségében különböznek. Ha egy komplex enzim disszociációs állandója olyan kicsi, hogy oldatban minden polipeptid lánc nem fehérje komponenseihez kapcsolódik, és az izolálás és tisztítás során nem válik szét, akkor a nem fehérje komponens ún. protézis csoport és az enzimmolekula szerves részének tekintendő.

Alatt koenzim egy további csoport megértése, amely a disszociáció során könnyen elválasztható az alloenzimtől. Az alloenzim között és a legegyszerűbb csoport Van egy kovalens kötés, meglehetősen összetett. Az alloenzim és a koenzim között nem kovalens kötés (hidrogén vagy elektrosztatikus kölcsönhatás) van. Tipikus képviselők a koenzimek:

B1 - tiamin; pirofoszfát (B-t tartalmaz)

B2 - riboflavin; FAD, FNK

PP - NAD, NADP

H – biotin; biozitin

B6 - piridoxin; piridoxál-foszfát

Pantoténsav: koenzim A

Számos kétértékű fém (Cu, Fe, Mn, Mg) kofaktorként is működik, bár ezek sem nem koenzimek, sem nem protetikus csoportok. A fémek az aktív központ részét képezik vagy stabilizálódnak legjobb lehetőség az aktív központ szerkezete.

FÉMEKENZIMEK

Fe, Fehemoglobin, kataláz, peroxidáz

Cu, Cu citokróm-oxidáz

ZnDNS – polimeráz, dehidrogenáz

Mghexokinase

Mnarginase

Szeglutation-reduktáz

Az ATP, a tejsav és a tRNS is elláthat kofaktor funkciót. Egy dolgot érdemes megjegyezni jellegzetes tulajdonsága kétkomponensű enzimek, ami abból áll, hogy sem a kofaktor (koenzim vagy prosztetikus csoport), sem az alloenzim külön-külön nem fejt ki katalitikus aktivitást, hanem csak ezek kombinálódnak egyetlen egésszé, háromdimenziós szerveződésük programjának megfelelően, biztosítja a kémiai reakciók gyors lezajlását.

A NAD és a NADP felépítése.

A NAD és a NADP a piridinfüggő dehidrogenázok koenzimei.

NIKOTINAMID ADNINE DINE NUKLEOTID.

NIKOTINAMID-ADNIN DINE NUKLEOAMID-FOSZFÁT (NADP)

A NAD és NADP azon képessége, hogy pontos hidrogénhordozó szerepet töltsenek be, a szerkezetükben való jelenlétükkel függnek össze.

nikotinsav reamid.

A sejtekben NAD-függő dehidrogenázok vesznek részt

az elektrontranszfer folyamataiban a szubsztrátumból az O-ba.

A folyamatban a NADP-függő dehidrogenázok játszanak szerepet -

sah bioszintézis. Ezért a NAD és NADP koenzimek

intracelluláris lokalizációban különböznek: NAD

a mitokondriumokban és a NADP nagy részében koncentrálódnak

a citoplazmában található.

A FAD és az FMN felépítése.

A FAD és az FMN a flavin enzimek protetikus csoportjai. Nagyon erősen kötődnek az alloenzimhez, ellentétben a NAD-val és a NADP-vel.

FLAVIN-MONONUKLEOTID (FMN).

FLAVINACETYLDINUKLEOTID.

A FAD és FMN molekula aktív része az izoalloxadin gyűrű riboflavin, melynek nitrogénatomjaihoz 2 hidrogénatom kapcsolódhat.

Az adenozin-trifoszforsav (ATP) univerzális forrás és fő energiaakkumulátor az élő sejtekben. Az ATP minden növényi és állati sejtben megtalálható. Az ATP mennyisége átlagosan 0,04% (a sejt nedves tömegének), legnagyobb szám Az ATP-t (0,2-0,5%) tartalmazza vázizmok. Egy sejtben egy ATP-molekula a képződésétől számított egy percen belül elhasználódik. Emberben a testtömegnek megfelelő mennyiségű ATP termelődik és elpusztul 24 óránként.

Az ATP egy mononukleotid, amely nitrogéntartalmú báziscsoportokból (adenin), ribózból és három csoportból áll foszforsav. Mivel az ATP nem egy, hanem három foszforsavmaradékot tartalmaz, ide tartozik ribonukleozid-trifoszfátok.

A sejtekben végbemenő munka nagy része az ATP hidrolízis energiáját használja fel. Ebben az esetben, amikor a foszforsav terminális maradékát elimináljuk, az ATP ADP-vé (adenozin-difoszforsav) alakul, és amikor a második foszforsavmaradékot elimináljuk, AMP-vé (adenozin-monofoszforsav) alakul. A szabadenergia-hozam a foszforsav terminális és második maradékának eliminálásakor körülbelül 30,6 kJ/mol. A harmadik foszfátcsoport eliminációját mindössze 13,8 kJ/mol felszabadulás kíséri. A terminális és a második, második és első foszforsavmaradék közötti kötéseket ún makroergikus(nagy energia).

Az ATP-tartalékok folyamatosan feltöltődnek. A folyamat során minden élőlény sejtjében ATP szintézis megy végbe foszforiláció, azaz foszforsav hozzáadása az ADF-hez. A foszforiláció változó intenzitással megy végbe a légzés (mitokondriumok), a glikolízis (citoplazma) és a fotoszintézis (kloroplasztiszok) során.

Az ATP a fő kapcsolat az energia felszabadulásával és felhalmozódásával járó folyamatok és az energiafelhasználással járó folyamatok között. Ezenkívül az ATP más ribonukleozid-trifoszfátokkal (GTP, CTP, UTP) együtt az RNS-szintézis szubsztrátja.

Az ATP-n kívül vannak más makroerg kötésekkel rendelkező molekulák is - UTP (uridin-trifoszforsav), GTP (guanozin-trifoszforsav), CTP (citidin-trifoszforsav), amelyek energiáját fehérje (GTP), poliszacharidok bioszintéziséhez használják fel. (UTP), foszfolipidek (CTP). De mindegyik az ATP energiája miatt jön létre.

A mononukleotidok mellett fontos szerep A koenzimek csoportjába tartozó dinukleotidok (NAD +, NADP +, FAD) (szerves molekulák, amelyek csak a reakció során tartják meg a kapcsolatot az enzimmel) játszanak a metabolikus reakciókban. A NAD + (nikotinamid-adenin-dinukleotid), a NADP + (nikotinamid-adenin-dinukleotid-foszfát) két nitrogéntartalmú bázist - adenint és nikotinsavamidot - tartalmazó dinukleotidok - a PP-vitamin származéka, két ribóz-maradék és két foszforsav-maradék. Ha az ATP univerzális energiaforrás, akkor A NAD + és a NADP + univerzális akceptorok,és restaurált formáik azok NADHÉs NADPH – univerzális donorok redukciós egyenértékek (két elektron és egy proton). A nikotinsavamid-maradékban lévő nitrogénatom négy vegyértékű és pozitív töltésű. NAD +). Ez a nitrogéntartalmú bázis könnyen köt két elektront és egy protont (azaz redukálódik) azokban a reakciókban, amelyekben dehidrogenáz enzimek közreműködésével két hidrogénatomot eltávolítanak a szubsztrátból (a második proton oldatba megy):

Szubsztrát-H 2 + NAD + szubsztrát + NADH + H +

BAN BEN fordított reakciók enzimek, oxidáló NADH vagy NADPH, redukálják a szubsztrátumokat hidrogénatomok hozzáadásával (a második proton az oldatból származik).

FAD – flavin-adenin-dinukleotid– a B 2-vitamin származéka (riboflavin) a dehidrogenázok kofaktora is, de HÓBORT két protont és két elektront ad hozzá, így redukálódik FADN 2.