Ce este nadf în biologie. Structura acidului pantotenic

Funcții biochimice

Transferul ionilor de hidrură H– (atomul de hidrogen și electron) în reacții redox

Datorită transferului ionilor de hidrură, vitamina asigură următoarele sarcini:

1. Metabolismul proteinelor, grăsimilor și carbohidraților. Deoarece NAD și NADP servesc ca coenzime ale majorității dehidrogenazelor, ele participă la reacții

• în timpul sintezei și oxidării acizi grași,
• în timpul sintezei colesterolului,
• metabolismul acidului glutamic și al altor aminoacizi,
• metabolismul carbohidraților: calea pentozei fosfat, glicoliză,
• decarboxilarea oxidativă acid piruvic,
• ciclul acidului tricarboxilic.

2. NADH face reglementare funcția, deoarece este un inhibitor al anumitor reacții de oxidare, de exemplu, în ciclul acidului tricarboxilic.

3. Protecția informațiilor ereditare– NAD este un substrat al poli-ADP-ribozilării în timpul procesului de reticulare rupelor cromozomiale și repararea ADN-ului, care încetinește necrobioza și apoptoza celulară.

4. Apărare din radicali liberi - NADPH este o componentă esențială a sistemului antioxidant al celulei.

5. NADPH este implicat în reacțiile de resinteză a acidului tetrahidrofolic din acidul dihidrofolic, de exemplu după sinteza monofosfatului de timidil.

Hipovitaminoza

Cauză

Deficiență nutrițională de niacină și triptofan. Sindromul Hartnup.

Tabloul clinic

Manifestată de boala pelagra (în italiană: pelle agra – piele aspră). Apare ca sindromul trei D:

• demenţă(nervos și probleme mentale, demență),
• dermatită(fotodermatita),
• diaree(slăbiciune, indigestie, pierderea poftei de mâncare).

Dacă este lăsată netratată, boala este fatală. Copiii cu hipovitaminoză se confruntă cu o creștere lentă, scădere în greutate și anemie.

Antivitamine

Phtivazid, tubazid, niazid sunt medicamente utilizate pentru tratarea tuberculozei.

Forme de dozare

Nicotinamidă și acid nicotinic.

Vitamina B5 (acid pantotenic)

Surse

Orice Produse alimentare, în special leguminoase, drojdie, produse de origine animală.

Necesar zilnic

Structura

Vitamina există doar sub formă acid pantotenic, conține β-alanină și acid pantoic (2,4-dihidroxi-3,3-dimetilbutiric).

>

Structura acidului pantotenic

Formele sale coenzimatice sunt coenzima A(coenzima A, HS-CoA) și 4-fosfopanteină.

Structura formei de coenzimă a vitaminei B5 - coenzima A

Funcții biochimice

Forma coenzimă a vitaminei coenzima A nu este strâns legat de nicio enzimă, se mișcă între diferite enzime, furnizarea transfer de acil(inclusiv acetil) grupuri:

• în reacțiile de oxidare energetică a radicalilor de glucoză și aminoacizi, de exemplu, în activitatea enzimelor piruvat dehidrogenază, α-cetoglutarat dehidrogenază în ciclul acidului tricarboxilic),
• ca purtător al grupărilor acil în timpul oxidării acizilor grași și în reacțiile de sinteză a acizilor grași
• în reacțiile de sinteză a acetilcolinei și glicozaminoglicanilor, formarea acidului hipuric și a acizilor biliari.

Hipovitaminoza

Cauză

Deficiență nutrițională.

Tabloul clinic

Apare ca pediolalgie(eritromelalgie) – afectarea arterelor mici ale părților distale membrele inferioare, simptomul este arsuri în picioare. Experimentul arată cărunt a părului, leziuni ale pielii și tractului gastrointestinal, disfuncție sistem nervos, distrofie suprarenală, steatoză hepatică, apatie, depresie, slabiciune musculara, convulsii.

Dar, deoarece vitamina se găsește în toate alimentele, hipovitaminoza este foarte rară.

Forme de dozare

Pantotenat de calciu, coenzima A.

Vitamina B6 (piridoxina, antidermatita)

Surse

Vitamina este bogată în cereale, leguminoase, drojdie, ficat, rinichi, carne și este, de asemenea, sintetizată de bacteriile intestinale.

Necesar zilnic

Structura

Vitamina există sub formă de piridoxină. Formele sale de coenzimă sunt fosfatul de piridoxal și fosfatul de piridoxamină.

Informații conexe:

Cauta pe site:

Formula structurală a substanțelor

Care este formula structurală

Are două varietăți: plană (2D) și spațială (3D) (Fig. 1).

Structura formelor oxidate ale NAD și NADP

Când descrieți o formulă structurală, legăturile intramoleculare sunt de obicei notate prin liniuțe (prime).

Orez. 1. Formula structurala Alcool etilic: a) plană; b) spaţială.

Formulele structurale plane pot fi descrise în diferite moduri.

Evidențiați un scurt formula grafica, în care nu sunt indicate legăturile atomilor cu hidrogenul:

CH3 - CH2 - OH(etanol);

formula grafică a scheletului, care este cel mai adesea folosită atunci când descrie o structură compusi organici, nu numai că nu indică legăturile carbonului cu hidrogenul, dar nici nu indică legăturile care leagă atomii de carbon între ei și alți atomi:

pentru compușii organici din seria aromatică, se folosesc formule structurale speciale, ilustrând inelul benzenic sub formă de hexagon:

Exemple de rezolvare a problemelor

Acidul adenozin trifosforic (ATP) este o sursă universală și un acumulator principal de energie în celulele vii. ATP se găsește în toate celulele vegetale și animale. Cantitatea de ATP este în medie de 0,04% (din greutatea umedă a celulei), cel mai mare număr ATP (0,2-0,5%) se găsește în mușchii scheletici.

Într-o celulă, o moleculă de ATP este consumată în decurs de un minut de la formare. La om, o cantitate de ATP egală cu greutatea corporală este produsă și distrusă la fiecare 24 de ore.

ATP este o mononucleotidă formată din reziduuri de baze azotate (adenină), riboză și trei resturi acid fosforic. Deoarece ATP conține nu unul, ci trei reziduuri de acid fosforic, îi aparține ribonucleozide trifosfați.

Cea mai mare parte a muncii care se întâmplă în celule utilizează energia hidrolizei ATP.

În acest caz, când restul terminal al acidului fosforic este eliminat, ATP se transformă în ADP (acid adenozin difosforic), iar când al doilea reziduu de acid fosforic este eliminat, acesta se transformă în AMP (acid adenozin monofosforic).

Randamentul de energie liberă la eliminarea atât a resturilor terminale, cât și a celui de-al doilea de acid fosforic este de aproximativ 30,6 kJ/mol. Eliminarea celei de-a treia grupări fosfat este însoțită de eliberarea a doar 13,8 kJ/mol.

Legăturile dintre terminalul și al doilea, al doilea și primul rest de acid fosforic se numesc macroergice(energie mare).

Rezervele de ATP sunt reînnoite în mod constant.

Funcții biologice.

În celulele tuturor organismelor, sinteza ATP are loc în acest proces fosforilarea, adică adaos de acid fosforic la ADF. Fosforilarea are loc cu intensitate variabilă în timpul respirației (mitocondrii), glicolizei (citoplasmei) și fotosintezei (cloroplaste).

ATP este principala legătură între procesele însoțite de eliberarea și acumularea de energie și procesele care au loc cu consumul de energie.

În plus, ATP, împreună cu alți trifosfați ribonucleozidici (GTP, CTP, UTP), este un substrat pentru sinteza ARN.

Pe lângă ATP, există și alte molecule cu legături macroergice - UTP (acid uridin trifosforic), GTP (acid guanozin trifosforic), CTP (acid citidin trifosforic), a căror energie este utilizată pentru biosinteza proteinelor (GTP), polizaharidelor. (UTP), fosfolipide (CTP). Dar toate se formează datorită energiei ATP.

Pe lângă mononucleotide, rol important Dinucleotidele (NAD+, NADP+, FAD) aparținând grupului de coenzime (molecule organice care păstrează contactul cu enzima doar în timpul reacției) joacă în reacții metabolice.

NAD+ (nicotinamid adenin dinucleotide), NADP+ (nicotinamid adenine dinucleotide phosphate) sunt dinucleotide care conțin două baze azotate - adenină și amidă Acid nicotinic- un derivat al vitaminei PP), două resturi de riboză și două resturi de acid fosforic (Fig. .). Dacă ATP este o sursă universală de energie, atunci NAD+ și NADP+ sunt acceptori universali, iar formele lor restaurate sunt NADHȘi NADPH – donatori universali echivalenți de reducere (doi electroni și un proton).

Atomul de azot inclus în restul de amidă a acidului nicotinic este tetravalent și poartă o sarcină pozitivă ( NAD+). Această bază azotată acceptă cu ușurință doi electroni și un proton (adică.

este redusă) în acele reacții în care, cu participarea enzimelor dehidrogenaze, doi atomi de hidrogen sunt îndepărtați din substrat (al doilea proton intră în soluție):

Substrat-H2 + NAD+ substrat + NADH + H+

ÎN reacții inverse enzime, oxidante NADH sau NADPH, reduce substraturile prin adăugarea de atomi de hidrogen la acestea (al doilea proton provine din soluție).

FAD – flavin adenin dinucleotide– un derivat al vitaminei B2 (riboflavina) este, de asemenea, un cofactor pentru dehidrogenaze, dar MOFT adaugă doi protoni și doi electroni, reducându-se la FADN2.

⇐ Anterior1234567

Ciclofosfații nucleozidici (cAMP și cGMP) ca mesageri secundari în reglarea metabolismului celular.

Ciclofosfații nucleozidici includ nucleotide în care o moleculă de acid fosforic esterifică simultan două grupări hidroxil ale unui rest carbohidrat.

Aproape toate celulele conțin două nucleozide ciclofosfați - adenozină 3′,5′-ciclofosfat (cAMP) și guanozină 3′,5′-ciclofosfat (cGMP). Sunt intermediari secundari(mesageri) în transmiterea unui semnal hormonal în celulă.

6. Structura dinucleotidelor: FAD, NAD+, fosfatul său NADP+.

Participarea lor la reacțiile redox.

Cei mai importanți reprezentanți ai acestui grup de compuși sunt nicotinamida adenin dinucleotida (NAD, sau în literatura rusă NAD) și fosfatul acesteia (NADP sau NADP). Acești compuși joacă un rol important ca coenzime în multe reacții redox.

În conformitate cu aceasta, ele pot exista atât sub formă oxidată (NAD +, NADP +) cât și redusă (NADH, NADPH).

Fragmentul structural al NAD+ și NADP+ este un reziduu de nicotinamidă sub forma unui cation piridinium. Ca parte a NADH și NADPH, acest fragment este transformat într-un rest 1,4-dihidropiridină.

În timpul dehidrogenării biologice, substratul pierde doi atomi de hidrogen, adică.

doi protoni și doi electroni (2H+, 2e) sau un proton și un ion hidrură (H+ și H-). Coenzima NAD+ este de obicei considerată un acceptor al ionului de hidrură H- (deși nu a fost stabilit definitiv dacă transferul unui atom de hidrogen la această coenzimă are loc simultan cu transferul de electroni sau dacă aceste procese au loc separat).

Ca rezultat al reducerii prin adăugarea unui ion hidrură la NAD+, ciclul piridinic este transformat într-un fragment de 1,4-dihidropiridină.

Acest proces este reversibil.

În reacția de oxidare, inelul piridinic aromatic este transformat într-un inel 1,4-dihidropiridină nearomatic. Datorită pierderii aromaticității, energia NADH crește în comparație cu NAD+. În acest fel, NADH stochează energie, care este apoi folosită în altele procese biochimice, care necesită costuri energetice.

Exemple tipice de reacții biochimice care implică NAD+ sunt oxidarea grupărilor alcoolice în grupări aldehidice (de exemplu, conversia etanolului în etanal) și, cu participarea NADH, reducerea grupărilor carbonil în grupări alcool (conversia acidului piruvic în acid lactic).

Reacția de oxidare a etanolului care implică coenzima NAD+:

În timpul oxidării, substratul pierde doi atomi de hidrogen, adică.

doi protoni și doi electroni. Coenzima NAD+, care a acceptat doi electroni și un proton, este redusă la NADH și aromaticitatea este perturbată. Această reacție este reversibilă.

Când forma oxidată a coenzimei trece în forma redusă, se acumulează energia eliberată în timpul oxidării substratului. Energia acumulată de forma redusă este apoi cheltuită în alte procese endergonice care implică aceste coenzime.

FAD - dinucleotidă flavină adenină- o coenzimă care participă la multe procese biochimice redox.

FAD există în două forme - oxidat și redus, funcția sa biochimică, de regulă, este de a trece între aceste forme.

FAD poate fi redus la FADH2, caz în care acceptă doi atomi de hidrogen.

Molecula FADH2 este un purtător de energie, iar coenzima redusă poate fi utilizată ca substrat în reacția de fosforilare oxidativă din mitocondrii.

Molecula FADH2 este oxidată la FAD, eliberând echivalentul de energie (stocat sub formă) la doi moli de ATP.

Principala sursă de reducere a FAD la eucariote este ciclul Krebs și β-oxidarea lipidelor. În ciclul Krebs, FAD este un grup protetic al enzimei succinat dehidrogenază, care oxidează succinatul în fumarat în oxidarea β-lipidică, FAD este o coenzimă a acil-CoA dehidrogenazei.

FAD este format din riboflavină multe oxidoreductaze, numite flavoproteine, folosesc FAD ca grup protetic în reacțiile de transfer de electroni pentru munca lor.

Structura primară a acizilor nucleici: compoziția nucleotidică a ARN și ADN-ului, legătura fosfodiesterică. Hidroliza acizilor nucleici.

În lanțurile de polinucleotide, unitățile de nucleotide sunt legate printr-o grupare fosfat. Gruparea fosfat formează două legături esterice: cu C-3′ din precedentele și cu C-5′ ale unităților nucleotidice ulterioare (Fig. 1). Coloana vertebrală a lanțului constă din resturi alternative de pentoză și fosfat, iar bazele heterociclice sunt grupările „laterale” atașate la resturile de pentoză.

O nucleotidă cu o grupare 5’-OH liberă se numește 5’-terminal, iar o nucleotidă cu o grupare 3’-OH liberă se numește 3’-terminal.

Orez. 1. Principiu general structura lanțului polinucleotidic

Figura 2 prezintă structura unei secțiuni arbitrare a unui lanț de ADN, incluzând patru baze nucleice. Este ușor de imaginat câte combinații pot fi obținute prin variarea secvenței a patru resturi de nucleotide.

Principiul construirii lanțului de ARN este același cu cel al ADN-ului, cu două excepții: reziduul de pentoză din ARN este D-riboză, iar setul de baze heterociclice folosește mai degrabă uracil decât timină.

Structura primară a acizilor nucleici este determinată de secvența unităților de nucleotide legate prin legături covalente într-un lanț polinucleotidic continuu.

Pentru a facilita scrierea structurii primare, există mai multe abrevieri.

Una dintre ele este utilizarea denumirilor abreviate de nucleozide date anterior. De exemplu, prezentat în Fig. 2 Fragment de lanț ADN poate fi scris ca d(ApCpGpTp...) sau d(A-C-G-T...). Adesea litera d este omisă dacă este evident că despre care vorbim despre ADN.

7. Structura enzimei.

Structura primară a unei secțiuni a catenei de ADN

O caracteristică importantă a acizilor nucleici este compoziția nucleotidelor, adică setul și raportul cantitativ al componentelor nucleotidelor. Compoziția de nucleotide se determină, de regulă, prin studierea produselor de scindare hidrolitică a acizilor nucleici.

ADN-ul și ARN-ul diferă în comportamentul lor în condiții de hidroliză alcalină și acidă.

ADN-ul este rezistent la hidroliză într-un mediu alcalin. ARN-ul este ușor hidrolizat în condiții blândeîntr-un mediu alcalin la nucleotide, care, la rândul lor, sunt capabile să despartă un reziduu de acid fosforic într-un mediu alcalin pentru a forma nucleozide. Nucleozidele dintr-un mediu acid sunt hidrolizate în baze heterociclice și carbohidrați.

Conceptul structurii secundare a ADN-ului. Complementaritatea bazelor nucleice. Legături de hidrogen în perechi complementare de baze nucleice.

Structura secundară se referă la organizarea spațială a unui lanț de polinucleotide.

Conform modelului Watson-Crick, o moleculă de ADN constă din două lanțuri de polinucleotide, îndreptate în jurul axa comună pentru a forma un dublu helix. Bazele purinice și pirimidinice sunt îndreptate spre interiorul helixului. Între baza purinica legăturile de hidrogen apar între un lanț și baza pirimidină a celuilalt lanț. Aceste baze formează perechi complementare.

Legăturile de hidrogen se formează între gruparea amino a unei baze și gruparea carbonil a altei -NH...O=C-, precum și între atomii de azot de amidă și imine -NH...N.

De exemplu, după cum se arată mai jos, între adenină și timină se formează două legături de hidrogen, iar aceste baze formează o pereche complementară, adică.

Adică, adenina dintr-un lanț va corespunde timinei din alt lanț. O altă pereche de baze complementare este guanina și citozina, între care apar trei legături de hidrogen.

Legăturile de hidrogen dintre bazele complementare sunt unul dintre tipurile de interacțiuni care stabilizează dubla helix. Cele două catene de ADN care formează un dublu helix nu sunt identice, dar sunt complementare una cu cealaltă.

Aceasta înseamnă că structura primară, adică secvența de nucleotide a unui lanț determină structura primară a celui de-al doilea lanț (Fig. 3).

Orez. 3. Complementaritatea lanțurilor polinucleotidice din dubla helix ADN

Complementaritatea lanțurilor și succesiunea unităților sunt baza chimica cea mai importanta functie ADN - stocarea și transmiterea informațiilor ereditare.

În stabilizarea moleculei de ADN, împreună cu legăturile de hidrogen care acționează peste helix, un rol important îl joacă interacțiunile intermoleculare direcționate de-a lungul helixului între bazele azotate învecinate spațial apropiate.

Deoarece aceste interacțiuni sunt direcționate de-a lungul stivuirii bazelor azotate ale moleculei de ADN, ele sunt numite interacțiuni de stivuire. Astfel, interacțiunile bazelor azotate între ele leagă dubla helix a moleculei de ADN atât de-a lungul axei, cât și de-a lungul axei sale.

Interacțiunile puternice de stivuire întăresc întotdeauna legăturile de hidrogen dintre baze, promovând compactarea helixului.

Ca urmare, moleculele de apă din soluția înconjurătoare se leagă în principal de coloana vertebrală de pentoză fosfat a ADN-ului, ale cărei grupări polare sunt situate pe suprafața helixului. Când interacțiunea de stivuire este slăbită, moleculele de apă, care pătrund în interiorul helixului, interacționează competitiv cu grupurile polare ale bazelor, inițiază destabilizarea și contribuie la dezintegrarea în continuare a dublei helix. Toate acestea indică dinamismul structurii secundare a ADN-ului sub influența componentelor soluției din jur.

4. Structura secundară a moleculei de ARN

9. Medicamente pe baza de baze nucleice modificate (fluorouracil, mercaptopurina): structura si mecanismul de actiune.

La fel de medicamenteîn oncologie, se folosesc derivați sintetici din seria pirimidină și purină, care sunt similare ca structură cu metaboliții naturali (în acest caz, baze nucleice), dar nu complet identici cu aceștia, adică.

care sunt antimetaboliți. De exemplu, 5-fluorouracilul acționează ca un antagonist al uracilului și al timinei, iar 6-mercaptopurina acționează ca un antagonist al adeninei.

Concurând cu metaboliții, ei perturbă sinteza acizilor nucleici în organism în diferite etape.

Dehidrogenazele sunt enzime din clasa oxidoreductazelor care catalizează reacțiile care elimină hidrogenul (adică protonii și electronii) dintr-un substrat, care este un agent oxidant, și îl transportă pe un alt substrat, care este redus.

Depinzând de natura chimica acceptor cu care interacționează dehidrogenazele, acestea sunt împărțite în mai multe grupuri:

1. Dehidrogenaze anaerobe, care catalizează reacții în care acceptorul de hidrogen este un compus altul decât oxigenul.
2. Dehidrogenaze aerobe, care catalizează reacții în care acceptorul de hidrogen poate fi oxigen (oxidaze) sau un alt acceptor. Dehidrogenazele aerobe aparțin flavoproteinelor, produsul de reacție este peroxidul de hidrogen.
3. Dehidrogenazele, care transportă electroni de la un substrat la un acceptor de electroni. Citocromii lanțului respirator mitocondrial aparțin acestui grup de dehidrogenaze.
4. Dehidrogenazele, care catalizează introducerea directă a 1 sau 2 atomi de oxigen în molecula substratului. Astfel de dehidrogenaze se numesc oxigenaze.

Funcția acceptoarelor primare ai atomilor de hidrogen scindați din substraturile corespunzătoare este îndeplinită de două tipuri de dehidrogenaze:

• dehidrogenaze piridin-dependente- conțin coenzimele nicotinamidă (NAD+) sau nicotinamidă adenin dinucleotid fosfat (NADP+).
• dehidrogenaze dependente de flavină, al cărui grup protetic este flavin adenin dinucleotide (FAD) sau flavin mononucleotide (FMN).

Coenzimele NADP+ (sau NAD+) sunt slab legate de apoenzimă și, prin urmare, pot fi prezente în celulă fie într-o stare asociată cu apoenzima, fie separate de partea proteică.

Dehidrogenazele dependente de piridină sunt clasificate ca tip anaerob- enzime solubile în apă care oxidează substraturile polare. Reacția catalizată de dehidrogenaze dependente de piridină vedere generala sunt date în următoarele ecuații:

SH2 + NADP+ → S + NADPH + H+

SH2 + NAD+ → S + NADH + H+

Structura de lucru într-o moleculă NAD+ sau NADP+ este un inel piridinic, nicotinamida, care adaugă un atom de hidrogen și un electron (ion hidrură) în timpul unei reacții enzimatice, iar al doilea proton intră în mediul de reacție. Dehidrogenazele dependente de piridină sunt foarte frecvente în celulele vii. Ei extrag protoni și electroni din multe substraturi, reducând NAD + sau NADP + și, ulterior, transferând echivalenți reducători către alți acceptori. Dehidrogenazele dependente de NAD catalizează în principal reacțiile redox ale căilor metabolice oxidative - glicoliză, ciclul Krebs, β-oxidarea acizilor grași, lanțul respirator mitocondrial etc. NAD este principala sursă de electroni pentru lanțul de transport de electroni. NADP este utilizat în principal în procesele de sinteză reductivă (în sinteza acizilor grași și a steroizilor).

Dehidrogenaze dependente de flavină- flavoproteinele, grupele protetice în care FAD sau FMN sunt derivați ai vitaminei B2, care sunt strâns (covalent) asociate cu apoenzima. Aceste dehidrogenaze sunt enzime legate de membrană care oxidează substraturi nepolare și cu polaritate scăzută. Partea de lucru a moleculei FAD sau FMN, care participă la reacțiile redox, este inelul izoaloxazin al riboflavinei, care acceptă doi atomi de hidrogen (2H+ + 2e-) din substrat.

Ecuația generală reacțiile care implică dehidrogenaze dependente de flavină arată astfel:

SH2 + FMN → S + FMN-H2

SH2 + FAD+ → S + FADH2

În procesele de oxidare biologică, aceste enzime joacă rolul atât al dehidrogenazelor anaerobe, cât și al celor aerobe. Dehidrogenazele anaerobe includ NADH dehidrogenaza, o enzimă dependentă de FMN care transferă electroni de la NADH la componentele mai electropozitive ale lanțului respirator mitocondrial. Alte dehidrogenaze (dependente de FAD) transferă electroni direct de la substrat în lanțul respirator (de exemplu, succinat dehidrogenază, acil-CoA dehidrogenază). Transportul electronilor de la flavoproteine ​​la citocrom oxidaze în lanțul respirator este asigurat de citocromi, care, pe lângă citocrom oxidaze, sunt clasificate ca dehidrogenaze anaerobe. Citocromii sunt proteine ​​din mitocondrii care conțin fier - hemproteine, care, datorită schimbării inverse a valenței fierului hem, îndeplinesc funcția de a transporta electroni în celulele aerobe direct în lanțurile de oxidare biologică: citocrom (Fe3 +) + e → citocrom (Fe2 +).

Lanțul respirator mitocondrial include citocromii b, c1, c, a și a3 (citocrom oxidaza). Pe lângă lanțul respirator, citocromii sunt conținute în reticulul endoplasmatic (450 și b5). Dehidrogenazele aerobe dependente de flavină includ L-aminoacizi oxidaze, xantin oxidaze etc.

Dehidrogenazele care catalizează încorporarea unuia sau a doi atomi de oxigen într-o moleculă de substrat se numesc oxigenaze. În funcție de numărul de atomi de oxigen care interacționează cu substratul, oxigenazele sunt împărțite în 2 grupe:

• Dioxigenazele
• Monooxigenaze

Dioxigenazele catalizează adaugă 2 atomi de oxigen la molecula substratului: S + O2 → SO2. Acestea sunt, în special, enzime non-heme care conțin fier care catalizează reacțiile de sinteză a acidului homogentisic și oxidarea acestuia de-a lungul căii catabolismului tirozinei. Lipoxigenaza care contine fier catalizeaza incorporarea O2 in acid arahidonic, prima reacție în procesul de sinteză a leucotrienelor. Prolină și lizin dioxigenazele catalizează reacțiile de hidroxilare a resturilor de lizină și prolină din procolagen. Monooxigenazele catalizează adăugarea a doar 1 atom al moleculei de oxigen la substrat. În acest caz, al doilea atom de oxigen este redus la apă:

SH + O2 + NADPH + H+

SOH + H2O + NADP+

LA monooxigenaze aparțin enzimelor care participă la metabolismul multor substanțe medicinale prin hidroxilarea lor. Aceste enzime sunt localizate predominant în fracțiunea microzomală a ficatului, glandelor suprarenale, gonade și alte țesuturi. Deoarece substratul este cel mai adesea hidroxilat în reacții de monooxigenază, acest grup Enzimele sunt numite și hidroxilaze.

Monooxigenazele catalizează reacțiile de hidroxilare a colesterolului (steroizi) și conversia lor în substanțe biologic active, inclusiv hormoni sexuali, hormoni suprarenali, metaboliți activi ai vitaminei D - calcitriol, precum și reacții de detoxifiere prin hidroxilarea unui număr de substante toxice, medicamente și produse ale transformării lor pentru organism. Sistemul membranar monooxigenază al reticulului endoplasmatic al hepatocitelor conține NADPH + H+, flavoproteine ​​cu cofactor FAD, o proteină (adrenotoxină) care conține fier non-hem și proteină hem - citocromul P450. Ca urmare a hidroxilării substanțelor hidrofobe nepolare, hidrofilitatea acestora crește, ceea ce contribuie la inactivarea biologică. substanțe active sau neutralizarea substantelor toxice si excretarea lor din organism. Unele substanțe medicinale, cum ar fi fenobarbitalul, au capacitatea de a induce sinteza enzimelor microzomale și a citocromului P450.

Există monooxigenaze care nu conțin citocrom P450. Acestea includ enzimele hepatice care catalizează reacțiile de hidroxilare ale fenilalaninei, tirozinei și triptofanului.

Bine de stiut

• D-dimerul este un marker al fibrinolizei (în timpul sarcinii - normal, crescut - cu tromboză, ICC, procese oncologice)

Enzimele, ca și proteinele, sunt împărțite în două grupe: simpluȘi complex. Cele simple sunt formate în întregime din aminoacizi și, la hidroliză, formează exclusiv aminoacizi. Organizarea lor spațială este limitată de structura terțiară. Acestea sunt în principal enzime gastrointestinale: pepsină, tripsină, lisacym, fosfatază. Enzimele complexe, pe lângă partea proteică, conțin și componente non-proteice Aceste componente non-proteice diferă prin puterea de legare la partea proteică (aloenzimă). Dacă constanta de disociere a unei enzime complexe este atât de mică încât în ​​soluție toate lanțurile polipeptidice sunt asociate cu componentele lor neproteice și nu sunt separate în timpul izolării și purificării, atunci componenta neproteică se numește grupare prostetică și este considerată ca parte integrantă a moleculei de enzimă.

Sub coenzima înțelegeți un grup suplimentar care este ușor separat de aloenzimă la disociere. Între aloenzimă şi cel mai simplu grup Există o legătură covalentă, destul de complexă. Există o legătură necovalentă (hidrogen sau interacțiuni electrostatice) între aloenzimă și coenzimă. Reprezentanți tipici coenzimele sunt:

B1 - tiamină; pirofosfat (contine B)

B2 - riboflavină; FAD, FNK

PP - NAD, NADP

H – biotina; biozitină

B6 - piridoxină; fosfat de piridoxal

Acid pantotenic: coenzima A

Multe metale divalente (Cu, Fe, Mn, Mg) acționează și ca cofactori, deși nu aparțin nici coenzimelor, nici grupărilor protetice. Metalele fac parte din centrul activ sau se stabilizează cea mai buna varianta structura centrului activ.

METALELEENZIME

Fe, Fehemoglobină, catalază, peroxidază

Cu,Cu citocrom oxidaza

ZnDNA – polimerază, dehidrogenază

Mghexokinaza

Mnarginaza

Seglutation reductază

ATP, acidul lactic și ARNt pot îndeplini, de asemenea, o funcție de cofactor. Un lucru de remarcat trăsătură distinctivă enzime cu două componente, care constă în faptul că nici cofactorul (coenzima sau grupa protetică) și nici aloenzima nu prezintă activitate catalitică în mod individual, ci doar combinarea lor într-un singur întreg, procedând în conformitate cu programul organizării lor tridimensionale, asigură apariţia rapidă a reacţiilor chimice.

Structura NAD și NADP.

NAD și NADP sunt coenzime ale dehidrogenazelor dependente de piridină.

NICOTINAMIDĂ ADNINE DINE NUCLEOTID.

NICOTINAMIDĂ ADNINE DINE NUCLEOAMIDĂ FOSFAT (NADP)

Capacitatea NAD și NADP de a juca rolul unui purtător precis de hidrogen este asociată cu prezența în structura lor -

reamida acidului nicotinic.

În celule sunt implicate dehidrogenaze dependente de NAD

în procesele de transfer de electroni de la substrat la O.

Dehidrogenazele dependente de NADP joacă un rol în proces -

biosinteza sah. Prin urmare, coenzimele NAD și NADP

diferă în localizarea intracelulară: NAD

concentrat în mitocondrii și cea mai mare parte a NADP

este localizat în citoplasmă.

Structura FAD și FMN.

FAD și FMN sunt grupări protetice de enzime flavine. Ele sunt foarte ferm atașate de aloenzimă, spre deosebire de NAD și NADP.

MONONUCLEOTIDĂ FLAVIN (FMN).

FLAVINACETYLDINUCLEOTIDE.

Partea activă a moleculei FAD și FMN este riboflavina din ciclul izoaloxadin, la atomii de azot cărora li se pot atașa 2 atomi de hidrogen.

Numele de vitamina PP vine de la o expresie italiană pelagra preventivă– prevenirea pelagra.

Surse

Surse bune sunt ficatul, carnea, peștele, leguminoasele, hrișca și pâinea neagră. Laptele și ouăle conțin puține vitamine. De asemenea, este sintetizat în organism din triptofan - una din 60 de molecule de triptofan este transformată într-o moleculă de vitamină.

Necesar zilnic

Structura

Vitamina există sub formă de acid nicotinic sau nicotinamidă.

Două forme de vitamina PP

Formele sale coenzimatice sunt nicotinamidă adenin dinucleotidă(NAD) și riboză fosforilată – nicotinamidă adenin dinucleotidă fosfat(NADP).

Structura formelor oxidate ale NAD și NADP

Funcții biochimice

Transferul ionilor de hidrură H – (atomul de hidrogen și electron) în reacții redox.

Mecanismul de participare a NAD și NADP în reacție biochimică

Datorită transferului ionilor de hidrură, vitamina asigură următoarele sarcini:

1. Metabolismul proteinelor, grăsimilor și carbohidraților. Deoarece NAD și NADP servesc ca coenzime ale majorității dehidrogenazelor, ele participă la reacții

• în timpul sintezei și oxidării acizilor carboxilici,
• în timpul sintezei colesterolului,
• metabolismul acidului glutamic și al altor aminoacizi,
• metabolismul carbohidraților: calea pentozei fosfat, glicoliză,
• decarboxilarea oxidativă a acidului piruvic,

Exemplu de reacție biochimică care implică NAD

2. NADH face reglementare funcția, deoarece este un inhibitor al anumitor reacții de oxidare, de exemplu, în ciclul acidului tricarboxilic.

3. Protecția informațiilor ereditare– NAD este un substrat al poli-ADP-ribozilării în timpul procesului de cusătură a rupelor cromozomiale și repararea ADN-ului.

4. Protecția împotriva radicalilor liberi- NADPH este o componentă esențială a sistemului antioxidant al celulei.

5. NADPH este implicat în reacții

• resinteza tetrahidrofolic acizi (coenzima vitamina B9) din acidul dihidrofolic după sinteza monofosfatului de timidil,
• recuperarea proteinelor tioredoxinăîn timpul sintezei dezoxiribonucleotidelor,
• pentru a activa vitamina K „alimentară” sau a restabili tioredoxină după reactivarea vitaminei K.

Hipovitaminoza B3

Cauză

Deficiență nutrițională de niacină și triptofan. Sindromul Hartnup.

Tabloul clinic

Manifestată de boala pelagra (italiană: pelle agra– piele aspră) ca sindromul trei D:

• demenţă(tulburări nervoase și mentale, demență),
• dermatită(fotodermatita),
• diaree(slăbiciune, indigestie, pierderea poftei de mâncare).

Dacă este lăsată netratată, boala este fatală. Copiii cu hipovitaminoză se confruntă cu o creștere lentă, scădere în greutate și anemie.

În SUA în 1912-1216. numărul cazurilor de pelagră a fost de 100 de mii de oameni pe an, dintre care aproximativ 10 mii au murit. Motivul a fost lipsa hranei pentru animale, oamenii au mâncat în principal porumb și sorg, care sunt sărace în triptofan și conțin niacină legată nedigerabilă.
Este interesant că indienii America de Sud, a cărui dietă principală a fost porumbul din cele mai vechi timpuri, pelagra nu apare. Motivul acestui fenomen este că fierb porumbul în apă de var, care eliberează niacina din complexul insolubil. Europenii, după ce au luat porumb de la indieni, nici nu s-au obosit să împrumute rețetele.

Antivitamine

Derivat acidului izonicotinic izoniazidă, folosit pentru tratarea tuberculozei. Mecanismul de acțiune nu este tocmai clar, dar o ipoteză este înlocuirea acidului nicotinic în reacțiile de sinteză a nicotinamidei adenin dinucleotid ( izo-NAD în loc de NAD). Ca urmare, cursul reacțiilor redox este perturbat și sinteza acidului micolic este suprimată, element structural peretele celular al Mycobacterium tuberculosis.