Çfarë është nadf n. Shembull i një reaksioni biokimik që përfshin NAD

Dehidrogjenazat janë enzima të klasës së oksidoreduktazave që katalizojnë reaksione që largojnë hidrogjenin (d.m.th., protonet dhe elektronet) nga një substrat, i cili është një agjent oksidues, dhe e transportojnë atë në një substrat tjetër, i cili reduktohet.

Varet nga natyra kimike pranues me të cilin dehidrogjenazat ndërveprojnë, ato ndahen në disa grupe:

1. Dehidrogjenazat anaerobe, të cilat katalizojnë reaksionet në të cilat pranuesi i hidrogjenit është një përbërës i ndryshëm nga oksigjeni.
2. Dehidrogjenazat aerobike, të cilat katalizojnë reaksione ku pranuesi i hidrogjenit mund të jetë oksigjeni (oksidazat) ose një pranues tjetër. Dehidrogjenazat aerobike i përkasin flavoproteinave, produkti i reagimit është peroksid hidrogjeni.
3. Dehidrogjenazat, të cilat transportojnë elektrone nga një substrat në një pranues të elektroneve. Këtij grupi të dehidrogjenazave i përkasin citokromet e zinxhirit respirator mitokondrial.
4. Dehidrogjenazat, të cilat katalizojnë futjen e drejtpërdrejtë të 1 ose 2 atomeve të oksigjenit në molekulën e substratit. Dehidrogjenaza të tilla quhen oksigjenaza.

Funksioni i pranuesve parësorë të atomeve të hidrogjenit të shkëputur nga substratet përkatëse kryhet nga dy lloje dehidrogjenazash:

• dehidrogjenazat e varura nga piridina- përmbajnë koenzimat nicotinamide (NAD +) ose nikotinamid adenine dinukleotid fosfat (NADP +).
• dehidrogjenazat e varura nga flavina, grupi protetik i të cilit është flavin adenine dinucleotide (FAD) ose flavin mononucleotide (FMN).

Koenzimat NADP+ (ose NAD+) janë të lidhura lirshëm me apoenzimën dhe për këtë arsye mund të jenë të pranishme në qelizë ose në një gjendje të lidhur me apoenzimën ose të ndahen nga pjesa proteinike.

Dehidrogjenazat e varura nga piridina janë të tipit anaerobik - enzima të tretshme në ujë që oksidojnë substrate polare. Reaksioni i katalizuar nga dehidrogjenazat e varura nga piridina pamje e përgjithshme jepen në ekuacionet e mëposhtme:

SH2 + NADP+ → S + NADPH + H+

SH2 + NAD+ → S + NADH + H+

Struktura e punës në një molekulë NAD+ ose NADP+është një unazë piridine, nikotinamidi, i cili shton një atom hidrogjeni dhe një elektron (jon hidridi) gjatë një reaksioni enzimatik, dhe protoni i dytë hyn në mjedisin e reaksionit. Dehidrogjenazat e varura nga piridina janë shumë të zakonshme në qelizat e gjalla. Ata abstraktojnë protone dhe elektrone nga shumë substrate, duke reduktuar NAD + ose NADP + dhe më pas duke transferuar ekuivalentët reduktues te pranuesit e tjerë. Dehidrogjenazat e varura nga NAD kryesisht katalizojnë reaksionet redoks të rrugëve metabolike oksidative - glikoliza, cikli i Krebsit, β-oksidimi Acidet yndyrore, zinxhiri respirator mitokondrial, etj. NAD është burimi kryesor i elektroneve për zinxhirin e transportit të elektroneve. NADP përdoret kryesisht në proceset e sintezës reduktuese (në sintezën e acideve yndyrore dhe steroideve).

Dehidrogjenazat e varura nga flavina- flavoproteinat, grupet protetike në të cilat FAD ose FMN janë derivate të vitaminës B2, të cilat lidhen ngushtë (kovalentisht) me apoenzimën. Këto dehidrogjenaza janë enzima të lidhura me membranë që oksidojnë substrate jopolare dhe me polaritet të ulët. Pjesa e punës e molekulës FAD ose FMN, e cila merr pjesë në reaksionet redoks, është unaza e izoaloksazinës e riboflavinës, e cila pranon dy atome hidrogjeni (2H+ + 2e-) nga substrati.

Ekuacioni i përgjithshëm Reaksionet që përfshijnë dehidrogjenazat e varura nga flavina duken kështu:

SH2 + FMN → S + FMN-H2

SH2 + FAD+ → S + FADH2

Në proceset e oksidimit biologjik, këto enzima luajnë rolin e dehidrogjenazave anaerobe dhe aerobe. Dehidrogjenazat anaerobe përfshijnë NADH dehidrogjenazën, një enzimë e varur nga FMN që transferon elektronet nga NADH në përbërësit më elektropozitiv të zinxhirit të frymëmarrjes mitokondriale. Dehidrogjenazat e tjera (të varura nga FAD) transferojnë elektrone direkt nga nënshtresa në zinxhirin e frymëmarrjes (p.sh. dehidrogjenaza suksinate, acil-CoA dehidrogjenaza). Transporti i elektroneve nga flavoproteinat në oksidazat e citokromës në zinxhirin respirator sigurohet nga citokromet, të cilat, përveç citokrooksidazës, klasifikohen si dehidrogjenaza anaerobe. Citokromet janë proteina me përmbajtje hekuri të mitokondrisë - hemproteinave, të cilat, për shkak të ndryshimit të kundërt në valencën e hekurit hem, kryejnë funksionin e transportit të elektroneve në qelizat aerobike drejtpërdrejt në zinxhirët e oksidimit biologjik: citokrom (Fe3 +) + e → citokrom (Fe2 +).

Zinxhiri respirator mitokondrial përfshin citokromet b, c1, c, a dhe a3 (citokrom oksidaza). Përveç zinxhirit të frymëmarrjes, citokromet përmbahen në rrjetin endoplazmatik (450 dhe b5). Dehidrogjenazat aerobike të varura nga flavina përfshijnë L-aminoacidet oksidaza, ksantine oksidazën, etj.

Dehidrogjenazat që katalizojnë përfshirjen e një ose dy atomeve të oksigjenit në një molekulë të substratit quhen oksigjenaza. Në varësi të numrit të atomeve të oksigjenit që ndërveprojnë me substratin, oksigjenazat ndahen në 2 grupe:

• Dioksigjenazat
• Monooksigjenazat

Dioksigjenazat katalizoj shton 2 atome oksigjen në molekulën e substratit: S + O2 → SO2. Këto janë, në veçanti, enzima jo-heme që përmbajnë hekur që katalizojnë reaksionet e sintezës së acidit homogjentisik dhe oksidimin e tij përgjatë rrugës së katabolizmit të tirozinës. Lipoksigjenaza që përmban hekur katalizon inkorporimin e O2 në acid arachidonic, reagimi i parë në sintezën e leukotrieneve. Prolina dhe lizina dioksigjenazat katalizojnë reaksionet e hidroksilimit të mbetjeve të lizinës dhe prolinës në prokolagjen. Monooksigjenazat katalizojnë shtimin e vetëm 1 atomit të molekulës së oksigjenit në substrat. Në këtë rast, atomi i dytë i oksigjenit reduktohet në ujë:

SH + O2 + NADPH + H+

SOH + H2O + NADP+

TE monooksigjenazat i përkasin enzimave që marrin pjesë në metabolizmin e shumë substancave medicinale nëpërmjet hidroksilimit të tyre. Këto enzima janë të lokalizuara kryesisht në fraksionin mikrozomal të mëlçisë, gjëndrat mbiveshkore, gonadat dhe indet e tjera. Meqenëse më shpesh substrati në reaksionet e monooksigjenazës hidroksilohet, ky grup Enzimat quhen gjithashtu hidroksilaza.

Monooksigjenazat katalizojnë reaksionet e hidroksilimit të kolesterolit (steroid) dhe shndërrimin e tyre në substanca biologjikisht aktive, duke përfshirë hormonet seksuale, hormonet mbiveshkore, metabolitët aktivë të vitaminës D - kalcitriol, si dhe reaksionet e detoksifikimit nga hidroksilimi i një numri substancave toksike, barna dhe produktet e transformimit të tyre për trupin. Sistemi i membranës monooksigjenazë të rrjetës endoplazmatike të hepatociteve përmban NADPH + H+, flavoproteina me kofaktor FAD, një proteinë (adrenotoksinë) që përmban hekur jo-hem dhe proteinë heme - citokrom P450. Si rezultat i hidroksilimit të substancave hidrofobike jo polare, rritet hidrofiliteti i tyre, gjë që kontribuon në inaktivizimin biologjik. substancave aktive ose neutralizimin e substancave toksike dhe nxjerrjen e tyre nga trupi. Disa substanca medicinale, si p.sh. fenobarbitali, kanë aftësinë të nxisin sintezën e enzimave mikrosomale dhe të citokromit P450.

Ka monooksigjenaza që nuk përmbajnë citokrom P450. Këto përfshijnë enzimat e mëlçisë që katalizojnë reaksionet e hidroksilimit të fenilalaninës, tirozinës dhe triptofanit.

Mire qe e di

• D-dimeri është një shënues i fibrinolizës (gjatë shtatzënisë - normal, i rritur - me trombozë, CHF, procese onkologjike)

Emri i vitaminës PP vjen nga një shprehje italiane pellagra parandaluese– parandalimi i pelagrës.

Burimet

Burime të mira janë mëlçia, mishi, peshku, bishtajoret, hikërrori dhe buka e zezë. Qumështi dhe vezët përmbajnë pak vitamina. Ai gjithashtu sintetizohet në trup nga triptofani - një nga 60 molekula të triptofanit shndërrohet në një molekulë vitamine.

Kërkesa ditore

Struktura

Vitamina ekziston në formë acidi nikotinik ose nikotinamidi.

Dy forma të vitaminës PP

Format e tij koenzimatike janë nikotinamid adeninë dinukleotid(NAD) dhe forma e fosforiluar e ribozës - nikotinamid adenine dinukleotid fosfat(NADP).

Struktura e formave të oksiduara të NAD dhe NADP

Funksionet biokimike

Transferimi i joneve hidride H – (atom hidrogjeni dhe elektroni) në reaksionet redoks.

Mekanizmi i pjesëmarrjes së NAD dhe NADP në reaksion biokimik

Falë transferimit të joneve hidride, vitamina siguron detyrat e mëposhtme:

1. Metabolizmi i proteinave, yndyrave dhe karbohidrateve. Meqenëse NAD dhe NADP shërbejnë si koenzima të shumicës së dehidrogjenazave, ato marrin pjesë në reaksione

• gjatë sintezës dhe oksidimit të acideve karboksilike,
• gjatë sintezës së kolesterolit,
• metabolizmin e acidit glutamik dhe aminoacideve të tjera,
• metabolizmi i karbohidrateve: rruga e pentozës fosfat, glikoliza,
• dekarboksilimi oksidativ i acidit piruvik,

Shembull i një reaksioni biokimik që përfshin NAD

2. NADH bën rregulluese funksion, pasi është një frenues i disa reaksioneve të oksidimit, për shembull, në ciklin e acidit trikarboksilik.

3. Mbrojtja e informacionit trashëgues– NAD është një substrat i poli-ADP-ribosilimit gjatë procesit të qepjes së thyerjeve kromozomale dhe riparimit të ADN-së.

4. Mbrojtja nga radikalet e lira – NADPH është një komponent thelbësor i sistemit antioksidues të qelizës.

5. NADPH është i përfshirë në reaksione

• risinteza tetrahidrofolike acidet (koenzima e vitaminës B9) nga acidi dihidrofolik pas sintezës së timidil monofosfatit,
• rikuperimi i proteinave tioredoksina gjatë sintezës së deoksiribonukleotideve,
• për të aktivizuar vitaminën K të “ushqimit” ose për të rivendosur tioredoksina pas riaktivizimit të vitaminës K.

Hipovitaminoza B3

Shkak

Mungesa ushqyese e niacinës dhe triptofanit. Sindroma Hartnup.

Pamja klinike

Manifestohet nga sëmundja pelagra (italisht: pelle agra – lëkurë e ashpër) Si sindromi tre D:

• demenca(Nervoz dhe çrregullime mendore, çmenduri),
• dermatiti(fotodermatiti),
• diarreja(dobësi, dispepsi, humbje oreksi).

Nëse nuk trajtohet, sëmundja është fatale. Fëmijët me hipovitaminozë përjetojnë rritje të ngadaltë, humbje peshe dhe anemi.

Në SHBA në 1912-1216. numri i rasteve të pellagrës ishte 100 mijë persona në vit, nga të cilët rreth 10 mijë vdiqën. Arsyeja ishte mungesa e ushqimit për kafshët, njerëzit kryesisht hanin misër dhe melekuqe, të cilat janë të varfra me triptofan dhe përmbajnë niacinë të patretshme.
Është interesante që indianët Amerika Jugore, dieta e të cilit ka qenë misri që në lashtësi, pelagra nuk ndodh. Arsyeja e këtij fenomeni është se ata ziejnë misrin në ujë gëlqereje, i cili çliron niacinë nga kompleksi i patretshëm. Evropianët, pasi morën misër nga indianët, nuk u mërzitën të huazonin as recetat.

Antivitamina

Derivat i acidit izonikotinik izoniazid, përdoret për trajtimin e tuberkulozit. Mekanizmi i veprimit nuk është saktësisht i qartë, por një hipotezë është zëvendësimi i acidit nikotinik në reaksionet e sintezës së dinukleotidit të nikotinamidit adeninës ( iso-NAD në vend të NAD). Si rezultat, rrjedha e reaksioneve redoks është ndërprerë dhe sinteza e acidit mikolik është e shtypur, element strukturor muri qelizor i Mycobacterium tuberculosis.

Enzimat, si proteinat, ndahen në 2 grupe: thjeshtë Dhe komplekse. Ato të thjeshta përbëhen tërësisht nga aminoacide dhe me hidrolizë formojnë ekskluzivisht aminoacide.Organizimi hapësinor i tyre është i kufizuar nga struktura terciare. Këto janë kryesisht enzima gastrointestinale: pepsina, tripsina, lizakimi, fosfataza. Enzimat komplekse pervec pjeses proteinike permbajne edhe komponente joproteinike.Keto komponente joproteinike dallojne ne fortesine e lidhjes me pjesen proteinike (aloenzim). Nëse konstanta e disociimit të një enzime komplekse është aq e vogël sa në tretësirë ​​të gjithë zinxhirët polipeptidikë janë të lidhur me përbërësit e tyre joproteinikë dhe nuk ndahen gjatë izolimit dhe pastrimit, atëherë komponenti joproteinik quhet grup protetik dhe konsiderohet si pjesë përbërëse e molekulës së enzimës.

Nën koenzima kuptojnë një grup shtesë që ndahet lehtësisht nga aloenzima me disociim. Midis aloenzimës dhe grupi më i thjeshtë Ekziston një lidhje kovalente, mjaft komplekse. Ekziston një lidhje jokovalente (ndërveprime hidrogjeni ose elektrostatike) midis aloenzimës dhe koenzimës. Përfaqësues tipikë koenzimat janë:

B1 - tiaminë; pirofosfat (përmban B)

B2 - riboflavin; FAD, FNK

PP - NAD, NADP

H – biotinë; biositine

B6 - piridoksinë; piridoksal fosfat

Acidi pantotenik: koenzima A

Shumë metale dyvalente (Cu, Fe, Mn, Mg) veprojnë gjithashtu si kofaktorë, megjithëse nuk janë as koenzima dhe as grupe protetike. Metalet janë pjesë e qendrës aktive ose stabilizohen opsioni më i mirë struktura e qendrës aktive.

METALETENZIMET

Fe, Fehemoglobinë, katalazë, peroksidazë

Cu,Cu oksidaza e citokromit

ZnADN – polimeraza, dehidrogjenaza

Mgheksokinaza

Mnarginaza

Seglutathione reduktaza

ATP, acidi laktik dhe tRNA gjithashtu mund të kryejnë një funksion kofaktori. Një gjë për tu theksuar tipar dallues enzimat me dy komponentë, që konsiston në faktin se as kofaktori (koenzima ose grupi protetik) dhe as aloenzima nuk shfaqin individualisht aktivitet katalitik dhe vetëm kombinimi i tyre në një tërësi të vetme, duke vazhduar në përputhje me programin e organizimit të tyre tredimensional; siguron shfaqjen e shpejtë të reaksioneve kimike.

Struktura e NAD dhe NADP.

NAD dhe NADP janë koenzima të dehidrogjenazave të varura nga piridina.

NUKLEOTID ADNINE DINE NIKOTINAMID.

NIKOTINAMID ADNINE DINE NUKLEOAMID FOSFATI (NADP)

Aftësia e NAD dhe NADP për të luajtur rolin e një transportuesi të saktë të hidrogjenit shoqërohet me praninë në strukturën e tyre -

reamidi i acidit nikotinik.

Në qeliza përfshihen dehidrogjenazat e varura nga NAD

në proceset e transferimit të elektroneve nga nënshtresa në O.

Dehidrogjenazat e varura nga NADP luajnë një rol në proces -

sah biosinteza. Prandaj, koenzimat NAD dhe NADP

ndryshojnë në lokalizimin ndërqelizor: NAD

të përqendruara në mitokondri, dhe në pjesën më të madhe të NADP

ndodhet në citoplazmë.

Struktura e FAD dhe FMN.

FAD dhe FMN janë grupe protetike të enzimave flavine. Ata janë shumë të lidhur fort me aloenzimën, ndryshe nga NAD dhe NADP.

MONONUKLEOTID FLAVIN (FMN).

FLAVINACETYLDINUCLEOTID.

Pjesa aktive e molekulës FAD dhe FMN është riboflavina e unazës izoaloksadine, në atomet e azotit nga të cilat mund të ngjiten 2 atome hidrogjeni.

Acidi adenozin trifosforik (ATP) është një burim universal dhe akumulues kryesor i energjisë në qelizat e gjalla.. ATP gjendet në të gjitha qelizat bimore dhe shtazore. Sasia e ATP është mesatarisht 0.04% (e peshës së lagësht të qelizës), numri më i madh ATP (0.2-0.5%) përmbahet në muskujt skeletorë. Në një qelizë, një molekulë ATP përdoret brenda një minute nga formimi i saj. Tek njerëzit, një sasi ATP e barabartë me peshën trupore prodhohet dhe shkatërrohet çdo 24 orë.

ATP është një mononukleotid i përbërë nga mbetje të bazës azotike (adeninë), ribozë dhe tre mbetje acid fosforik. Meqenëse ATP përmban jo një, por tre mbetje të acidit fosforik, ai i përket trifosfatet ribonukleozide.

Shumica e punës që ndodh në qeliza përdor energjinë e hidrolizës ATP. Në këtë rast, kur mbetja terminale e acidit fosforik eliminohet, ATP shndërrohet në ADP (acidi adenozinodifosforik), dhe kur eliminohet mbetja e dytë e acidit fosforik, ajo shndërrohet në AMP (acidi monofosforik adenozinë). Rendimenti i lirë i energjisë pas eliminimit të mbetjeve përfundimtare dhe të dyta të acidit fosforik është rreth 30.6 kJ/mol. Eliminimi i grupit të tretë të fosfatit shoqërohet me çlirimin e vetëm 13.8 kJ/mol. Lidhjet ndërmjet mbetjeve të acidit fosforik terminal dhe të dytë, të dytë dhe të parë quhen makroergjike(energji e larte).

Rezervat e ATP-së rimbushen vazhdimisht. Në qelizat e të gjithë organizmave, sinteza e ATP ndodh në proces fosforilimi, d.m.th. shtimi i acidit fosforik tek FSHZH. Fosforilimi ndodh me intensitet të ndryshëm gjatë frymëmarrjes (mitokondri), glikolizës (citoplazmës) dhe fotosintezës (kloroplastet).

ATP është lidhja kryesore midis proceseve të shoqëruara me çlirimin dhe akumulimin e energjisë, dhe proceseve që ndodhin me shpenzimin e energjisë. Përveç kësaj, ATP, së bashku me trifosfatet e tjera ribonukleozide (GTP, CTP, UTP), është një substrat për sintezën e ARN-së.

Përveç ATP-së, ekzistojnë edhe molekula të tjera me lidhje makroergjike - UTP (acidi trifosforik uridin), GTP (acidi trifosforik guanosine), CTP (acidi trifosforik citidinë), energjia e të cilave përdoret për biosintezën e proteinave (GTP), polisaharideve. (UTP), fosfolipide (CTP). Por të gjitha ato formohen për shkak të energjisë së ATP.

Përveç mononukleotideve, rol i rendesishem Dinukleotidet (NAD +, NADP +, FAD) që i përkasin grupit të koenzimave (molekula organike që ruajnë kontaktin me enzimën vetëm gjatë reaksionit) luajnë në reaksionet metabolike. NAD + (nicotinamide adenine dinucleotide), NADP + (nikotinamid adenine dinucleotide fosfat) janë dinukleotide që përmbajnë dy baza azotike - adeninë dhe amidin e acidit nikotinik - një derivat i vitaminës PP), dy mbetje ribozë dhe dy mbetje të acidit fosforik. Nëse ATP është një burim universal i energjisë, atëherë NAD + dhe NADP + janë pranues universal, dhe format e tyre të restauruara janë NADH Dhe NADPH – donatorë universalë ekuivalentët e reduktimit (dy elektrone dhe një proton). Atomi i azotit i përfshirë në mbetjen e amidit të acidit nikotinik është katërvalent dhe mbart një ngarkesë pozitive ( NAD +). Kjo bazë azotike bashkon lehtësisht dy elektrone dhe një proton (d.m.th., zvogëlohet) në ato reaksione në të cilat, me pjesëmarrjen e enzimave të dehidrogjenazës, dy atome hidrogjeni hiqen nga substrati (protoni i dytë shkon në tretësirë):

Substrati-H 2 + NAD + substrati + NADH + H +

NË reaksione të kundërta enzimat, oksiduese NADH ose NADPH, zvogëloni substratet duke shtuar atome hidrogjeni në to (protoni i dytë vjen nga tretësira).

FAD – flavin adenine dinukleotid– një derivat i vitaminës B 2 (riboflavina) është gjithashtu një kofaktor i dehidrogjenazave, por FAD shton dy protone dhe dy elektrone, duke reduktuar në FADN 2.