Вільні нуклеотиди: цамф і цгмф, атф, адф, фад, над. Будова, функції

Фермент Білкова частина (апофермент) Небілкова частина (кофактор) неорганічний іон коферменти простетичні групи апофермент + кофактор = голофермент

Роль кофакторів можуть грати різні речовини – від простих неорганічних іонів до складних органічних молекул; в одних випадках вони залишаються незмінними наприкінці реакції, в інших – регенерують у результаті того чи іншого наступного процесу.

Якщо кофактор представлений у вигляді органічної молекули (деякі з таких молекул близькі до вітамінів), то остання може бути міцно пов'язана з ферментом (у цьому випадку її називають простетичною групою) або слабко пов'язана з ним (і тоді її називають коферментом).

Неорганічні іони (активатори ферментів)

Іони змушують молекули ферменту або субстрату прийняти форму, що сприяє утворенню E-S-комплексу. Тим самим збільшуються шанси на те, що фермент і субстрат дійсно прореагують один з одним, а отже, зростає швидкість реакції, що каталізується даним ферментом.

приклад.Активність амілази слини підвищується у присутності хлорид-іонів.

Простетичні групи (фад, фмн, біотин, гем)

Ця органічна молекула займає таке становище, у якому може ефективно сприяти каталітичної функції свого ферменту.

приклад 1.Флавінаденіндінуклеотид (ФАД) містить рибофлавін (вітамін B 2), який є водень акцепторною частиною його молекули. Функція ФАД пов'язана з окислювальними шляхами клітини, зокрема з процесом дихання, в якому ФАД грає роль одного з переносників у дихальному ланцюгу:

Кінцевий результат: 2H переносяться до A і B. Як сполучна ланка між A і B діє голофермент.

Мал. 8 Вітамін як компонент простетичної групи (представлена ​​структура ФАД – флавінаденін динуклеотид).

приклад 2.Гем - це залізовмісна простетична група. Його молекула має форму плоского кільця, в центрі якого знаходиться атом заліза (порфіринове кільце, таке ж, як у хлорофілу). Гем виконує в організмі низку біологічно важливих функцій. Перенесення електронів. Як простетична група цитохромів гем виступає як переносник електронів. Приєднуючи електрони, залізо відновлюється до Fe(II), а віддаючи їх окислюється до Fe(III). Гем, отже, бере участь у окислювально-відновних реакціях за рахунок оборотних змін валентності заліза. Перенесення кисню. Гемоглобін і міоглобін - два гемовмісні білки, що здійснюють перенесення кисню. Залізо перебуває у них у відновленій формі. Каталітична функція. Гем входить до складу каталаз і пероксидаз, що каталізують розщеплення перекису водню та води.

Коферменти (над, надф, кофермент, атф)

приклад.Нікотинамідаденіндінуклеотид (НАД), похідна нікотинової кислоти, може існувати як в окислювальній, так і у відновлювальній формі. В окислювальній формі НАД при каталізі відіграє роль акцептора водню:

Тут E 1 і E 2 - дві різні дегідрогенази. Кінцевий результат: 2H переносяться від A до B. Тут як сполучна ланка між двома різними ферментними системами E 1 і E 2 діє кофермент.

Мал. 9 Вітамін як компонент коферменту (представлені структури НАД, НАДФ та АТФ).

НАДН – основа енергії та життя

У звичному значенні біологічне життя можна визначити як здатність генерувати енергію всередині клітини. Ця енергія – макроергічні фосфатні зв'язки хімічних речовин, які синтезуються в організмі. Найбільш важливими макроергічні сполуки є аденозинтрифосфат (АТФ), гуанозинтрифосфат (ГТФ), креатинфосфорна кислота, нікотинамідинуклеотид фосфат (НАД(Н) і НАДФ(Н)), фосфорильовані вуглеводи.

Нікотинамід-аденін-динуклеотид (НАДН, NADН) – кофермент, присутній у всіх живих клітинах, входить до складу ферментів групи дегідрогеназ, що каталізують окисно-відновні реакції; виконує функцію переносника електронів і водню, які приймає від речовин, що окислюються. Відновлена ​​форма (NADH) здатна переносити їх на інші речовини.

Як підвищити працездатність

Що таке NADH? Багато хто її називає “абревіатурою життя”. І це справді так. NADH (коензим нікотинамідаденіндінуклеотид) міститься у всіх живих клітинах і є життєво необхідним елементом, за допомогою якого всередині клітин виробляється енергія. NADH бере участь у виробленні АТФ (АТР). НАД(Н), як універсальна молекула енергії, на відміну від АТФ, постійно може розвантажувати мітохондрії від надмірного накопичення лактату у бік утворення з нього пірувату, за рахунок стимуляції піруватдегідрогеназного комплексу, який чутливий саме до відношенню НАД(Н)/НАД.

Синдром хронічної втоми: фокус на мітохондрії

Ряд клінічних досліджень показали ефективність препаратів НАДН при СХУ. Добова доза зазвичай становила 50 мг. Найбільш сильний ефект наставав після 2-4 тижнів лікування. Стомлюваність знижувалася на 37-52%. Крім того, покращувався такий об'єктивний когнітивний параметр, як концентрація уваги.

НАДН у лікуванні синдрому хронічної втоми

НАДН (кофермент вітаміну В3), присутній у всіх живих клітинах, входить до складу ферментів групи дегідрогеназ, що каталізують окисно-відновні реакції; виконує функцію переносника електронів і водню, які приймає від речовин, що окислюються. Є резервним джерелом енергії у клітинах. Він бере участь практично у всіх реакціях освіти енергії, забезпечуючи дихання клітин. Впливаючи на відповідні процеси у мозку ко-фермент вітаміну В3, може попереджати загибель нервових клітин при гіпоксії чи вікових змінах. Бере участь у процесах детоксикації у печінці. Останнім часом встановлено його властивість блокувати лактатдегідрогеназу і тим самим обмежувати ішемічне та/або гіпоксичне пошкодження міокараду. Дослідження ефективності орального застосування під час лікування синдрому хронічної втоми підтвердили його активізуючий вплив на стан людей.

НАДН у спорті та медицині: огляд іноземної літератури

Про НАДН (нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат) ми писали в попередніх статтях. Зараз ми хочемо надати інформацію з англомовних джерел, про роль і значення цієї речовини в обміні енергії в організмі, його вплив на нервову систему, та роль у розвитку низки патологічних ситуацій та перспективи застосування в медицині та спорті. (Завантажити монографію про НАДН).

Herbalife Quickspark CoEnzyme 1 (NADH) ATP Energy

Natural Energy на Cellular Level

Quickspark є продуктом компанії Herbalife. Це є стабільною формою Vitamin B3 CoEnzyme1. CoEnzyme1 був відомий в 1906 році в Австрії як дослідник названий Professor George Birkmayer. CoEnzyme1 був розроблений для медичних пристосувань і використовувався в другій світовій війні.

NADH (Enada)

Nicotinamide adenine dinucleotide (NADH) є substance, що вказує на функціональність організму в організмі. NADH відіграє роль у виробництві енергетики і приладів, що виробляють L-dopa, які тілі беруть в neurotransmitter dopamine. NADH is being evaluated for many conditions and may be helpful for enhancing mental functionality and memory.

Циклічний аденозинмонофосфат (ЦАМФ)- похідне АТФ, що виконує в організмі роль вторинного посередника, що використовується для внутрішньоклітинного поширення сигналів деяких гормонів (наприклад, глюкагону або адреналіну), які не можуть проходити через клітинну мембрану. Перетворює ряд інертних білків на ферменти (ЦАМФ-залежні протеїнкінази), під дією яких відбувається ряд біохім. реакцій (проведення нервового імпульсу).

Освіта ЦАМФ стимулюється адреналіном.

Циклічний гуанозинмонофосфат (цГМФ) – це циклічна форма нуклеотиду, що утворюється з гуанозинтрифосфату (GTP) ферментом гуанілатциклазою. Освіта стимулюється ацетилхолін.

· ЦГМФ залучений у регуляцію біохімічних процесів у живих клітинах як вторинний посередник (вторинний месенджер). Характерно, що багато ефектів цГМФ прямо протилежні цАМФ.

· цГМФ активує G-кіназу та фосфодіестеразу, що гідролізує цАМФ.

· ЦГМФ бере участь у регуляції клітинного циклу. Від співвідношення цАМФ/цГМФ залежить вибір клітини: припинити поділ (зупинитися у фазі G0) або продовжити, перейшовши у фазу G1.

· ЦГМФ стимулює проліферацію клітин (розподіл), а цАМФ пригнічує

Аденозинтрифосфат (АТФ)- нуклеотид, утворений азотистою основою аденіном, п'ятивуглецевим цукром рибозою та трьома залишками фосфорної кислоти.Фосфатні групи у молекулі АТФ з'єднані між собою високоенергетичними (макроергічними)зв'язками. Зв'язки між фосфатними групами не дуже міцні, і при розриві виділяється велика кількість енергії. Внаслідок гідролітичного відщеплення від АТФ фосфатної групи утворюється аденозиндифосфорна кислота (АДФ) та вивільняється порція енергії.

· Разом з іншими нуклеозидтрифосфатами АТФ є вихідним продуктом при синтезі нуклеїнових кислот.

· АТФ відводиться важливе місце у регуляції безлічі біохімічних процесів. Як алостеричний ефектор ряду ферментів, АТФ, приєднуючись до їх регуляторних центрів, посилює або пригнічує їх активність.

· АТФ є також безпосереднім попередником синтезу циклічного аденозинмонофосфату – вторинного посередника передачі в клітину гормонального сигналу.

· Також відома роль АТФ як медіатора в синапсах та сигнальної речовини в інших міжклітинних взаємодіях

Аденозиндіфосфат (АДФ)- Нуклеотид, що складається з аденіну, рибози та двох залишків фосфорної кислоти.АДФ бере участь в енергетичному обміні у всіх живих організмах, з нього утворюється АТФ шляхом фосфорилювання:

АДФ+H3PO4+енергія → АТФ+H2O.

Циклічне фосфорилювання АДФ і подальше використання АТФ як джерело енергії утворюють процес, що становить суть енергетичного обміну (катаболізму).

ФАД - флавінаденіндінуклеотид- кофермент, що бере участь у багатьох окисно-відновних біохімічних процесах. ФАД існує у двох формах - окисленої та відновленої, його біохімічна функція, як правило, полягає у переході між цими формами.

Нікотинамідаденіндінуклеотид (НАД) -динуклеотид складається з двох нуклеотидів, з'єднаних своїми фосфатними групами. Один з нуклеотидів як азотистий основи містить аденін, інший - нікотинамід. Нікотинамідаденіндінуклеотид існує у двох формах: окисленої (NAD) та відновленої (NADH).

· У метаболізмі NAD задіяний в окислювально-відновних реакціях, переносячи електрони з однієї реакції до іншої. Таким чином, у клітинах NAD знаходиться у двох функціональних станах: його окислена форма, NAD+, є окислювачем і забирає електрони від іншої молекули, відновлюючись у NADH, який далі служить відновником та віддає електрони.

· 1. Метаболізм білків, жирів та вуглеводів. Оскільки НАД і НАДФ є коферментами більшості дегідрогеназ, то вони беруть участь у реакціях

· При синтезі та окисленні жирних кислот,

· При синтезі холестеролу,

· обміну глутамінової кислоти та інших амінокислот,

· обміну вуглеводів: пентозофосфатний шлях, гліколіз,

· Окислювального декарбоксилювання піровиноградної кислоти,

· Цикл трикарбонових кислот.

2. НАДН виконує регулюючу функцію, оскільки є інгібітором деяких реакцій окислення, наприклад, у циклі трикарбонових кислот.

· 3. Захист спадкової інформації – НАД є субстратом полі-АДФ-рибозилювання в процесі зшивання хромосомних розривів та репарації ДНК, що уповільнює некробіоз та апоптоз клітин.

· 4. Захист від вільних радикалів – НАДФН є важливим компонентом антиоксидантної системи клітини.

НАД, NAD - кофермент, присутній у всіх живих клітинах, входить до складу ферментів групи дегідрогеназ, що каталізують окисно-відновлювальні реакції; виконує функцію переносника електронів і водню, які приймає від речовин, що окислюються. Відновлена ​​форма (NADH) здатна переносити їх на інші речовини.

Є динуклеотидом, молекула якого побудована з аміду нікотинової кислоти та аденіну, з'єднаних між собою ланцюжком, що складається з двох залишків D-рибози та двох залишків фосфорної кислоти; застосовується у клінічній біохімії щодо активності ферментів крові.

Мал. 12.

НАДФ, NADP - широко поширений у природі кофермент деяких дегідрогеназ - ферментів, що каталізують окислювально-відновні реакції в живих клітинах. NADP бере на себе водень та електрони окислюваної сполуки та передає їх на інші речовини. У хлоропластах рослинних клітин NADP відновлюється при світлових реакціях фотосинтезу і забезпечує воднем синтез вуглеводів при темнових реакціях. NADP - кофермент, який відрізняється від NAD вмістом ще одного залишку фосфорної кислоти, приєднаного до гідроксилу одного з залишків D-рибози, виявлений у всіх типах клітин.

Мал. 13.

ФАД, FAD - кофермент, що бере участь у багатьох окисно-відновних біохімічних процесах. FAD існує у двох формах - окисленої та відновленої, його біохімічна функція, як правило, полягає у переході між цими формами.

Мал. 14.

Кофермент А (коензим А, КоА, СоА, HSKoA) - кофермент ацетилювання; один з найважливіших коферментів, що бере участь у реакціях перенесення ацильних груп при синтезі та окисленні жирних кислот та окисленні пірувату у циклі лимонної кислоти.

Молекула КоА складається з залишку аденілової кислоти (1), пов'язаної пірофосфатною групою (2) із залишком пантотенової кислоти (3), яка у свою чергу пов'язана пептидним зв'язком з амінокислотою в-аланіном (4) (ці дві групи являють собою залишок пантотенової кислоти) , з'єднаним пептидним зв'язком з залишком в-меркаптоетаноламіну (5)

Недостатній вміст їжі нікотинової кислоти (рис. 10-6) викликає в людей захворювання, яке називається пеллагрою (від італійського слова, що означає «шорстка шкіра»). Пелагра поширена в багатьох районах світу, де люди харчуються в основному кукурудзою та їдять мало м'яса, молока та яєць. З метою профілактики та лікування пелагри можна використовувати як нікотинову кислоту, так і її аміднікотинамід. Щоб комусь не спала на думку думка про можливість вживання в їжу тютюну як джерела цього вітаміну, нікотинової кислоти було дано іншу (умовну) назву - ніацин.

Нікотинамід-компонент двох близьких за структурою коферментів-нікотинамідаденіндінуклеотиду (NAD) і нікотинамідаденіндінуклеотид фосфату (NADP). Будова цих коферментів показано на рис. 10-6. NADP відрізняється від NAD наявністю у молекулі фосфатної групи. Ці коферменти можуть бути як в окисленій так і в відновленій (NADH і NADPH) формах. Нікотинамідний компонент цих коферментів відіграє роль проміжного переносника гідрид-іону, який ферментативно відщеплюється від молекули субстрату під дією специфічних дегідрогеназ (рис. 10-7). Як приклад можна навести реакцію, що каталізується малатдегідрогеназою, яка дегідрує малат, перетворюючи його на оксалоацетат; ця реакція є одним з етапів окислення вуглеводів і жирних кислот. Малатдегідрогеназа каталізує також оборотний перенесення гідрид-іону від малату до в результаті чого утворюється NADH; другий атом водню відщеплюється від гідроксильної групи молекули малата у вигляді вільного іона

Відомо велике число дегідрогеназ такого типу, з яких кожна має специфічність по відношенню до якогось певного субстрату. Одні з цих ферментів використовують як кофермент інші - а треті можуть функціонувати з будь-яким з цих двох коферментів.

Мал. 10-7. Загальне рівняння, що показує, як діє як кофермент у реакціях ферментативного дегідрування. Молекула субстрату та продукти реакції виділені червоним кольором. Зображена тільки іїкотинамідна частина молекули, решта її частини позначена буквою R.

У більшості дегідрогеназ NAD (або NADP) зв'язується з білковою частиною ферменту тільки під час каталітичного циклу, проте відомі і такі ферменти, з якими ці коферменти пов'язані дуже міцно та постійно присутні в активному центрі.