Що таке надф у біології. Будова пантотенової кислоти

Біохімічні функції

Перенесення гідрид-іонів Н-(атом водню та електрон) в окислювально-відновних реакціях

Завдяки перенесенню гідрид-іону вітамін забезпечує наступні завдання:

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,
• окисного декарбоксилювання піровиноградної кислоти,
• циклу трикарбонових кислот

2. НАДН виконує регулюючуфункцію, оскільки є інгібітором деяких реакцій окиснення, наприклад, циклі трикарбонових кислот.

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

4. Захист від вільних радикалів НАДФН є необхідним компонентом антиоксидантної системи клітини.

5. НАДФН бере участь у реакціях ресинтезу тетрагідрофолієвої кислоти з дигідрофолієвої, наприклад, після синтезу тимідилмонофосфату.

Гіповітаміноз

Причина

Харчова недостатність ніацину та триптофану. Синдром Хартнуп.

Клінічна картина

Проявляється захворюванням пелагра (італ.: pelle agra – шорстка шкіра). Виявляється як синдром трьох Д:

• деменція(нервові та психічні розлади, недоумство),
• дерматити(фотодерматити),
• діарея(Слабкість, розлад травлення, втрата апетиту).

За відсутності лікування захворювання закінчується летально. У дітей при гіповітамінозі спостерігається уповільнення росту, схуднення, анемія.

Антивітаміни

Фтивазид, тубазид, ніазид – ліки, що використовуються для лікування туберкульозу.

Лікарські форми

Нікотинамід та нікотинова кислота.

Вітамін В5 (пантотенова кислота)

Джерела

Будь-які харчові продукти, особливо бобові, дріжджі, тваринні продукти.

Добова потреба

Будова

Вітамін існує лише у вигляді пантотенової кислоти, в її складі знаходиться β-аланін і пантоєва кислота (2,4-дигідрокси-3,3-диметилмасляна).

>

Будова пантотенової кислоти

Його коферментними формами є кофермент А(коензим А, HS-КоА) та 4-фосфопантетеїн.

Будова коферментної форми вітаміну В5 – коензиму А

Біохімічні функції

Коферментна форма вітаміну коензим Ане пов'язаний з будь-яким ферментом міцно, він переміщається між різними ферментами, забезпечуючи перенесення ацильних(у тому числі ацетильних) груп:

• у реакціях енергетичного окислення глюкози та радикалів амінокислот, наприклад, у роботі ферментів піруватдегідрогенази, α-кетоглутаратдегідрогенази в циклі трикарбонових кислот),
• як переносник ацильних груп при окисленні жирних кислот та в реакціях синтезу жирних кислот
• у реакціях синтезу ацетилхоліну та глікозаміногліканів, утворення гіппурової кислоти та жовчних кислот.

Гіповітаміноз

Причина

Харчова недостатність.

Клінічна картина

Виявляється у вигляді педіолалгії(еритромелалгії) – ураження малих артерій дистальних відділів нижніх кінцівоксимптомом є печіння у стопах. В експерименті проявляється посивіння волосся, ураження шкіри та шлунково-кишкового тракту, дисфункції нервової системи, дистрофія надниркових залоз, стеатоз печінки, апатія, депресія, м'язова слабкість, судоми.

Але оскільки вітамін є у всіх продуктах, гіповітаміноз зустрічається дуже рідко.

Лікарські форми

Пантотенат кальцію, коензим А.

Вітамін В6 (піридоксин, антидерматитний)

Джерела

Вітаміном багаті на злаки, бобові, дріжджі, печінку, нирки, м'ясо, також синтезується кишковими бактеріями.

Добова потреба

Будова

Вітамін існує у вигляді піридоксину. Його коферментними формами є піридоксальфосфат та піридоксамінфосфат.

Схожа інформація:

Пошук на сайті:

Структурна формула речовин

Що таке структурна формула

Вона має два різновиди: площинний (2D) і просторовий (3D) (рис. 1).

Будова окислених форм НАД та НАДФ

Внутрішньомолекулярні зв'язки при зображенні структурної формули прийнято позначати рисками (штрихами).

Мал. 1. Структурна формула етилового спирту: а) площинна; б) просторова.

Площинні структурні формули можуть зображуватись по-різному.

Вирізняють коротку графічну формулу, в якій зв'язки атомів з воднем не вказуються:

CH3 - CH2 - OH(етанол);

скелетну графічну формулу, яку найчастіше використовують під час зображення будівлі органічних сполук, у ній не тільки не вказуються зв'язки вуглецю з воднем, а й не позначаються зв'язки, що з'єднують атоми вуглецю один з одним та іншими атомами:

для органічних сполук ароматичного ряду використовуються спеціальні структурні формули, що зображують бензольне кільце у вигляді шестикутника:

Приклади розв'язання задач

Аденозинтрифосфорна кислота (АТФ) - універсальне джерело та основний акумулятор енергії в живих клітинах. АТФ міститься у всіх клітинах рослин та тварин. Кількість АТФ у середньому становить 0,04% (від сирої маси клітини), найбільша кількістьАТФ (0,2-0,5%) міститься у скелетних м'язах.

У клітині молекула АТФ витрачається протягом однієї хвилини після її утворення. У людини кількість АТФ, що дорівнює масі тіла, утворюється та руйнується кожні 24 години.

АТФ – мононуклеотид, що складається із залишків азотистої основи (аденіну), рибози та трьох залишків фосфорної кислоти. Оскільки АТФ містить не один, а три залишки фосфорної кислоти, вона відноситься до рибонуклеозидтрифосфатам.

Більшість видів робіт, які у клітинах, використовується енергія гідролізу АТФ.

При цьому при відщепленні кінцевого залишку фосфорної кислоти АТФ перетворюється на АДФ (аденозиндифосфорну кислоту), при відщепленні другого залишку фосфорної кислоти – в АМФ (аденозинмонофосфорну кислоту).

Вихід вільної енергії при відщепленні як кінцевого, і другого залишків фосфорної кислоти становить близько 30,6 кДж/моль. Відщеплення третьої фосфатної групи супроводжується виділенням лише 13,8 кДж/моль.

Зв'язки між кінцевим та другим, другим та першим залишками фосфорної кислоти називаються макроергічні(високоенергетичними).

Запаси АТФ постійно поповнюються.

Біологічні функції

У клітинах всіх організмів синтез АТФ відбувається у процесі фосфорилювання, тобто. приєднання фосфорної кислотидо АДФ. Фосфорилювання відбувається з різною інтенсивністю при диханні (мітохондрії), гліколізі (цитоплазма), фотосинтезі (хлоропласти).

АТФ є основною сполучною ланкою між процесами, що супроводжуються виділенням і накопиченням енергії, і процесами, що протікають із витратами енергії.

Крім цього, АТФ поряд з іншими рибонуклеозидтрифосфатами (ГТФ, ЦТФ, УТФ) є субстратом для синтезу РНК.

Крім АТФ, є й інші молекули з макроергічними зв'язками – УТФ (урідінтрифосфорна кислота), ГТФ (гуанозинтрифосфорна кислота), ЦТФ (цитидинтрифосфорна кислота), енергія яких використовується для біосинтезу білка (ГТФ), полісахаридів (ТФ). Але вони утворюються з допомогою енергії АТФ.

Крім мононуклеотидів, важливу рольу реакціях обміну речовин відіграють динуклеотиди (НАД+, НАДФ+, ФАД), що належать до групи коферментів (органічні молекули, що зберігають зв'язок із ферментом лише під час реакції).

НАД+ (нікотинамідаденіндінуклеотид), НАДФ+ (нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат) – динуклеотиди, що мають у своєму складі дві азотисті основи – аденін та амід нікотинової кислоти– похідне вітаміну РР), два залишки рибози та два залишки фосфорної кислоти (рис. .). Якщо АТФ - універсальне джерело енергії, то НАД+ та НАДФ+ – універсальні акцептори,а їх відновлені форми – НАДНі НАДФН – універсальні донори відновлювальних еквівалентів (двох електронів та одного протона).

Атом азоту, що входить до складу залишку аміду нікотинової кислоти, чотиривалентний і несе позитивний заряд ( НАД+). Ця азотна підстава легко приєднує два електрони і один протон (тобто.

відновлюється) у тих реакціях, у яких за участю ферментів дегідрогеназ від субстрату відриваються два атоми водню (другий протон йде в розчин):

Субстрат-Н2 + НАД + субстрат + НАДН + Н +

У зворотних реакціяхферменти, окислюючи НАДНабо НАДФН, відновлюють субстрати, приєднуючи до них атоми водню (другий протон надходить із розчину).

ФАД – флавінаденіндинуклеотид- похідне вітаміну В2 (рибофлавіну) також є кофактором дегідрогеназ, але ФАДприєднує два протони і два електрони, відновлюючись до ФАДН2.

⇐ Попередня1234567

Нуклеозидциклофосфати (цАМФ та цГМФ) як вторинні посередники у регуляції метаболізму клітини.

До нуклеозидциклофосфатів належать нуклеотиди, у яких одна молекула фосфорної кислоти етерифікує одночасно дві гідроксильні групи вуглеводного залишку.

Практично у всіх клітинах присутні два нуклеозидциклофосфати - аденозин-3',5'-циклофосфат (cAMP) і гуанозин-3',5'-циклофосфат (cGMP). Вони є вторинними посередниками(месенджерами) у передачі гормонального сигналу в клітину.

6. Будова динуклеотидів: ФАД, НАД+, його фосфату НАДФ+.

Їх участь в окисно-відновних реакціях.

Найбільш важливими представниками цієї групи сполук є нікотинамідаденіндінуклеотид (NAD, або в російській літературі НАД) та його фосфат (NADP, або НАДФ). Ці сполуки виконують важливу роль коферментів у здійсненні багатьох окисно-відновних реакцій.

Відповідно до цього вони можуть існувати як в окисленій (НАД+, НАДФ+), так і відновленій (НАДН, НАДФН) формі.

Структурним фрагментом НАД+ та НАДФ+ є нікотинамідний залишок у вигляді піридинієвого катіону. У складі НАДН та НАДФН цей фрагмент перетворюється на залишок 1,4-дигідропіридину.

У результаті біологічного дегідрування субстрат втрачає два атоми водню, тобто.

два протони і два електрони (2Н+, 2е) або протон і гідрид-іон (Н+ та Н-). Кофермент НАД+ зазвичай розглядається як акцептор гідрид-іону Н- (хоча остаточно не встановлено, чи відбувається перенесення атома водню до цього коферменту одночасно з перенесенням електрона або ці процеси протікають окремо).

В результаті відновлення шляхом приєднання гідрид-іону до НАД+ піридінієве кільце перетворюється на 1,4-дигідропіридиновий фрагмент.

Цей процес оборотний.

У реакції окислення ароматичний піридінієвий цикл перетворюється на неароматичний 1,4-дигідропіридиновий цикл. У зв'язку із втратою ароматичності зростає енергія НАДН порівняно з НАД+. У такий спосіб НАДН запасає енергію, яка потім витрачається в інших біохімічних процесахвимагають енергетичних витрат.

Типовими прикладами біохімічних реакцій за участю НАД+ є окислення спиртових груп на альдегідні (наприклад, перетворення етанолу на етаналь), а за участю НАДН — відновлення карбонільних груп на спиртові (перетворення піровиноградної кислоти на молочну).

Реакція окислення етанолу за участю коферменту НАД+:

У результаті окислення, субстрат втрачає два атома водню, тобто.

два протони та два електрони. Кофермент НАД+, прийнявши два електрони і протон відновлюється до НАДН, при цьому порушується ароматичність. Ця реакція оборотна.

При переході окисленої форми коферменту у відновлену відбувається накопичення енергії, що виділяється при окисленні субстрату. Накопичена відновленою формою енергія потім витрачається в інших ендергонічних процесах за участю цих коферментів.

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.

ФАД може бути відновлений до ФАДH2, при цьому він приймає два атоми водню.

Молекула ФАДH2 є переносником енергії, і відновлений кофермент може бути використаний як субстрат реакції окислювального фосфорилювання в мітохондрії.

Молекула ФАДH2 окислюється у ФАД, у своїй виділяється енергія, еквівалентна (запасаемая у вигляді) двом молям ATФ.

Основне джерело відновленого ФАД у еукаріотів – цикл Кребса та β-окислення ліпідів. У циклі Кребса ФАД є простетичною групою ферменту сукцинатдегідрогенази, яка окислює сукцинат до фумарату, в -окисленні ліпідів ФАД є коферментом ацил-CoA дегідрогенази.

ФАД утворюється з рибофлавіну, багато оксидоредуктази, звані флавопротеїни, для своєї роботи використовують ФАД як простетичну групу в реакціях перенесення електронів.

Первинна структура нуклеїнових кислот: нуклеотидний склад РНК та ДНК, фосфодіефірний зв'язок. Гідроліз нуклеїнових кислот.

У полінуклеотидних ланцюгах нуклеотидні ланки пов'язані через фосфатну групу. Фосфатна група утворює два складноефірні зв'язки: із С-3′ попереднього та із С-5′ наступного нуклеотидних ланок (рис. 1). Каркас ланцюга складається з пентозних і фосфатних залишків, що чергуються, а гетероциклічні основи є «бічними» групами, приєднаними до пентозних залишків.

Нуклеотид із вільною 5′-ОН групою називають 5′-кінцевим, а нуклеотид із вільною З′-ОН групою — З′-кінцевим.

Мал. 1. Загальний принципбудови полінуклеотидного ланцюга

На малюнку 2 наведено будову довільної ділянки ланцюга ДНК, що включає чотири нуклеїнові основи. Легко уявити, скільки поєднань можна отримати шляхом варіювання послідовності чотирьох нуклеотидних залишків.

Принцип побудови ланцюга РНК такий самий, як і ДНК, з двома винятками: пентозним залишком в РНК служить D-рибоза, а наборі гетероциклічних основ використовується не тимин, а урацил.

Первинна структура нуклеїнових кислот визначається послідовністю нуклеотидних ланок, пов'язаних ковалентними зв'язками в безперервний ланцюг полінуклеотиду.

Для зручності запису первинної структури є кілька методів скорочень.

Один із них полягає у використанні раніше наведених скорочених назв нуклеозидів. Наприклад, показаний на рис. 2 фрагмент ланцюга ДНК може бути записаний, як d(ApCpGpTp…) або d(A-C-G-T…). Часто букву d опускають, якщо очевидно, що йдетьсяпро ДНК.

7. Будова ферменту.

Первинна структура ділянки ланцюга ДНК

Важливою характеристикою нуклеїнових кислот є нуклеотидний склад, тобто набір і кількісне відношення нуклеотидних компонентів. Нуклеотидний склад встановлюють, як правило, шляхом дослідження продуктів гідролітичного розщеплення нуклеїнових кислот.

ДНК та РНК розрізняються поведінкою в умовах лужного та кислотного гідролізу.

ДНК стійкі до гідролізу у лужному середовищі. РНК легко гідролізуються в м'яких умову лужному середовищі до нуклеотидів, які, у свою чергу, здатні в лужному середовищі відщеплювати залишок фосфорної кислоти з утворенням нуклеозидів. Нуклеозиди в кислому середовищі гідролізуються до гетероциклічних основ та вуглеводів.

Поняття про вторинну структуру ДНК. Комплементарність нуклеїнових основ. Водневі зв'язки у комплементарних парах нуклеїнових основ.

Під вторинною структурою розуміють просторову організацію полінуклеотидного ланцюга.

Згідно моделі Уотсона-Кріка молекула ДНК складається з двох полінуклеотидних ланцюгів, правозакручених навколо загальної осііз заснуванням подвійний спіралі. Пуринові та піримідинові основи спрямовані всередину спіралі. між пуриновою основоюодного ланцюга та піримідиновою основою іншого ланцюга виникають водневі зв'язки. Ці основи складають комплементарні пари.

Водневі зв'язки утворюються між аміногрупою однієї основи та карбонільною групою іншого -NH…O=C-, а також між амідним та імінним атомами азоту –NH…N.

Наприклад, як показано нижче, між аденіном і тиміном утворюються два водневі зв'язки, і ці основи складають комплементарну пару, т.е.

е. аденіну в одному ланцюгу буде відповідати тимін в іншому ланцюгу. Іншу пару комплементарних основ становлять гуанін та цитозин, між якими виникають три водневі зв'язки.

Водневі зв'язки між комплементарними основами — один із видів взаємодій, що стабілізують подвійну спіраль. Два ланцюги ДНК, що утворюють подвійну спіраль, не ідентичні, але комплементарні між собою.

Це означає, що первинна структура, тобто. нуклеотидна послідовність одного ланцюга визначає первинну структуру другого ланцюга (рис. 3).

Мал. 3. Комплементарність полінуклеотидних ланцюгів у подвійній спіралі ДНК

Комплементарність ланцюгів і послідовність ланок складають хімічну основу найважливішої функціїДНК - зберігання та передачі спадкової інформації.

У стабілізації молекули ДНК поряд з водневими зв'язками, що діють упоперек спіралі, велику роль грають міжмолекулярні взаємодії, спрямовані вздовж спіралі між сусідніми просторово зближеними азотистими основами.

Оскільки ці взаємодії спрямовані вздовж стопки азотистих основ молекули ДНК, їх називають стекінг-взаємодіями. Таким чином, взаємодії азотистих основ між собою скріплюють подвійну спіраль молекули ДНК і вздовж і поперек її осі.

Сильне стекінг-взаємодія завжди посилює водневі зв'язки між основами, сприяючи ущільненню спіралі.

Внаслідок цього молекули води з навколишнього розчину зв'язуються в основному з пентозофосфатним кістяком ДНК, полярні групи якого знаходяться на поверхні спіралі. При ослабленні стекінг-взаємодії молекули води, проникаючи всередину спіралі, конкурентно взаємодіють з полярними групами основ, ініціюють дестабілізацію і сприяють подальшому розпаду подвійної спіралі. Все це свідчить про динамічність вторинної структури ДНК під впливом компонентів навколишнього розчину.

4. Вторинна структура молекули РНК

9. Лікарські засоби на основі модифікованих нуклеїнових основ (фторурацил, меркаптопурин): структура та механізм дії.

Як лікарських засобівв онкології використовують синтетичні похідні піримідинового та пуринового рядів, за будовою схожі на природні метаболіти (в даному випадку - на нуклеїнові основи), але не повністю їм ідентичні, тобто природні метаболіти.

є антиметаболітами. Наприклад, 5-фторурацил виступає в ролі антагоніста урацилу і тиміну, 6-меркаптопурин - аденіну.

Конкуруючи з метаболітами, вони порушують синтез нуклеїнових кислот в організмі різних етапах.

Дегідрогеназиє ензими класу оксидоредуктаз, які каталізують реакції відщеплення водню (тобто протонів та електронів) від субстрату, який є окислювачем, і транспортують його на інший субстрат, який відновлюється.

Залежно від хімічної природиакцептора, з яким взаємодіють дегідрогенази, їх ділять на кілька груп:

1. Анаеробні дегідрогенази, що каталізують реакції, в яких акцептором водню є сполука, яка відрізняється від кисню.
2. Аеробні дегідрогенази, які каталізують реакції, де акцептором водню може бути кисень (оксидази) або інший акцептор. Аеробні дегідрогенази відносяться до флавопротеїнів, продукт реакції - перекис водню.
3. Дегідрогенази, які забезпечують транспортування електронів від субстрату до акцептора електронів. До цієї групи дегідрогеназ належать цитохроми дихального ланцюга мітохондрій.
4. Дегідрогенази, які каталізують пряме введення в молекулу субстрату окислюється, 1 або 2 атомів кисню. Такі дегідрогенази отримали назву оксигенази.

Функцію первинних акцепторів атомів водню, що відщеплюються від відповідних субстратів, виконують дегідрогенази 2 типів:

• піридинзалежні дегідрогенази- містять коферменти нікотинамід (НАД+) або нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат (НАДФ+).
• флавінзалежні дегідрогенази, простетичною групою яких є флавінаденіндинуклеотид (ФАД) або флавінмононуклеотид (ФМН)

Коферменти НАДФ+ (або НАД+) з апоферментом пов'язані неміцно і тому можуть у клітині перебувати як у пов'язаному з апоферментом стані, так і бути відокремленими від білкової частини.

Піридінзалежні дегідрогенази відносяться до анаеробного типу- водорозчинні ферменти, що окислюють полярні субстрати. Реакції, що каталізується піридинзалежними дегідрогеназами, загальному виглядінаведені у таких рівняннях:

SH2 + НАДФ + → S + НАДФН + Н +

SH2 + НАД + → S + НАДН + Н +

Робочою структурою у молекулі НАД + або НАДФ +є піридинове кільце нікотинамід, який приєднує в ході ферментативної реакції один атом водню та один електрон (гідрид-іон), а другий протон надходить у реакційне середовище. Піридінзалежні дегідрогенази дуже поширені в живих клітинах. Вони відщеплюють протони та електрони від багатьох субстратів, відновлюючи НАД+ або НАДФ+ та передаючи надалі відновлювальні еквіваленти на інші акцептори. НАД-залежні дегідрогенази головним чином каталізують окислювально-відновні реакції окисних шляхів метаболізму - гліколізу, циклу Кребса, β-окислення жирних кислот, дихального ланцюга мітохондрій та ін. НАД є головним джерелом електронів для ланцюга переносу електронів. НАДФ використовується головним чином у процесах відновного синтезу (у синтезі жирних кислот та стероїдів).

Флавінзалежні дегідрогенази- флавопротеїни, простетичними групами в яких ФАД або ФМН - похідні вітаміну В2, які міцно (ковалентно) пов'язані з апоферментом. Дані дегідрогенази - мембранозв'язані ферменти, що окислюють неполярні та малополярні субстрати. Робочою частиною молекули ФАД або ФМН, яка бере участь в окисно-відновних реакціях, є ізоалоксазинове кільце рибофлавіну, який акцептує два атоми водню (2Н++2е-) від субстрату.

Загальне рівнянняреакції за участю флавінзалежних дегідрогеназ виглядає так:

SH2 + ФМН → S + ФМН-Н2

SH2 + ФАД+ → S + ФАДН2

У процесах біологічного окислення дані ферменти грають роль як анаеробних, і аеробних дегидрогеназ. До, анаеробних дегідрогеназ належить НАДН-дегідрогеназу, ФМН-залежний фермент, який передає електрони від НАДН на більш електропозитивні компоненти дихального ланцюга мітохондрій. Інші дегідрогенази (ФАД-залежні) переносять електрони безпосередньо від субстрату на дихальний ланцюг (наприклад, сукцинатдегідрогеназу, ацил-КоА-дегідрогеназу). Транспортування електронів від флавопротеїнів до цитохромоксидази в дихальному ланцюгу забезпечують цитохроми, які, крім цитохромоксидази, за класифікацією як анаеробні дегідрогенази. Цитохроми - являють собою залізовмісні протеїни мітохондрій - гемпротеїни, які за рахунок зворотної зміни валентності гемінового заліза виконують функцію транспортування електронів в аеробних клітинах безпосередньо в ланцюгах біологічного окислення: цитохром (Fe3 +) + е → цитохром (Fe2 +).

До складу дихального ланцюга мітохондрій входять цитохроми b, с1, с, а і а3 (цитохромоксидаза). Крім дихального ланцюга, цитохроми містяться в ендоплазматичному ретикулумі (450 та b5). До аеробних флавінзалежних дегідрогеназ належать оксидази L-амінокислот, ксантиноксидаза та ін.

Дегідрогенази, що каталізують включення одного або двох атомів кисню в молекулу субстрату, отримали назву оксигенази. Залежно кількості атомів кисню, які взаємодіють із субстратом, оксигенази ділять на 2 групи:

• Діоксигенази
• Монооксигенази

Діоксигеназикаталізують приєднує в молекулу субстрату 2 атомів кисню: S + O2 → SO2. Це, зокрема, негемові залізовмісні ферменти, що каталізують реакції синтезу гомогентизинової кислоти та її окислення на шляху катаболізму тирозину. Залізовмісна ліпооксигеназа каталізує включення О2 в арахідонову кислоту, Першу реакцію в процесі синтезу лейкотрієнів Пролін- та лізіндіоксигенази каталізують реакції гідроксилювання залишків лізину та проліну в проколагені. Монооксигенази каталізують приєднання до субстрату лише один із атомів молекули кисню. При цьому другий атом кисню відновлюється до води:

SH + О2 + НАДФН + Н +

SОН + Н2О + НАДФ +

До монооксигеназналежать ферменти, які беруть участь в обміні речовин багатьох лікарських субстанцій шляхом їх гідроксилювання. Ці ферменти мають локалізацію переважно у мікросомальній фракції печінки, надниркових залоз, статевих залоз та інших тканин. Оскільки найчастіше субстрат у монооксигеназних реакціях гідроксилюється, цю групуЕнзим також називають гідроксилази.

Монооксигенази каталізують реакції гідроксилювання холестерину (стероїдів) та перетворення їх на біологічно активні субстанції, у тому числі – статеві гормони, гормони надниркових залоз, активні метаболіти вітаміну D – кальцитріол, а також реакції детоксикації шляхом гідроксилювання ряду токсичних речовин, лікарських засобів та продуктів їх перетворення для організму. Монооксигеназна мембранна система ендоплазматичного ретикулуму гепатоцитів містить НАДФН + Н+, флавопротеїни з кофактором ФАД, протеїн (адренотоксин), що містить негемове залізо, та гемпротеїн - цитохром Р450. В результаті гідроксилювання неполярних гідрофобних субстанцій підвищується їхня гідрофільність, що сприяє інактивації біологічно активних речовинабо знешкодження токсичних субстанцій та екскреції їх з організму. Деякі лікарські субстанції, такі як фенобарбітал, мають здатність індукувати синтез мікросомальних ферментів і цитохрому Р450.

Існують монооксигенази, які містять цитохрому Р450. До них відносяться ферменти печінки, які каталізують реакції гідроксилювання фенілаланіну, тирозину, триптофану.

Корисно знати

• D-димер – маркер фібринолізу (при вагітності – норма, підвищення – при тромбозах, ХСН, окологічних процесах)

Ферменти, як і білки, поділяються на 2 групи: простіі складні. Прості цілком і повністю складаються з амінокислот і при гідролізі утворюють виключно амінокислоти. Їхня просторова організація обмежена третинною структурою. Це в основному ферменти ШКТ: пепсин, трипсин, лізацим, фосфатаза. Складні ферменти, крім білкової частини, містять і небілкові компоненти. Ці небілкові компоненти відрізняються за міцністю зв'язування з білковою частиною (алоферментом). Якщо константа дисоціації складного ферменту настільки мала, що в розчині всі поліпептидні ланцюги виявляються пов'язаними зі своїми небілковими компонентами і не поділяються при виділенні та очищенні, то небілковий компонент називається простетичною групою і сприймається як інтегральна частина молекули ферменту.

Під коферментом розуміють додаткову групу, що легко відокремлюється від алоферменту при дисоціації. Між алоферментом та найпростішою групоюіснує ковалентний зв'язок, досить складний. Між алофермнтом та коферментом існує нековалентний зв'язок (водневі або електростатичні взаємодії). Типовими представникамикоферментів є:

В 1 - тіамін; пірофосфат (він містить)

2 - рибофлавін; ФАД, ФНК

РР - НАД, НАДФ

Н – біотин; біозитин

6 - піридоксин; піридоксальфосфат

Пантотенова кислота: коензим А

Багато двовалентних металів (Cu, Fe, Mn, Mg) теж виконують роль кофакторів, хоча і не відносяться ні до коферментів, ні до простетичних груп. Метали входять до складу активного центру чи стабілізують оптимальний варіантструктури активного центру.

МЕТАЛИФЕРМЕНТИ

Fe, Feгемоглобін, каталаза, пероксидаза

Cu, Cuцитохромоксидаза

ZnДНК – полімераза, дегідрогеназа

Mgгексокіназа

Mnаргіназа

Seглутатіонредуктаза

Кофакторну функцію можуть виконувати АТФ, молочна кислота, т - РНК. Слід зазначити одну відмінну особливістьдвокомпонентних ферментів, що полягає в тому, що ні кофактор (кофермент або простетична група), ні алофермент окремо каталітичної активності не виявляють, і тільки їх об'єднання в єдине ціле, що протікає відповідно до програми їх тривимірної організації, забезпечує швидке протікання хімічних реакцій.

Будова НАД та НАДФ.

НАД та НАДФ є коферментами піридинзалежних дегідрогеназ.

НІКОТИНАМІДАДЕНІНДИНУКЛЕОТИД.

НІКОТИНАМІДАДЕНІНДИНУКЛЕОАМІДФОСФАТ (НАДФ)

Здатність НАД і НАДФ відігравати роль точного переносника водню пов'язана з наявністю в їхньому структу –

ре аміду нікотинової кислоти.

У клітинах НАД – залежні дегідрогенази беруть участь

у процесах перенесення електронів від субстрату до Про.

НАДФ – залежні дегідрогенази відіграють роль у процесі –

сах біосинтезу. Тому коферменти НАД та НАДФ

відрізняються за внутрішньоклітинною локалізації: НАД

концентрується в мітохондріях, а більшість НАДФ

знаходиться у цитоплазмі.

Будова ФАД та ФМН.

ФАД та ФМН є простетичними групами флавінових ферментів. Вони дуже міцно, на відміну НАД і НАДФ, приєднуються до алоферменту.

ФЛАВІНМОНОНУКЛЕОТІД (ФМН).

ФЛАВІНАЦЕТИЛДИНУКЛЕОТІД.

Активною частиною молекули ФАД та ФМН є ізоаллоксадинове кільце рибофлавін, до атомів азоту якого можуть приєднатися 2 атоми водню.

Назва вітаміну PP дано від італійського виразу preventive pellagra- Запобігає пелагру.

Джерела

Хорошим джерелом є печінка, м'ясо, риба, бобові, гречка, чорний хліб. У молоці та яйцях вітаміну мало. Також синтезується в організмі з триптофану – одна з 60 молекул триптофану перетворюється на одну молекулу вітаміну.

Добова потреба

Будова

Вітамін існує у вигляді нікотинової кислоти або нікотинаміду.

Дві форми вітаміну РР

Його коферментними формами є нікотинамідаденіндінуклеотид(НАД) та фосфорильована по рибозі форма – нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат(Надф).

Будова окислених форм НАД та НАДФ

Біохімічні функції

Перенесення гідрид-іонів Н – (атом водню та електрон) в окислювально-відновних реакціях.

Механізм участі НАД та НАДФ у біохімічної реакції

Завдяки перенесенню гідрид-іону вітамін забезпечує наступні завдання:

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

• при синтезі та окисленні карбонових кислот,
• при синтезі холестеролу,
• обміну глутамінової кислоти та інших амінокислот,
• обміну вуглеводів: пентозофосфатний шлях, гліколіз,
• окисного декарбоксилювання піровиноградної кислоти,

Приклад біохімічної реакції за участю НАД

2. НАДН виконує регулюючуфункцію, оскільки є інгібітором деяких реакцій окиснення, наприклад, циклі трикарбонових кислот.

3. Захист спадкової інформації– НАД є субстратом полі-АДФ-рибозилювання у процесі зшивання хромосомних розривів та репарації ДНК.

4. Захист від вільних радикалівНАДФН є необхідним компонентом антиоксидантної системи клітини.

5. НАДФН бере участь у реакціях

• ресинтеза тетрагідрофолієвоїкислоти (кофермент вітаміну B9) з дигідрофолієвої після синтезу тимідилмонофосфату
• відновлення білка тіоредоксинупри синтезі дезоксирибонуклеотидів,
• для активації "харчового" вітаміну К або відновлення тіоредоксинупісля реактивації вітаміну До.

Гіповітаміноз B3

Причина

Харчова недостатність ніацину та триптофану. Синдром Хартнупа.

Клінічна картина

Виявляється захворюванням пелагра (італ.: pelle agra– шорстка шкіра) як синдром трьох Д:

• деменція(нервові та психічні розлади, недоумство),
• дерматити(фотодерматити),
• діарея(Слабкість, розлад травлення, втрата апетиту).

За відсутності лікування захворювання закінчується летально. У дітей при гіповітамінозі спостерігається уповільнення росту, схуднення, анемія.

У 1912-1216 рр. у США. кількість хворих на пелагру становила 100 тисяч чоловік на рік, з них близько 10 тисяч помирало. Причиною була відсутність тваринних продуктів харчування, в основному люди харчувалися кукурудзою і сорго, які бідні на триптофан і містять незасвоюваний зв'язаний ніацин.
Цікаво, що в індіанців Південної АмерикиУ яких з давніх часів основу харчування складає кукурудза, пелагра не зустрічається. Причиною такого феномену є те, що вони відварюють кукурудзу вапняної води, при цьому ніацин вивільняється з нерозчинного комплексу. Європейці, взявши в індіанців кукурудзу, не потрудилися також запозичити рецепти.

Антивітаміни

Похідне ізонікотинової кислоти ізоніазид, що використовується для лікування туберкульозу Механізм дії точно не з'ясований, але за однією з гіпотез – заміна нікотинової кислоти в реакціях синтезу нікотинамідаденін-динуклеотиду ( ізо-НАД замість НАД). В результаті порушується перебіг окисно-відновних реакцій і пригнічується синтез міколевої кислоти, структурного елементаклітинної стінки мікобактерій туберкульозу