сложные органические соединения называемые коферментами ; иногда для каталитической активности необходимо наличие тех и других. Кофакторы, как правило, термостабильны, тогда как большинство ферментов при нагревании инактивируется. Связывание кофакторов с ферментами характеризуется разной степенью сродства. Существуют кофакторы, ковалентно связанные с белком. Природный комплекс фермента с кофактором называют холоферментом , а неактивный белок, остающийся после удаления кофактора – апоферментом .
Ниже перечислены некоторые ферменты, для которых кофакторами служат указанные ионы металлов.
Zn2+ Сu2+ (Cu+ ) Алкогольдегидрогеназа Тирозиназа Карбоангидраза Цитохромоксидаза Карбоксипептидаза Mg2+ К+ Фосфогидролазы Пируватфосфокиназа Фосфотрансферазы (требует также присутствия ионов Mg2+ ) Mn2+ Na+ Аргиназа АТФаза плазматической Фосфотрансферзы мембраны (требует также Fe2+ или Fe3+ присутствие ионов К+ и Mg2+ ) Цитохромы Пероксидаза Каталаза Ферредоксин
У таких ферментов ион металла выполняет какую-нибудь одну из двух возможных функций. Он может служить мостиком, связывающим фермент с субстратом в результате образования координационного комплекса, или он может непосредственно выполнять каталитическую функцию. Считается, например, что у каталазы - фермента, катализирующего разложение перекиси водорода, - атом железа играет роль каталитического центра. Некоторой способностью разлагать перекись водорода обладают даже простые соли железа, присутствие ферментного белка во много раз усиливает эту способность.
9.5. Классификация коферментов
Коферменты классифицируются по химической природе: витаминные, витаминоподобные, невитаминные, и по механизму действия: переносчики атомов водорода, электронов, протонов и отдельных химических групп.
Коферменты переносчики атомов водорода, электронов и протонов
Невитаминные коферменты
Гем – входит в состав гемсодержащих ферментов: цитохромов (ферменты тканевого дыхания и микросомального окисления), ферментов каталазы и пероксидазы. Структуру гема составляет суперкольцо протопорфирина IХ, которое состоит из 4 пирольних колец, в центре протопорфиринового ядра находится атом Fe2+ , благодаря его наличию, ферменты, содержащие гем, способны транспортировать электроны. При этом железо переходит из двухвалентной формы в трехвалентную форму и наоборот.
гем
Глютатион (G-SH) – трипептид, состоит из остатков глютамата, цистеина и глицина (гамма-глютаминил-цистеинил-глицин) транспортирует атомы водорода. Имеет в своем составе свободную SH -гpyппy цистеина, за счет которой осуществляется перенос атомов водорода или идет присоединение субстратов: 2GSH ↔ GS-SG .
Биологическая роль глютатиона в качестве кофермента состоит в том, что он функционирует в составе ферментов глютатионпероксидазы и глютатионредуктазы (антиоксидантных ферментов), глютатион- S - трансферазы, способствует обезвреживанию токсических веществ.
глютатион
Витаминоподобные коферменты
Убихинон (коэнзим Q) – липидорастворимый хинон с изопреноидной боковой цепью. Транспортирует атомы водорода и электроны. Входит в состав дыхательной цепи митохондрий.
убихинон
Липоевая кислота принимает участие в реакциях окислительного декарбоксилирования а-кетокислот.
липоевая кислота
Витаминные коферменты
5-дезоксиаденозил-кобаламин образуется из витамина B12 в митохондриях. Биологичская роль – внутримолекулярный перенос атомов водорода. Входит в состав фермента метилмалонин- КоА -мутазы, который превращает метилмалонил- КоА в сукцинат.
Аскорбиновая кислота (витамин С). Биохимические свойства аскорбиновой кислоты (АК) связаны с ее способностью вступать в окислительно-восстановительные реакции. АК принимает участие в переносе атомов водорода и электронов. АК в качестве кофактора участвует в реакции гидроксилирования: гидроксилирование дофамина в норадреналин; парагидроксифенилпирувата в гомогентизиновую кислоту; триптамина в 5- окситриптамин; пролина в гидроксипролин и лизина в гидроксилизин в коллагеновых белках (является кофактором пролилгидроксидазы); гидроксилирование γ-бутиробетаина в карнитин; гидроксилирование кортикостероидов (наибольшая концентрация АК определяется в надпочечниках).
Антиоксидантные функции. Взаимодействие со свободными радикалами. АК легко взаимодействует с супероксидным радикалом, превращаясь в дегидроаскорбиновую кислоту; АК катализирует высвобождение иона Fe2+ из ферритина (последний выполняет роль депо железа в организме).
Ферритин – Fe3+ +AK+2H+ → ферритин+Fe2+ +аскорбат-радикал
Никотинамидные коферменты: это производные витамина PP, которые используются ферментами – оксидоредуктазами. Наиболее известными являются НАД (никотинамидадениндинуклеотид) и НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат):
