Fermentai, kaip ir baltymai, skirstomi į 2 grupes: paprastas Ir kompleksas. Paprastieji susideda vien iš aminorūgščių ir hidrolizės metu susidaro tik aminorūgštys, kurių erdvinę struktūrą riboja tretinė struktūra. Tai daugiausia virškinamojo trakto fermentai: pepsinas, tripsinas, lizacimas, fosfatazė. Kompleksiniuose fermentuose, be baltyminės dalies, yra ir nebaltyminių komponentų.Šie nebaltyminiai komponentai skiriasi prisijungimo prie baltyminės dalies (alofermento) stiprumu. Jei kompleksinio fermento disociacijos konstanta yra tokia maža, kad tirpale visos polipeptidinės grandinės yra susietos su savo nebaltyminiais komponentais ir išskyrimo bei gryninimo metu neatskiriamos, tai nebaltyminis komponentas vadinamas protezų grupė ir yra laikomas neatskiriama fermento molekulės dalimi.

Pagal kofermentas suprasti papildomą grupę, kuri disociacijos metu lengvai atskiriama nuo alofermento. Tarp alofermento ir paprasčiausios grupės yra gana sudėtingas kovalentinis ryšys. Tarp alofermento ir kofermento yra nekovalentinis ryšys (vandenilio arba elektrostatinės sąveikos). Tipiški kofermentų atstovai yra:

B1 - tiaminas; pirofosfatas (jame yra B)

B 2 - riboflavinas; FAD, FNK

PP – NAD, NADP

H – biotinas; biositinas

B6 - piridoksinas; piridoksalio fosfatas

Pantoteno rūgštis: kofermentas A

Daugelis dvivalenčių metalų (Cu, Fe, Mn, Mg) taip pat veikia kaip kofaktoriai, nors jie nėra nei kofermentai, nei protezinės grupės. Metalai yra aktyvaus centro dalis arba stabilizuoja optimalią aktyvaus centro struktūrą.

METALAIFERMENTAI

Fe, fehemoglobinas, katalazė, peroksidazė

Cu, Cu citochromo oksidazė

ZnDNR – polimerazė, dehidrogenazė

Mgeksokinazė

Mnarginazė

Seglutationo reduktazė

ATP, pieno rūgštis ir tRNR taip pat gali atlikti kofaktoriaus funkciją. Reikėtų pažymėti vieną išskirtinį dviejų komponentų fermentų bruožą – nei kofaktorius (kofermentas arba protezų grupė), nei alofermentas atskirai nepasižymi kataliziniu aktyvumu, o tik integruojasi į vieną visumą, vykstant pagal jų trijų programą. -dimensinė organizacija, užtikrina greitą cheminių reakcijų atsiradimą.

NAD ir NADP struktūra.

NAD ir NADP yra nuo piridino priklausomų dehidrogenazių kofermentai.

NIKOTINAMIDAS ADNINE DINE NUKLOTIDAS.

NIKOTINAMIDO ADNINO DINE NUKLEOAMIDO FOSFATAS (NADP)

NAD ir NADP gebėjimas atlikti tikslaus vandenilio nešiklio vaidmenį yra susijęs su buvimu jų struktūroje -

nikotino rūgšties reamidas.

Ląstelėse dalyvauja nuo NAD priklausomos dehidrogenazės

elektronų pernešimo iš substrato į O procesuose.

Nuo NADP priklausomos dehidrogenazės vaidina svarbų vaidmenį šiame procese -

sah biosintezė. Todėl kofermentai NAD ir NADP

skiriasi tarpląsteline lokalizacija: NAD

sutelkta mitochondrijose ir daugumoje NADP

yra citoplazmoje.

FAD ir FMN struktūra.

FAD ir FMN yra protezinės flavino fermentų grupės. Skirtingai nei NAD ir NADP, jie yra labai tvirtai prijungti prie alofermento.

FLAVINO MONONUKLEOTIDAS (FMN).

FLAVINACETYLDINUKLEOTIDAS.

Aktyvioji FAD ir FMN molekulės dalis yra izoaloksadino žiedo riboflavinas, prie kurio azoto atomų gali būti prijungti 2 vandenilio atomai.

Nepakankamas niacino kiekis maiste (10-6 pav.) sukelia žmonių ligą, vadinamą pellagra (iš italų kalbos žodžio, reiškiančio „šiurkšti oda“). Pellagra yra paplitusi daugelyje pasaulio vietų, kur žmonės daugiausia maitinasi iš kukurūzų ir valgo mažai mėsos, pieno ar kiaušinių. Pellagros profilaktikai ir gydymui gali būti naudojama ir nikotino rūgštis, ir jos amidenikotinamidas. Kad niekas nesusimąstytų apie galimybę valgyti tabaką kaip šio vitamino šaltinį, nikotino rūgščiai buvo suteiktas kitas (sutartinis) pavadinimas – niacinas.

Nikotinamidas yra dviejų struktūriškai panašių kofermentų - nikotinamido adenino dinukleotido (NAD) ir nikotinamido adenino dinukleotido fosfato (NADP) - komponentas. Šių kofermentų struktūra parodyta Fig. 10-6. NADP skiriasi nuo NAD tuo, kad molekulėje yra fosfato grupė. Šiuos kofermentus galima rasti tiek oksiduotų, tiek redukuotų (NADH ir NADPH) formų. Šių kofermentų nikotinamido komponentas atlieka tarpinio hidrido jono nešiklio vaidmenį, kuris, veikiant specifinėms dehidrogenazėms, fermentiškai atskeliamas nuo substrato molekulės (10-7 pav.). Pavyzdys yra reakcija, katalizuojama malato dehidrogenazės, kuri dehidrogenuoja malatą, paverčiant jį oksaloacetatu; ši reakcija yra vienas iš angliavandenių ir riebalų rūgščių oksidacijos etapų. Malate dehidrogenazė taip pat katalizuoja grįžtamąjį hidrido jonų perkėlimą iš malato į NADH susidarymą; antrasis vandenilio atomas yra atskirtas nuo malato molekulės hidroksilo grupės laisvo jono pavidalu

Yra žinoma daug šio tipo dehidrogenazių, kurių kiekviena turi specifiškumą tam tikram substratui. Kai kurie iš šių fermentų naudoja kitus kaip kofermentus, o kiti gali veikti su bet kuriuo iš šių dviejų kofermentų.

Ryžiai. 10-7. Bendroji lygtis, rodanti, kaip jis veikia kaip kofermentas fermentinėse dehidrogenizacijos reakcijose. Substrato molekulė ir reakcijos produktai paryškinti raudonai. Pavaizduota tik ikotinamido molekulės dalis, likusi dalis žymima R raide.

Daugumoje dehidrogenazių NAD (arba NADP) prie baltyminės fermento dalies prisijungia tik katalizinio ciklo metu, tačiau yra ir fermentų, su kuriais šie kofermentai yra labai glaudžiai susieti ir nuolat yra aktyviajame centre.

Kofermentai katalizinėse reakcijose perneša įvairias atomų, elektronų ar protonų grupes. Kofermentai jungiasi su fermentais:

Kovalentiniai ryšiai;

Joninės jungtys;

Hidrofobinė sąveika ir kt.

Vienas kofermentas gali būti kelių fermentų kofermentas. Daugelis kofermentų yra daugiafunkciniai (pavyzdžiui, NAD, PF). Holofermento specifiškumas priklauso nuo apofermento.

Visi kofermentai skirstomi į dvi dideles grupes: vitamininius ir nevitamininius.

Vitamininės prigimties kofermentai– vitaminų dariniai arba cheminės vitaminų modifikacijos.

1 grupė: tiamino – vitamino B1 dariniai. Jie apima:

tiamino monofosfatas (TMP);

tiamino difosfatas (TDP) arba tiamino pirofosfatas (TPP) arba kokarboksilazė;

Tiamino trifosfatas (TTP).

TPF turi didžiausią biologinę reikšmę. Keto rūgšties dekarboksilazės dalis: PVK, a-ketoglutaro rūgštis. Šis fermentas katalizuoja CO2 pašalinimą.

Kokarboksilazė dalyvauja transketolazės reakcijoje iš pentozės fosfato ciklo.

2 grupė: flavino kofermentai, vitamino B2 dariniai. Jie apima:

- flavino mononukleotidas (FMN);

- flavino adenino dinukleotidas (FAD).

Rebitolis ir izoaloksazinas sudaro vitaminą B2. Vitaminas B2 ir fosforo liekanos sudaro FMN. FMN susijungia su AMP ir sudaro FAD.

[ryžiai. izoaloksazino žiedas yra prijungtas prie rebitolio, rebitolis su fosforu ir fosforas su AMP]

FAD ir FMN yra dehidrogenazių kofermentai. Šie fermentai katalizuoja vandenilio pašalinimą iš substrato, t.y. dalyvauja oksidacijos-redukcijos reakcijose. Pavyzdžiui, SDH – sukcinato dehidrogenazė – katalizuoja gintaro rūgšties virsmą fumaro rūgštimi. Tai nuo FAD priklausomas fermentas. [ryžiai. COOH-CH 2 -CH 2 -COOH® (virš rodyklės - SDH, žemiau - FAD ir FADN 2) COOH-CH=CH-COOH]. Flavino fermentuose (nuo flavino priklausomuose DG) yra FAD, kuris yra pagrindinis protonų ir elektronų šaltinis. Chemijos procese reakcijos FAD virsta FADN 2. Darbinė FAD dalis yra 2-asis izoaloksazino žiedas; cheminio proceso metu Reakcija apima dviejų vandenilio atomų pridėjimą prie azoto ir dvigubų ryšių pertvarkymą žieduose.

3 grupė: pantoteniniai kofermentai, vitamino B3 dariniai- pantoteno rūgštis. Jie yra kofermento A, NS-CoA, dalis. Šis kofermentas A yra aciltransferazių kofermentas, kartu su juo perneša įvairias grupes iš vienos molekulės į kitą.

4 grupė: nikotinamidas, vitamino PP dariniai – nikotinamidas:

Atstovai:

Nikotinamido adenino dinukleotidas (NAD);

Nikotinamido adenino dinukleotido fosfatas (NADP).

Kofermentai NAD ir NADP yra dehidrogenazių (nuo NADP priklausomų fermentų) kofermentai, pavyzdžiui, malatas DH, izocitratas DH, laktatas DH. Dalyvauti dehidrogenavimo procesuose ir redokso reakcijose. Šiuo atveju NAD prideda du protonus ir du elektronus ir susidaro NADH2.

Ryžiai. darbo grupė NAD ir NADP: vitamino PP braižymas, prie kurio prijungtas vienas H atomas ir dėl to vyksta dvigubų jungčių persitvarkymas. Nubraižyta nauja vitamino PP + H + ] konfigūracija

5 grupė: vitamino B6 piridoksino dariniai. [ryžiai. piridoksalis. Piridoksalis + fosforas = piridoksalio fosfatas]

- piridoksinas;

- piridoksalis;

- piridoksaminas.

Šios formos reakcijų metu paverčiamos tarpusavyje. Kai piridoksalis reaguoja su fosforo rūgštimi, gaunamas piridoksalio fosfatas (PP).

PF yra aminotransferazių kofermentas, pernešantis amino grupę iš AA į keto rūgštį - reakcija transaminacija. Vitamino B6 dariniai taip pat yra AA dekarboksilazėse kaip kofermentai.

Nevitamininiai kofermentai- medžiagų, kurios susidaro metabolizmo metu.

1) Nukleotidai– UTF, UDF, TTF ir kt. UDP-gliukozė dalyvauja glikogeno sintezėje. UDP-hialurono rūgštis naudojama įvairių medžiagų neutralizavimui skersinėse reakcijose (gliukuroniltransferazė).

2) Porfirino dariniai(hemas): katalazė, peroksidazė, citochromai ir kt.

3) Peptidai. Glutationas yra tripeptidas (GLU-CIS-GLY), dalyvauja reakcijose ir yra oksidoreduktazių (glutationo peroksidazės, glutationo reduktazės) kofermentas. 2GSH“ (virš rodyklės 2H) G-S-S-G. GSH yra redukuota glutationo forma, o G-S-S-G yra oksiduota forma.

4) Metalo jonai Pavyzdžiui, Zn 2+ yra fermento AlDH (alkoholio dehidrogenazės), Cu 2+ - amilazės, Mg 2+ - ATPazės (pavyzdžiui, miozino ATPazės) dalis.

Gali dalyvauti:

Fermento substrato komplekso prijungimas;

Katalizėje;

Fermento aktyvaus centro optimalios konformacijos stabilizavimas;

Ketvirtinės struktūros stabilizavimas.

NADH – energijos ir gyvybės pagrindas

Įprasta prasme biologinis gyvenimas gali būti apibrėžtas kaip gebėjimas generuoti energiją ląstelėje. Ši energija yra didelės energijos fosfatiniai ryšiai iš cheminių medžiagų, susintetintų organizme. Svarbiausi didelės energijos junginiai yra adenozino trifosfatas (ATP), guanozino trifosfatas (GTP), kreatino fosforo rūgštis, nikotinamido dinukleotido fosfatas (NAD(H) ir NADP(H)), fosforilinti angliavandeniai.

Nikotinamido adenino dinukleotidas (NADH) yra kofermentas, esantis visose gyvose ląstelėse ir yra fermentų, katalizuojančių redokso reakcijas, dehidrogenazės grupės dalis; atlieka elektronų ir vandenilio nešiklio funkciją, kurį gauna iš oksiduojamų medžiagų. Sumažėjusi forma (NADH) gali jas perkelti į kitas medžiagas.

Kaip pagerinti našumą

Kas yra NADH? Daugelis žmonių tai vadina „gyvenimo santrumpa“. Ir tikrai taip. NADH (nikotinamido adenino dinukleotido kofermentas) yra visose gyvose ląstelėse ir yra gyvybiškai svarbus elementas, per kurį ląstelės viduje gaminama energija. NADH dalyvauja ATP (ATP) gamyboje. NAD(H), kaip universali energijos molekulė, skirtingai nei ATP, gali nuolat iškrauti mitochondrijas nuo per didelio laktato kaupimosi, kad iš jo susidarytų piruvatas, stimuliuojant piruvato dehidrogenazės kompleksą, kuris yra jautrus būtent NAD(H). /NAD santykis.

Lėtinio nuovargio sindromas: sutelkite dėmesį į mitochondrijas

Daugybė klinikinių tyrimų parodė NADH vaistų veiksmingumą sergant CFS. Paprastai paros dozė buvo 50 mg. Stipriausias poveikis pasireiškė po 2-4 gydymo savaičių. Nuovargis sumažėjo 37-52 proc. Be to, pagerėjo toks objektyvus kognityvinis parametras kaip dėmesio koncentracija.

NADH gydant lėtinio nuovargio sindromą

NADH (vitamino B3 kofermentas), esantis visose gyvose ląstelėse, yra fermentų, katalizuojančių redokso reakcijas, dehidrogenazės grupės dalis; atlieka elektronų ir vandenilio nešiklio funkciją, kurį gauna iš oksiduojamų medžiagų. Tai atsarginis energijos šaltinis ląstelėse. Jis dalyvauja beveik visose energijos gamybos reakcijose, užtikrindamas ląstelių kvėpavimą. Veikdamas atitinkamus procesus smegenyse, vitamino B3 kofermentas gali užkirsti kelią nervinių ląstelių žūčiai hipoksijos ar su amžiumi susijusių pokyčių metu. Dalyvauja detoksikacijos procesuose kepenyse. Pastaruoju metu buvo nustatytas jo gebėjimas blokuoti laktato dehidrogenazę ir taip apriboti išeminį ir (arba) hipoksinį miokardo pažeidimą. Peroralinio vartojimo veiksmingumo gydant lėtinio nuovargio sindromą tyrimai patvirtino jo aktyvinantį poveikį žmonių būklei.

NADH sporte ir medicinoje: užsienio literatūros apžvalga

Apie NADH (nikotinamido adenino dinukleotido fosfatą) rašėme ankstesniuose straipsniuose. Dabar norime pateikti informaciją iš anglų kalbos šaltinių apie šios medžiagos vaidmenį ir reikšmę energijos apykaitai organizme, jos poveikį nervų sistemai, vaidmenį vystant daugybę patologinių situacijų ir naudojimo perspektyvas medicina ir sportas. (Atsisiųsti monografiją apie NADH).

Herbalife Quickspark CoEnzyme 1 (NADH) ATP energija

Natūrali energija ląstelių lygiu

Quickspark yra bendrovės Herbalife produktas. Tai stabili vitamino B3 kofermento1 forma. Kofermentą1 1906 m. Austrijoje rado mokslininkas, vadinamas profesoriumi George'u Birkmayer. CoEnzyme1 buvo sukurtas medicininiais tikslais ir naudojamas Antrajame pasauliniame kare.

NADH (Enada)

Nikotinamido adenino dinukleotidas (NADH) yra medžiaga, padedanti organizmo fermentams funkcionuoti. NADH vaidina svarbų vaidmenį gaminant energiją ir padeda gaminti L-dopa, kurią organizmas paverčia neurotransmiteriu dopaminu. NADH vertinamas dėl daugelio sąlygų ir gali būti naudingas siekiant pagerinti psichinę funkciją ir atmintį.

Kofermentai FMN (RMM) ir FAD (RAO)

Biologinis flavino fermentų vaidmuo yra tas, kad jie katalizuoja aerobines redokso reakcijas gyvose sistemose, pavyzdžiui, oksiduoja redukuojančius kofermentus – NADH2, NADPH2, pernešančius H2 kvėpavimo grandinėje.

Tiolio kofermentai

Tiolio kofermentai apima acilinimo kofermentą (CoA, CoA, HSCoA), kurio biologinis vaidmuo yra perkelti acilo grupes. Jei CoA perneša acetilą (CH 3 CO–), tada jis vadinamas acetilinimo kofermentu. CoA yra vitamino B3 (pantoteno rūgšties):

Acilo grupės perkeliamos į CoA dėl kofermento A esterio ryšio su tiolio grupe –SH.

Biologinis acetilinimo kofermento vaidmuo yra toks:

1) pagrindinė tarpinio metabolizmo medžiaga, CH 3 CO– grupių nešėja, kurios patenka į Krebso ciklą oksidacijai iki H 2 O ir CO 2 ir energijos gamybai;

2) kofermentas, dalyvaujantis riebalų rūgščių biosintezėje ir skaidyme iki amino rūgščių.

4 SKYRIUS. FIZINĖS IR CHEMINĖS FERMENTŲ SAVYBĖS

Fermentai– tai didelės molekulinės masės junginiai, amfoteriniai elektrolitai, kurių būdingos savybės yra:

Hidrofiliškumas;

Išsūdymas;

denatūravimas;

Koloidinių sistemų savybės;

Optimalus pH;

Optimali temperatūra;

Didelis veiksmų specifiškumas;

Fermentų aktyvinimas ir slopinimas.

Temperatūros įtaka fermentų aktyvumui

Fermentinėms reakcijoms galioja Vant Hoffo taisyklė: temperatūrai pakilus 10 °C, reakcijos greitis padidėja 2–4 kartus:

čia V t2 – greitis esant temperatūrai t2; V t1 – greitis esant temperatūrai t1; Δt= t2 – t1; γ = 2–4 – temperatūros koeficientas.

Ši priklausomybė palaikoma iki tam tikro temperatūros lygio – temperatūros optimalumo. Daugumos fermentų temperatūros optimalumas yra 35...45 °C ribose. Temperatūrai pakilus virš optimalios, fermentų aktyvumas mažėja, t > 70 °C temperatūroje fermentas inaktyvuojamas, t.y. praranda savo biologinį aktyvumą. Kadangi fermentas yra baltymas, tai kylant temperatūrai jis denatūruojasi, pakinta aktyvaus centro struktūra ir dėl to fermentas negali reaguoti su substratu. Išimtys yra miokinazė, kuri yra aktyvi 100 ° C temperatūroje, ir katalazė, aktyvi 0 ° C temperatūroje.

Optimalus pH

Fermentai pasižymi didžiausiu aktyvumu esant optimaliam fiziologiniam pH diapazonui (žr. priedą). Pavyzdžiui, optimalus sacharozės pH yra 6,2, pepsino – 1,5–2,5.

Veiksmo grįžtamumas

Kai kurie fermentai gali katalizuoti tiesiogines ir atvirkštines reakcijas.

Veiksmo specifiškumas (selektyvumas).

Fermentas gali katalizuoti vieną ar daugiau panašaus pobūdžio cheminių reakcijų. Specifiškumas grindžiamas E. Fischer hipoteze: griežtas substrato struktūros ir aktyvaus centro atitikimas, kaip spynos raktas.

Specifiškumas gali būti santykinis arba absoliutus. Santykinis specifiškumas būdingas tam tikro tipo ryšius veikiantiems fermentams. Santykinio specifiškumo fermentai yra esterazės (hidrolizė, pagrįsta esterinių jungčių vieta) ir proteinazės (peptidinės jungties hidrolizė).

Absoliutus specifiškumas (absoliutus selektyvumas) yra tai, kad fermentas katalizuoja tik vieno konkrečios struktūros substrato transformaciją.

Pavyzdžiui:

Sacharozė Sacharozė

Arginazė Argininas

Absoliutus specifiškumas apima ir stereocheminį specifiškumą, t.y. fermento poveikį konkrečiam stereoizomerui.

Fermentų aktyvinimas. Aktyvatoriai. Slopinimas. Inhibitoriai

Aktyvinimas vadinamas fermentų aktyvumo padidėjimu aktyvatoriai– fermentų aktyvumą didinančios medžiagos.

Aktyvatoriai gali būti metalo jonai (Na +, K +, Mg 2+).

Vienas iš aktyvinimo procesų tipų yra fermentų savaiminio aktyvavimo procesas. Fermentai turi profermentai (zimogenai)– neaktyvios fermentų formos, kai aktyvusis centras yra užmaskuotas papildoma peptidinės grandinės atkarpa, dėl ko substratas negali priartėti prie aktyvaus centro. Zimogeno pavertimas aktyviu fermentu dėl peptidinės grandinės dalies pašalinimo ir aktyvaus centro išlaisvinimo vadinamas savaiminis aktyvinimas.

Fermentinės reakcijos greičio sumažėjimas veikiant inhibitoriams vadinamas slopinimas, atitinkamai inhibitoriai– tai medžiagos, slopinančios fermentų veiklą. Inhibitoriai yra sunkiųjų metalų jonai, rūgštys, šarmai, alkoholiai ir kt.

Slopinimas gali būti grįžtamas arba negrįžtamas.

At negrįžtamas Slopinamas fermentas visiškai praranda savo veiklą dėl struktūros sunaikinimo (denatūracijos). Inhibitoriai apima denatūruojančius fizinius ir cheminius veiksnius.

Grįžtamasis slopinimas yra grįžtama fermento sąveika su substratu. Grįžtamasis slopinimas gali būti konkurencinis arba nekonkurencinis.

At konkurencingas Esant grįžtamam slopinimui, tarp substrato ir inhibitoriaus vyksta „konkurencija“ dėl sąveikos su aktyviuoju fermento centru.

Substratas ir inhibitoriai yra struktūriniai analogai. Inhibitorius (I), konkuruodamas su substratu (S), sudaro inhibitorių ir fermentų kompleksą (EU) su fermentu (E):

E + S + U ↔ EU + S

nnginttorno-

fermentinis

kompleksas

Nekonkurencinis arba allosterinis(iš graikų kalbos allos– kitas), Slopinimas grindžiamas tuo, kad inhibitorius nėra struktūrinis substrato analogas ir jungiasi ne su aktyviuoju, o su alosteriniu centru, dėl to pasikeičia fermento struktūra, o aktyvusis centras. negali pritvirtinti pagrindo.

Jie atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant fermentų veiklą skirstymas, y., lokalizacija tarpląstelinėse struktūrose.