Что такое кофактор фермента

Что такое кофактор фермента

Кофактор — небольшое небелковое (и не производное от аминокислот) соединение (часто ион металла), которое присоединяется к функциональному участку белка и участвует в его биологической деятельности [1] . Такие белки обычно являются ферментами, поэтому кофакторы называют «молекулами-помощниками», которые участвуют в биохимических превращениях.

Кофакторы классифицируются на неорганические ионы и комплексные органические молекулы, называемые коферментами. Последние обычно являются производными от витаминов. Кофактор, который связан ковалентно, называют простетической группой [2] . В некоторых источниках кофакторами называют лишь неорганические ионы, остальное называют коферментами (или коэнзимами). [3] [4]

Неактивный фермент без кофактора называют апоферментом, а фермент вкупе с кофактором — холоферментом. [5]

Содержание

Неорганические [ править | править код ]

Ионы металлов [ править | править код ]

Частыми кофакторами являются ионы металлов. Поэтому в небольших количества они должны поступать в организм с пищей. Для человека список основных металлов включает железо, марганец, магний, кобальт, медь, цинк, молибден. [6] Хотя хром и вызывает нарушение толерантности к глюкозе, не было найдено ни одного фермента использущего хром как кофактор. [7] [8] Ещё одним жизненно необходимым элементом для человека является кальций, но кальций связывается с ферментами не в виде иона, а как белок кальмодулин. [9]

Ион Примеры ферментов содержащих этот ион
меди Цитохром с-оксидаза
железа Каталаза
Цитохромы (через Гем)
Нитрогеназа
Гидрогеназа
магния Глюкозо-6-фосфатаза
Гексокиназа
ДНК-полимераза
марганца Аргиназа
молибдена Нитратредуктаза
Нитрогеназа
никеля Уреаза
цинк Алкогольдегидрогеназа
ДНК-полимераза

Железосерные кластеры [ править | править код ]

Железосерные кластеры — это комплексы железа и серы, связанные с белками. Они играют важную роль в транспорте электронов, окислительно-восстановительных реакциях, и как структурные блоки. [10]

кофактор — Небелковый компонент, необходимый для работы некоторых ферментов [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN co factor … Справочник технического переводчика

Кофактор — * кафактар * cofactor небольшая органическая молекула небелковой природы или ион металла, которые связываются с белковой частью фермента и влияют на эффективность его работы … Генетика. Энциклопедический словарь

кофактор — kofaktorius statusas T sritis chemija apibrėžtis Mažos molekulinės masės organinis arba neorganinis junginys, lemiantis fermento aktyvumą. atitikmenys: angl. cofactor rus. кофактор … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Читайте также:  Гимнастика для икроножных мышц

кофактор V — см. Фактор VII … Большой медицинский словарь

кофактор — (лат. con, factor) 1. биол. супстанција што е неопходна за дејството на ензимите 2. друг фактор во некоја појава комплемент … Macedonian dictionary

КОФАКТОР — (cofactor) небелковое вещество, которое обязательно должно присутствовать в организме в небольших количествах, чтобы соответствующие ферменты смогли выполнить свои функции. В состав кофактора входят коферменты и ионы металлов (например, ионы… … Толковый словарь по медицине

Кофактор F430 — Общие … Википедия

кофактор тромбопластина — см. Фактор V … Большой медицинский словарь

кофактор тромбоцитов — см. Фактор VIII … Большой медицинский словарь

Кофактор (Cofactor) — небелковое вещество, которое обязательно должно присутствовать в организме в небольших количествах, чтобы соответствующие ферменты смогли выполнить свои функции. В состав кофактора входят коферменты и ионы металлов (например, ионы натрия и калия) … Медицинские термины

Все кофакторы (коферменты и простетические группы) – это низкомолекулярные органические соединения, как правило, содержащие систему -связей и гетероатомы. В настоящее время принята классификация кофакторов по функциональному признаку. В соответствии с этим все кофакторы делят на три группы:

1. кофакторы окислительно-восстановительных процессов: никотинамидадениндинуклеотид(фосфат) (NAD, NADР), флавинмононуклеотид (FMN), флавинадениндинуклеотид (FAD), железопорфирины, убихинон, аскорбиновая кислота. Эти кофакторы связаны с классом оксидоредуктаз;

2. кофакторы переноса групп: нуклеозидфосфаты, фосфаты сахаров, коэнзим А (СоА, HSCoA, фолиевая кислота, пиридоксальфосфат. Эти кофакторы связаны с классом трансфераз;

3. кофакторы процессов синтеза, изомеризации и расщепления С-С связей: тиаминдифосфат, биотин, глутатион, кобамидные коферменты. Эти кофакторы связаны с ферментами классов лиаз, изомераз и лигаз и представляют самую малочисленную группу кофакторов.

Функции кофакторов

Условно можно выделить две функции кофакторов:

1. Непосредственное участие в каталитическом превращении субстрата одним ферментным белком. При этом кофактор может функционировать либо как катализатор, который регенерируется после каждого акта превращения субстрата (пиридоксаль-5-фосфат, тиаминдифосфат, FMN, FAD, биотин и др.), либо как косубстрат (NAD, NADF и др.). В последнем случае регенерация исходной формы кофермента осуществляется другим ферментом в сопряжённой реакции.

Читайте также:  Кето рецепты из миндальной муки

2. Активация и перенос молекулы субстрата (или её части) от одного фермента к другому. В этом варианте первоначально субстрат реагирует с коферментом в активном центре фермента таким образом, что образуется новое реакционноспособное производное субстрата, которое, однако, достаточно устойчиво в водной среде (ацилкофермент А, нуклеозиддифосфосахара, производные тетрагидрофолиевой кислоты, содержащие одноуглеродный остаток). Затем образовавшееся производное субстрата связывается с другим ферментом, в активном центре которого и осуществляется каталитическое превращение субстрата с одновременной (или последующей) регенерацией кофактора.

Кофакторы окислительно-восстановительных процессов Никотинамидные кофакторы

Большое число дегидрогеназ, катализирующих важные процессы метаболизма в живом организме, содержат в качестве кофермента никотинамидные кофакторы. К числу пиридинзависимых дегидрогеназ относится около 200 ферментов, которые катализируют восстановление NAD и NADР различными органическими субстратами. Большая часть из них является NAD-зависимыми, сто – NADР-зависимыми и около 50-ти дегидрогеназ специфичных и к NAD и к NADР. В большинстве клеток (исключение составляют клетки листьев растений) NAD присутствует в значительно больших количествах, чем NADН, то есть окисленной формы всегда больше, чем восстановленной (NAD + /NADН = 2-4). В отношении фосфорилированной формы никотиновых кофакторов отмечают, что NADРН всегда больше, чем NADР, то есть восстановленной формы всегда больше, чем окисленной (NADР + /NADРН + и NADР +

При физиологических значениях рН заряд всей молекулы равен «-1», так как один отрицательный заряд остатка пирофосфорной кислоты нейтрализуется положительным зарядом на атоме азота в никотинамидном кольце. В молекуле NADР появляются дополнительные ионизированные группировки, поэтому, при физиологических значениях рН суммарный заряд молекулы NADР равен «-3».

В водных растворах NAD и NADР проявляют слабокислые свойства. NAD является полифункциональной молекулой, содержащей катионные и анионные группы. Остатки рибозы и пирофосфатная группа сообщают ей ярко выраженный полярный характер, в то время как пиридиновый и пуриновый циклы гидрофобны. Вследствие такого разнообразия свойств молекула NAD взаимодействует не только с большим числом апоферментов, но и с различными низкомолекулярными соединениями.

NAD и NADР играют ключевую роль в биологическом окислении, участвуя в окислительно-восстановительных реакциях. Эти ферменты осуществляют отщепление двух эквивалентов водорода. Отщепляется так называемый гидрид-ион (водород с ионной парой Н¯). При этом кольцо разрывается, теряет ароматическую природу и становится хеноидным. Оставшийся протон водорода уходит в среду:

Читайте также:  Какие продукты убивают аппетит

Таким образом NADН – это 1,4 дигидроникатинамидадениндинуклеотид. Рабочей частью молекулы NAD и NADР является никотинамидное кольцо (рис. 1.4.3).

Рис. 1.4.3. Рабочая часть молекулы никотинамидного кофактора

Установлено, что передача атома водорода от субстрата к NAD и NADР происходит непосредственно, то есть без обмена протона с водной средой. Присоединение водорода происходит стереоспецифически, то есть для данного фермента всегда по одну сторону пиридинового ядра. В зависимости от направления присоединения водорода все никотинамидные дегидрогеназы делят на А и В тип (рис. 1.4.4).

Рис. 1.4.4. Типы присоединения водорода к пиридиновому ядру молекулы никотинамидного кофактора

К дегидрогеназам А типа относят дегидрогеназы спиртов, L-лактата, L-малата, D-глицерата. К дегидрогеназам В типа относят дегидрогеназу L-глутамата, D-глюкозы, D-глицеральдегид-3-фосфата.

NAD и NADН отличаются друг от друга по оптическим свойствам (рис. 1.4.5).

Рис. 1.4.5. Спектры поглощении NAD + (1) и NADН (2)

Пик при 260 нм обусловлен наличием аденина, поэтому поглощают обе формы никотиновых кофакторов. Дополнительный пик при 340 нм появляется только для NADН, что обусловлено перестройкой пиридинового цикла, то есть в цикле исчезает одна двойная связь и кольцо приобретает хеноидный характер.

Стабильность окисленной и восстановленной форм никотинамидных коферментов меняется в зависимости от рН среды по-разному: восстановленная форма нестойка в кислых растворах, но устойчива в щелочных. Окисленная форма наоборот нестойка в щелочных растворах, но устойчива в кислых. В нейтральных растворах восстановленная форма менее стабильна, чем окисленная.

Показано, что в связывании кофактора с апобелком могут принимать участие NH2 группы как пиридинового, так и никотинамидного колец. Важное значение имеет гидрофобный характер пиридинового кольца и отрицательно заряженная пирофосфатная группировка, поскольку для большинства NAD и NADР-зависимых дегидрогеназ показано наличие в активном центре катионных участков, взаимодействующих при связывании с остатками фосфорной кислоты.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector