Коферменты
Многие ферменты оказывают каталитическое действие на субстраты только в присутствии специфического термостабильного низкомолекулярного органического соединения –
кофермента
. В таких случаях
холофермент
(каталитически активный комплекс) состоит из
апофермента
(белковая часть) и связанного с ним
кофермента
.
Кофермент может быть связан с апоферментом ковалентными или нековалентными связями.
Термин «простетическая группа» относится к ковалентно связанному коферменту. К числу реакций, требующих присутствия кофермента, относятся окислительно-восстановительные реакции, реакции переноса групп и изомеризации, а также реакции конденсации (по
системе Международного биохимического союза
это классы 1, 2, 5 и 6). Реакции расщепления, например, гидролитические реакции, катализируемые пищеварительными ферментами, протекают в отсутствие кофермента (классы 3 и 4).
Коферменты как вторые субстраты
Коферменты можно рассматривать как второй субстрат по двум причинам. Во-первых, в ходе реакции кофермент притерпевает химические изменения, в точности противоположные изменениям, которые происходят в субстрате. Например, в окислительно-восстановительных дегидрогеназных реакциях молекула субстрата окисляется, а молекула кофермента восстанавливается.
Вторая причина, по которой кофермент можно считать равноправным участником реакции, заключается в там, что именно его участие может иметь фундаментальное физиологическое значение. Например, работа мышцы анаэробных условиях сопровождается превращением пирувата в лактат. Но в этом случае важны совсем не лактат и не пируват: предназначением реакции является превращение NADH в NAD+. В отсутствие NAD+ гликолиз продолжаться не может и анаэробный синтез АТР (а следовательно, и работа мышцы) прекращается. Восстановление пирувата до лактата в анаэробных условиях обеспечивает окисление NADH в NAD+, необходимое для синтеза АТР.
Классификация коферментов
Можно предложить следующую классификацию коферментов:
Коферменты, участвующие в переносе любых групп, кроме атомов водорода:
Сахарофосфаты, CoA.SH, тиаминпирофосфат, пиридоксальфосфат, фолиатные коферменты,
биотин
,
кобамидные (В12) коферменты
,
липоевая кислота
.
Коферменты, участвующие в переносе атомов водорода
: NAD+, NADP+, FMN, FAD, липоевая кислота,
кофермент
Q
.
Коферменты – производные витаминов группы В и АМР
Витамины группы В
входят как составная часть во многие коферменты. Например, ферменты, участвующие в метаболизме аминокислот, нуждаются в коферментах – производных
витамина В6
. Витамины группы В –
никотинамид
,
тиамин
,
рибофлавин
и
пантотеновая кислота
– являются компонентами коферментов, участвующих в процессах биологического окисления и восстановления, а коферментные формы
фолиевой кислоты
и
кобамида
участвуют в переносе одноуглеродных фрагментов.
|
Металлоферменты и ферменты, активируемые металлами
Свыше 25% всех ферментов содержат прочно связанные ионы металлов или активны только в их присутствии.
Металлоферменты содержат определенное количество ионов металлов, имеющих функциональное значение и остающихся связанными с молекулой фермента в ходе его очистки. Ферменты, активируемые металлами, связывают последние менее прочно, но для своей активности требуют добавления металлов в среду. Таким образом, разграничение между металлоферментами и ферментами, активируемыми металлами, основано на сродстве данного фермента к иону «своего» металла. Механизмы, основанные на части ионов металлов в катализе, в обоих случаях сходны.
Помимо ионов железа, которые функционируют в гемсодержащих белках, в ферментативном катализе чаще всего участвуют ионы магния, марганца и кальция, хотя в работе некоторых ферментов важную роль играют и другие ионы (например, калия).
|
