Автор – Анисимова Елена Сергеевна. Авторские права защищены.
Курсив можно не зубрить.
Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5
Параграф № 4: «Состав ферментов».
См. п.9-19 и 57-59.
Содержание параграфа:
4. 1. Состав ферментов.
Типы кофакторов.
Органические кофакторы.
Ф у н к ц и я кофакторов. –
С о с т а в коферментов.
4. 2. А к т и в н ы й ц е н т р . См. П.58.
С т р у к т у р а активного центра.
Модели Фишера и Кошланда.
4.1. СОСТАВ ферментов.
Есть ферменты, которые состоят из одной или нескольких полипептидных цепей (ППЦ) –
такие ферменты называют ПРОСТЫМИ.
(При этом структура простых ферментов с одной ППЦ третичная, а с несколькими ППЦ – четвертичная).
Многим ферментам для работы нужны не только ППЦ (белковая часть),
но и вещества небелковой природы. –
Эти вещества называются небелковой частью или КОФАКТОРАМИ,
а ферменты, для работы которых нужны кофакторы, называются СЛОЖНЫМИ ферментами.
Белковую часть сложного фермента называют АПОФЕРМЕНТОМ,
а комплекс апофермента с кофактором (то есть весь сложный фермент), называются ХОЛОФЕРМЕНТОМ («холо» означает «весь, полный):
апофермент + кофактор = холофермент.
ТИПЫ КОФАКТОРОВ.
Кофакторы, как и все вещества, бывают неорганическими и органическими.
Неорганические представлены ионами металлов: Zn2+, Мn2+, Fe2+ и т.д.
(Это одна из причин, по которым в пище должны быть микроэлементы п.110 –
потому что без них не работают многие ферменты).
ОРГАНИЧЕСКИЕ КОФАКТОРЫ.
Органические кофакторы отличаются по прочности связывания с апоферментами:
прочно связанные кофакторы называются простетическими группами
(примеры: ФАД, биотин),
а непрочно связанные называются коферментами (пример: НАД+).
Обычно прочны ковалентные связи, но иногда и несколько нековалентных прочно связывают: например, ТПФ связан прочно, хоть и нековалентно.
Часто коферментами называют любые органические кофакторы,
то есть и настоящие коферменты, и простетические группы.
В дальнейшем слово «коферменты» (или КоФ) будет использоваться вместо слов «органические кофакторы».
Ф У Н К Ц И Я КОФАКТОРОВ. –
Об ионах металлов нужно прочесть в п. 5;
ионы металлов могут играть роль электрофилов и т.д.
Коферменты выполняют функцию переносчиков разных групп
или атомов в химических реакциях при работе ферментов.
Например, ТГФ переносит одноуглеродные группы,
а ФАД переносит пару атомов водорода (два протона и два электрона).
При этом непрочно связанные с апоферментом коферменты фактически являются субстратами и продуктами при работе ферментов.
С О С Т А В КОФЕРМЕНТОВ.
Большинство КоФ состоит из витамина и дополнительного компонента,
и это часто отражено в названии коферментов:
названия тоже состоят из названия витамина и дополнительного компонента.
Образуются коферменты путем присоединения к витамину дополнительного компонента.
Например, из витамина фолат и 4 (тетра) атомов водорода образуется и состоит кофермент, который так и называется:
тетра/гидро/фолат (ТГФ); дополнительный компонент в ТГФ – это четыре атома водорода.
Из витамина тиамина (В1) и пирофосфата (дифосфата) состоит кофермент тиамин/пирофосфат (ТПФ).
Из витамина пиридоксаля (В6) состоит кофермент пиридоксаль/фосфат (ПФ).
В состав коферментов входят в основном водорастворимые витамины;
из жирорастворимых витаминов кофермент образует только витамин К.
О б р а з о в а н и е кофермента путем присоединения к витамину водорода
называется восстановлением и катализируется редуктазами.
Образование кофермента из витаминов путем присоединения фосфата
называется фосфорилированием и катализируется киназами
(с участием АТФ в качестве источника фосфата).
Некоторые коферменты образуются путем присоединения нуклеотида
(такие коферменты, как НАД, ФАД, ФМН, КоА и т.д).
К В12 (кобаламину) нужно добавить или метил (тогда получится КоФ метил/кобаламин),
или дезокси/аденозин (нуклеоЗид) – получится кофермент дезоксиаденозил/кобаламин.
К витамину пантотенату нужно добавить тиоэтиламин, АДФ и фосфат.
Некоторые КоФ образуются не из витаминов, а путем сложного синтеза при участии витаминов. Например, гем.
Кроме органической части, гем содержит ион железа (органическая часть гема называется порфирином).
Витамин В12 и образующиеся из него коферменты тоже содержат металл – кобальт
(это отражено в названии В12 – кобаламин).
Некоторые коферменты являются просто витаминами:
например, к биотину или аскорбату (витамин С) не нужно присоединять дополнительные группы.
Витамины потому и должны поступать в организм с пищей,
чтобы из них или при их участии образовывались кофакторы (органические).
Иначе в организме мало кофакторов, а без коферментов не работают многие ферменты,
снижается скорость многих реакций,
накапливаются вредные субстраты
и возникает дефицит нужных продуктов (особенно АТФ).
Все это приводит к смерти при сильном дефиците даже некоторых витаминов
(при авитаминозах: без С – цинга, без В1 – бери-бери и т.д.).
Относительно небольшой дефицит витаминов (при гиповитаминозе) приводит
к ухудшению внешнего вида, самочувствия, настроения
(мало гормонов счастья серотонина и др.), к анемии, к дефициту «сил», к слабости, к снижению иммунитета и т.д..
Функция А, Д и Е другая – из А и Д образуются гормоны – см. п.9-19.
(ТАБЛИЦА)
4. 2. А к т и в н ы й ц е н т р (АЦ). См. п.58.
Активный центр – это участок молекулы фермента,
в котором происходит реакция,
то есть связывание субстратов и их превращение в продукты.
АЦ образован атомами 3-4-х радикалов ППЦ.
Порядковые номера радикалов АЦ не соседние,
то есть, к примеру, не № 27, 28 и 29, а 14, 56 и 117.
Радикалы АЦ должны оказаться рядом, чтобы сформировать АЦ – это
сближение радикалов АЦ происходит за счет определенного расположения ППЦ в пространстве при формировании третичной или четвертичной структуры.
Активный центр должен иметь определенную форму –
для этого радикалы должны быть определенным образом расположены относительно друг друга.
Правильную ориентацию радикалов в пространстве обеспечивает конформация всей молекулы фермента.
Конформация молекулы фермента может изменяться
под действием веществ-регуляторов
при их связывании с молекулой фермента
или в результате изменений среды (например, при изменении рН).
Изменения конформации молекулы фермента приводят либо к появлению АЦ,
либо к исчезновению;
появление АЦ приводит к активации молекулы фермента,
а исчезновение АЦ – к инактивации (к ингибированию).
При превращении третичной структуры в первичную (то есть при денатурации)
происходит отдаление радикалов АЦ, то есть разрушение АЦ.
Именно поэтому после денатурации белки не могут работать (ППЦ есть, но АЦ нет).
С т р у к т у р а АЦ.
В АЦ часть атомов может заниматься прежде всего связыванием субстратов –
эта часть АЦ называется связывающим участком.
Другая часть атомов АЦ занимается прежде всего самим катализом – эта часть АЦ называется каталитическим участком.