Коферменты Работу выполнил: Ст. гр. БТС-111 Мозговая Наталия
§ Коферменты, или коэнзимы — это органические природные соединения, необходимые для осуществления каталитического действия ферментов. § Эти вещества, в отличие от белкового компонента фермента (апофермента), имеют сравнительно небольшую молярную массу и, как правило, термостабильны. § Иногда под коферментами подразумевают любые низкомолекулярные вещества, участие которых необходимо для проявления каталитического действия фермента, в том числе и ионы, например, К+, Mg 2+ и Мn 2+. § Часто коферменты прочно связаны с апоферментом - образуют с ним трудно диссоциирующие или недиссоциирующие комплексы либо соединены с полипептидной цепью ковалентной связью (такие коферменты называют простетической группой).
Располагаются коферменты в активном центре фермента и вместе с субстратом (соединение, для которого данный фермент является специфическим катализатором) и функциональными группами активного центра образуют активированный комплекс. Коферменты должны обладать по крайней мере двумя функциональными участками или группировками, ответственными за специфическое связывание с апоферментом и субстратом Один из способов регуляции активности фермента в организме- образование комплекса апофермента с коферментом.
Легко диссоциирующие коферменты- обычно коферменты-переносчики, действие которых связано с переходом от одной молекулы фермента к другой. Некоторые коферменты, например, НАД (никотинамидадениндинуклеотид), в зависимости от каталитических реакций, в которых они участвуют, могут функционировать как простетическая группа или покидать активный центр фермента. Известны десятки органических соединений, выполняющих функции коферментов. Эти вещества, как правило, содержат системы сопряженных π - связей и (или) гетероатомы (это любой атом соединения, который не является атомом углерода или водорода).
Различают две группы коферментов: 1 группа- Коферменты участвующие в реакциях, в которых превращение субстрата катализируется одним ферментом. При этом кофермент может регенерироваться после каждого каталитического акта в составе фермента, катализирующего превращение субстрата, или как косубстрат. 2 группа- Коферменты второй группы участвуют в активации и переносе молекул субстрата (или их частей) от одного фермента к другому. В этом случае первоначально субстрат реагирует с коферментом в активном центре фермента с образованием достаточно устойчивого соединения, которое может в неизменном виде переноситься в клетке к другому ферменту, в активном центре которого осуществляются каталитическое превращение субстрата и одновременно регенерация кофермента.
Важнейшие коферменты: v Никотинамидные коферменты - коферментная форма витамина ниацина. v К этой группе коферментов, универсальных по распространению (они найдены буквально во всех живых клетках) и биологической роли, относятся: a) НАД (никотинамидадениндинуклеотид) b) НАДФ (никотинамидадениндинуклеотидфосфат) а также восстановленные (по пиридиновому кольцу) формы этих соединений (соотв. НАДН и НАДФН).
Функции коферментов НАД и НАДФ Наиболее важная биохимическая функция этих коферментов - их участие в переносе электронов и водорода от окисляющихся субстратов к кислороду в клеточном дыхании. При участии НАД или НАДФ, диссоциирующих ферменты дегидрогеназы (алкогольдегидрогеназа, глута матдегидрогеназа) катализируют обратимое превращение спиртов, гидроксикислот и некоторых аминокислот в соответствующие альдегиды, кетоны или кетокислоты.
Флавиновые коферменты v коферментная форма витамина рибофлавина. v Среди оксидоредуктаз дыхательной цепи, участвующих в переносе электронов и водорода, большое значение имеют флавопротеиды-ферменты, содержащие в качестве простетической групп флавинмононуклеотид (ФМН; а) и флавинадениндинуклеотид (ФАД; б).
Главная функция флавиновых коферментов. Перенос электронов (водорода) в окислительно-восстановительной цепи от НАДН и янтарной кислоты к цитохромам. Флавопротеиды катализируют также многочисленные реакции, механизм которых включает стадию одноэлектронного переноса; окисление восстановлен ной формы амида липоевой кислоты, синтез кобамидного кофермента из АТФ и витамина В 1 2, окисление глюкозы и др.
Структурная формула, рациональное название и буквенное обозначение:
Структурная формула, рациональное название и буквенное обозначение:
Применение коферментов в медицине и биологии:
Кофермент Q (кофермент Q 10, убихинон, ubiquinone, coenzyme Q 10, coenzyme Q) — это группа коферментов — бензохинонов, содержащих хиноидную группу (отсюда обозначение Q) и содержащих несколько изопрениловых групп (например, 10 в случае кофермента Q 10). Убихиноны — это жирорастворимые коферменты, представленные преимущественно в митохондриях эукариотических клеток. Убихинон является компонентом цепи переноса электронов и принимает участие в окислительном фосфорилировании. Максимальное содержание убихинона - в органах с наибольшими энергетическими потребностями, например, в сердце и печени.
Убихинон Название "убихинон" происходит от слова "убихитос", что означает "вездесущий". Он присутствует в каждой клетке организма, где участвует в важнейших химических реакциях, обеспечивающих организм энергией. В 1955 году был впервые употреблен термин кофермент Q для обозначения вещества, содержащегося практически во всех живых клетках. В 1957 -58 годах учеными Фредериком Крейном и Карлом Фолкерсом были получены препараты убихинона и была установлена его химическая структура. В 1965 году Ямамура с сотрудниками впервые применили кофермент Q для лечения сердечно- сосудистых заболеваний. В 1978 году за описание процессов хемиосмотического фосфорилирования Питер. Митчелл удостоен Нобелевской премии в области химии.
Физико-химические свойства кофермента-Q: По химической природе кофермент Q имеет сходство в строении молекулы с витаминами Е и К и представляет собой 2, 3 -диметокси-5 -метил-1, 4 бензохинон с изопреновой цепью в 6 -м положении. Число остатков изопрена в боковой цепи убихинон в разных организмах варьируется от 6 до 10. Такие варианты кофермента Q обозначают как Сo Q 6, Сo Q 7 и т. д. В митохондриях клеток большинства млекопитающих, включая человека, встречается убихинон только с 10 изопреновыми звеньями. Кофермент Q представляет собой желто-оранжевые кристаллы без вкуса и запаха. Температура плавления 49 -51° С. Растворим в диэтиловом эфире, очень слабо растворим в этаноле, практически нерастворим в воде. На свету постепенно разлагается и окрашивается. С водой образует эмульсию с концентрацией 10 %, 20 % и 40 %.
Роль в организме: 1) Кофермент Q принимает участие в реакциях окислительного фосфорилирования, является компонентом цепи переноса электронов в митохондриях. 2) Также кофермент Q является антиоксидантом (вещество, способное нейтрализовать свободные радикалы кислорода) и, в отличие от других антиоксидантов, регенерируется организмом. 3) Кофермент Q необходим для нормальной жизнедеятельности живых организмов и, прежде всего, для функционирования тканей с высоким уровнем энергетического обмена. Наибольшая концентрация кофермента Q — в тканях сердечной мышцы. Естественный уровень кофермента Q в крови человека составляет около 1 мг/мл. 4) Коэнзим Q 10 участвует в жизни каждой клетки нашего организма, а, значит, влияет на работу всех органов. При нехватке Q 10 обостряются хронические болезни, замедляется обновление всех клеток. Теряет упругость кожа, появляются морщины.
Существует мнение, что старение (снижение функциональных возможностей сердца и других органов)связано со снижением концентрации кофермента-Q. Например, миокард людей старше 60 лет содержит на 4060 % меньше кофермента Q, чем миокард молодых людей. Показано, что двадцати годам концентрация кофермента Q в миокарде достигает максимума, к сорока годам содержание падает на 30 %, а к 60 годам — на 50 % от максимального значения. С другой стороны, возраст не является единственной причина снижения содержания кофермента Q в организме. Снижение концентрации кофермента Q в организме может происходить и при различных заболеваниях.
Коэнзим Q 10 играет важную роль в следующих процессах: уменьшение гипоксических повреждений (повреждение ткани, вызванное недостатком кислорода) вследствие инсульта, сердечного приступа или хронического недостатка кровообращения; защита здоровья десен и зубов; нормализация повышенного давления, снижение риска возникновения сердечных заболеваний, ангин и застойных сердечных сбоев; генерирование энергии и повышение толерантности к физическим нагрузкам; укрепление иммунной системы; противодействие высокотоксичному влиянию на сердце традиционных антираковых медикаментов (следует принимать во время лечения рака); помощь при ушной патологии; способствование устранению аллергических состояний любой природы; помощь при астме и респираторных заболеваниях, в лечении психических нарушений, в частности, связанных с шизофренией и болезнью Альцгеймера; способствование улучшению качества выработки сперматозоидов;
Применение в медицине: Препараты на основе кофермента Q применяют для профилактики и терапии заболеваний сердечно- сосудистой системы. Было показано, что кофермент Q эффективен в комплексной терапии: § сердечной недостаточности; § ишемической болезни сердца (стенокардия, инфаркт миокарда, § § § постинфарктный кардиосклероз); атеросклероза; артериальной гипертонии; кардиомиопатии; диастолической дисфункции миокарда; миокардиодистрофий различного происхождения; нарушениях сердечного ритма и проводимости.
Применение в косметологии Коэнзим Q 10 оказывает антистрессовое воздействие на клетки кожи, снабжая их энергией и ускоряя регенерацию, является катализатором сжигания жиров; ü Способствует омоложению и профилактике старения, защищая от воздействия свободных радикалов; ü Способствует похудению, повышая эффективность выработки энергии на клеточном уровне, ускоряя энергетические и обменные процессы в организме. Активно действует и восстанавливает клетки кожи; ü Вызывает реакцию восстановления коллагена III, замедляет процесс старения кожи, вместе с витамином Е он активно участвует в нейтрализации свободных радикалов.
Кофакторная функция витаминов: - витамины кофакторы оксидоредуктаз: В 2, В 3 - витамины кофакторы трансфераз: В 5, В 6, Вс, В 12 - витамины кофакторы изомераз: В 12 - витамины кофакторы лиаз: В 1, В 6 - витамины кофакторы лигаз: Н, К.
Оборудование для производства ферментов: Вибрационная установка винтового типа непрерывного действия. Цилиндричес кий эрлифтный ферментатор Ферментаторы с механическим перемешиванием барботажного типа
Спасибо за внимание!
Скачать презентацию Коферменты Работу выполнил Ст гр БТС-111 Мозговая Наталия
коферменты.pptx