Лекция 4. Ферменты К. Кюне (1870) - термин «энзим» (в дрожжах), энзимология – наука об энзимах, в отечественной литературе энзимы – ферменты. В конце XIX в. ферментами назывались живые микроорганизмы Д. Самнер (1926) - получил уреазу в кристаллическом состоянии (белок) Д. Нортроп (1930) - получение трипсина и химотрипсина в кристаллическом состоянии Самнер и Нортроп (1946) - исследование белков при помощи РСА: «как дышит гемоглобин» и «карбоксипептидаза жует белок» Нобелевская премия Жакоб и Моно (1960) - «Теория регуляции действия ферментов» . (1979) 1970 -е – опровержение правила «Все ферменты – белки» . Открытие каталитических свойства РНК. «Рибозимы»
Строение ферментов • Однокомпонентные – белки с каталитическим центром • Двухкомпонентные – белковая часть (апофермент) + небелковая часть (кофермент, кофактор) Апофермент + кофактор → Голофермент (холофермент) Кофактор (простетическая группа) - неорганическое вещество (ионы металлов) - органическое вещество (кофермент, чаще всего витамины) Роль металлов в ферментах: 1. 2. 3. 4. Металл – часть молекулы, где происходит присоединение электрона и его перенос Образование комплекса «фермент+субстрат» Образование третичной структуры (Ca++ – амилаза, Zn++ – ДНК-полимераза) Соединение кофермента и апофермента
Металлы в ферментах Ионы металлов Fe +++ (Fe++) Cu++ Zn++ Mg++ Mn++ K+ Ni++ Mo, V Se Фермент Оксидаза, цитохромоксидаза, каталаза, пероксидаза Цитохромоксидаза, тирозиназа ДНК-полимераза, карбоангидраза, алкогольдегидрогеназа Фосфогидролаза, фосфотрансфераза, гексокиназа Аргиназа, фосфотрансфераза Пируватфосфокиназа Уреаза Нитратредуктаза Глутатионпероксидаза
Коферменты • Алифатического ряда: глютатион, липоевая кислота • Ароматического ряда: убихиноны, витамины Е, К • Гетероциклического ряда: тиамин (В 1), пиридоксин (В 6), биотин (Н), фолиевая кислота (F), никотиновая кислота (РР) Витамины: водорастворимые и жирорастворимые • Нуклеотиды: НАД, НАДФ, ФМН, ФАД, рибофлавин (В 2)
Витамины (Лунин, 1880; Функ, 1911) Витамины жирорастворимые Витамин Провитамин Действующая форма Функция А (ретинол) Бета-каротин Ретиналь Ретинолевая кислота Зрение Транспорт углеводов Процессы развития и дифференцировки D (кальциферол) Холестерин Кальцитриол Кальциевый обмен Е (токоферол) Токоферол Антиоксидант К (филлохинон) Филлохинон Филлогидрохинон Свертывание крови
Витамины (водорастворимые) Витамин Активная форма (кофермент) Функция В 1 (тиамин) ТПФ (тиаминпирофосфат) Перенос гидроксильных групп В 2 (рибофлавин) ФМН (флавинмононуклеотид) ФАД (флавинадениндинуклеотид) Перенос водорода F(В 9, фолиевая кислота) ТГФК (тетрагидрофолиевая кислота) С 1 -обмен РР (В 5, никотино- НАДФ (никотинамидадениндинуклеотид- Перенос водорода вая кислота, фосфат) никотинамид) НАД(никотинамидадениндинуклеотид) В 3 (пантотеновая кислота) Ко. А Активация карбоновых кислот В 6(пиридоксаль) Пиридоксальфосфат Активация аминок-т В 12(кобаламин) 5 -дезоксиаденозилкобаламин Реакции изомеризации С (аскорбиновая кислота) Аскорбат Кофермент, антиоксидант Н (биотин) Биотин Перенос карбоксильных групп
Алифатического ряда: глютатион, липоевая кислота • Глютатион - Сильный восстановитель - Окислительновосстановительные реакции - Защита клетки от Н 2 О 2 - Цис-изомеры → трансизомеры - Кето-соединения → енольная форма • Липоевая кислота (в составе липотиаминпиро- фосфата) → дигидролипоевая к-та - Реакции окислительного декарбоксилирования - Окисление и перенос ацильных групп
Глютатион – трипептид – глу-цис-гли
Липоевая кислота
Ароматические и гетероциклические соединения • Ароматические Витамин Е (токоферол) – антиоксидант Витамин К (филлохинон) – свертывание крови Окислительновосстановительные реакции Коллекторная функция – сбор восстановительных эквивалентов от НАД(Н) и ФАД(Н) • Гетероциклические Витамин В 1 (тиаминпирофосфат) – неврология (бери-бери) Окислительное декарбоксилирование глюкозы и кетокислот Перенос альдогрупп на кетоны с образованием кетолов Витамин В 6 (пиридоксин) – пиридоксалевые ферменты – нарушения белкового обмена (около 30) Реакции переаминирования Реакции декарбоксилирования Реакции изомеризации Витамин Н (биотин) – биотинпротеиды (+лизин – биоцитин) Реакции карбоксилирования Реакции транскарбоксилирования Витамин F (фолиевая кислота – тетрагидрофолиевая – Н в кольце в положении 5, 6, 7, 8) Переносчик одноуглеродных соединений: формил (СОН) по Н 10, метил (СН 3 -) по N 5 метенил (-СН 2 -) по Н 5 –Н 10
Витамин К (филлохинон) витамин Е (токоферол)
Нуклеотиды • Рибофлавин • Флавиновые нуклеотиды – аэробные дегидрогеназы, оксидазы, монооксигеназы • Никотинамид • НАД-зависимые анаэробные дегидрогеназы
