I.2.Флавиновые дегидрогеназы
Флавиновые ферменты представляют собой сложные белки, простетическими группами которых являются флавинмононуклеотид (ФМН) или флавинадениндинуклеотид (ФАД), которые являются производными рибофлавина– витамина B2. Они содержит общую циклическую (состоящую из 3-х циклов) изоаллоксазиновую группировку, которая способна обратимо восстанавливаться по реакции:
+ 2H+ + 2e
|
|
Биологически активными являются 6,7-диметилпроизводные изоаллоксазина, к которым относится и рибофлавин, кроме того содержащий остаток 5-ти атомного спирта - ребитола
 |
|
ФМН представляет собой рибофлавинз51-фосфат, а ФАД, кроме того, содержит остаток адениловой кислоты (нуклеотида АМФ)
 | |||
 |
|
+ SH2 + S
Рибофлавин не синтезируется в организме человека и обязательно должен поступать с пищей.
Коферменты ФМН и ФАД являются простетическими группами и прочно связаны с ферментами. Их называют флавопротеинами.
В ходе реакции дегидрогенизации с участием ФМН и ФАД отщепляемые от субстрата атомы водорода присоединяются к изоаллоксазиновой группировке кофермента ( к к атомам азота второго и третьего циклов по схеме:
| |
|
О
C COOH
 |  |
CH2 + ФАД CH + ФАД-H2
 | |||||
 |  | ||||
|
| | |||||||
 | |||||||
 | |||||||
 |
|
C COOH
|
|
I.3.Кофермент Q– убихинон.
Этот кофермент обычно входит в состав дегидрогеназ, которые окисляют восстановленные коферменты НАД∙Н и ФМН∙Н2.
Это необходимо для того, чтобы регенерировать их для выполнения ими своих окислительных функций.
Убихинон содержит в своем составе хиноновый цикл
 |
| |
Система двойных связей и (две С=С в цикле и две С=О в карбонильных группах) называется хиноидной группировкой. Хиноновый цикл способен к реакциям окисления-восстановления, протекающим по схеме:
+ 2H+ + 2e
|
|
Убихинон, принимающий участие в клеточном дыхании, имеет следующую формулу:
|
|
|
Он представляет собой 2,3-диметокси-5-метилхинон, к которому в положении 6 присоединяется фрагмент, содержащий до 10 структурных звеньев изопрена – мономера природного каучука:
nCH2=C-CH=CH2 [-CH2-C=CH-CH2-]n
| | |||
 | |||
|
Присоединяя водород, убихинон превращается в убихинол
Всю систему регенерации дегидрогеназ с участием убихинона, можно представить следующей последовательностью реакций:
НАД∙Н + Н+ + ФМН ФМН∙Н2 + НАД+
ФМН∙Н2 + Q → ФМН + Q ∙H2
I.4. Группа гемма
Эта группа является окислительно-восстановительным кофактором ферментов дыхательной цепи, фотосинтеза и др.
Гем представляет собой простетическую группу. Он представляет собой порфириновый цикл, состоящий из 4-х пирольных колец, связанных группами СН, который в свою очередь связан ковалентными связями с белком. Ион Fe3+ , входящий в порфириновый цикл, способен восстанавливаться до иона Fe2+ и тем самым осуществлять перенос заряда, который является одним из важнейших процессов в живых клетках Электроны, переходят от одного вещества к другому иногда непосредственно, а иногда по цепи специальных переносчиков заряда. Принцип переноса заряда как раз и заключается в том, что ионы переходных металлов (Fe+2, Cu+2) в составе гема способны существовать в различных степенях окисления и принимать или отдавать электрны.
II. Коферменты переноса групп (трансферазы)
II.1. Аминотрансферазы.
В метаболизме азотсодержащих соединений важную роль играют реакции переноса аминогрупп с остатков аминокислот на другие соединения (например, кетогруппы). Это реакции трансаминирования. Они катализируются ферментами, коферментом для которых служит пиридоксальфосфат (производная пиридоксина – витамина B6).
Пиридоксальфосфат ковалентно связан с ферментом за счёт взаимодействия альдегидной группы пиридоксальфосфата и аминогруппы аминокислоты лизина, входящей в состав белковой молекулы фермента (альдиминная связь).
Кроме этой связи пиридоксальфосфат связывается с белковой частью фермента за счёт ионных связей с участком фосфорного остатка и за счёт заряженного атома азота в пиридиновом кольце.
Соединение лизина и пиридоксальфосфата имеет плоское строение, обусловленное пиридиновым кольцом и дополнительной водородной связью между атомом N и атомом H гидроксильной группы.
В процессе реакции трансаминирования аминокислоты, конкурируя с лизином, способны разрывать связь остатка лизина с карбонильной группой передоксальфосфата, вытесняя его из комплекса с ферментом.
Кофермент в этом случае играет роль посредника, т.е. промежуточного акцептора аминогруппы. Весть процесс переноса аминогруппы (NH2) с α-аминокислоты на α-кетокислоту происходит в несколько стадий:
1) На первой аминогруппа субстрата (например, аланина), конкурируя с лизином, образует альдиминную связь с передоксальфосфатом.
2) Внутримолекулярная перестройка. Под влиянием изомеразы двойная связь переходит от одного углерода к другому.
Образуется кетоиминная группировка – промежуточное соединение, у которого двойная связь находится у того атома углерода, который будет связан с кислородом на следующей стадии.
3) Стадия гидролиза. При этом образуется аминогруппа на коферменте и кетогруппа на бывшей аминокислоте.
4) Четвёртая стадия происходит при наличии второго субстрата, которым является кетокислота, например, 2-оксоглутаровая:
При этом происходит переход пиридоксальфосфата в исходную альдегидную группировку с лизином
Как видно из уравнений, механизм реакции такой же, как при взаимодействии пиридина с аминокислотой, только конкурентами за кетогруппу кислоты становятся лизин и пиридоксальфосфат.
Осуществление рассмотренной последовательности реакций становится возможным благодаря возникающим конкурентным отношениям. По конкурирующим способностям за карбонильной группой пиридоксальфосфата аминокислоты располагаются в следующий ряд:
глутамат < остаток лизина в полипептиде < остаток аминокислоты
Суммарно весь этот процесс можно изобразить следующим образом:
ПДФ в комплексе с декарбоксилазой может катализировать декарбоксилированные глутаминовые кислоты (образуется γ-аминомасляная кислота), гистодина, триптофана и др. аминокислоты.
Ацилтрансферазы
Ацильная группа – это остаток от карбоновых кислот.
Коферментом реакции ацилирования является кофермент А или коэнзим КоА. Он переносит остатки карбоновых кислот.
КоА – гетерофункциональное соединение, однако его физиологическая активность обусловлена концевой сульфгидрильной (тиольной) группы «–SH». Все реакции с участием КоА заключаются в образовании тиоэфиров при взаимодействии с кислотами.
Характерной особенностью структуры молекулы КоА является наличие длинного и гибкого рычага между группой SH с одной стороны и остатком аденазина с другой стороны.
Молекула КоА построена из 3'-фосфоаденазин-5'-дифосфата, соединённого сложной эфирной связью с пантотеновой кислотой, которая в свою очередь соединена с β-меркатоэтиламином.
Пантотеновая кислота – это продукт взаимодействия 2,4-дигидрокси-3,3-диметилбутановой кислоты и β-аланин-3-аминопропановой кислоты.
ОСНОВЫ КИНЕТИКИ
ФЕРМЕНТАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ