Структура и функции кофермента

Структура и функции кофермента А [c.192]

Два кофермента, обсуждаемые в этом разделе, играют единственную в своем роде роль в определенных ферментативных реакциях. Химические структуры этих коферментов сильно различаются, однако анализ реакций, в которых они принимают участие, позволяет предположить, что их биологические функции близки по крайней мере в части, касающейся механизма их действия [95]. Роль этих коферментов можно свести к стабилизации карбанионов, в обычных условиях являющихся нестабильными или вовсе не образующимися частицами. Для выполнения этой функции коферменты должны образовывать ковалентные производные с соответствующими субстратами, причем природа производных должна быть такова, чтобы субстрат приобретал необходимый характер карбаниона. Пути достижения такого состояния рассматриваются в приведенных ниже разделах. [c.626]

Практическая значимость работ с аналогами коферментов связана с возможностью создания эффективных лекарственных средств путем целенаправленной модификации отдельных частей молекулы кофермента. Правильный выбор направлений поиска таких средств зависит от уровня знаний связи между структурой и функцией кофермента [c.12]

Для решения различных вопросов, встающих при исследовании структуры и функции ферментов, часто используется подход, связанный с введением в активный центр фермента аналогов кофермента, субстрата или ингибиторов реакции. В то же время в ряде случаев необходимо, чтобы активный центр мог свободно взаимодействовать с участниками реакции и ее ингибиторами. Информация о связывании лигандов в активном центре в этом случае может быть получена из других областей молекулы белка, чувствительных к состоянию активного центра. [c.340]

Данные о важнейших коферментах и простетических группах ферментов, включая их наименования и структуру, химическую природу витамина, входящего в их состав, и характер выполняемой биохимической функции в метаболизме, детально рассмотрены в главах 7 и 9—13. [c.122]

Для обеспечения эффективного каталитического действия ферменты нуждаются в кофакторах, которые к концу реакции не претерпевают изменений и являются существенным ее элементом [1, 22]. Коферменты—это вещества органической природы, сложной структуры (алифатические и ароматические производные, нуклеотиды, гетероциклы). Они, как правило, непосредственно участвуют в каталитической реа щии как переносчики оп деленных химических группировок. Активаторы—это вещества неорганической природы, например,неорганические ионы, оказывающие активирующее воздействие на ферменты. В соответствии с их функциями в ферментативном катализе коферменты делятся на три основные группы [c.166]

Кроме растений, немало азотосодержащих метаболитов продуцируют бактерии, грибы, беспозвоночные. К ним во многих случаях не применяют название алкалоид , но с точки зрения химической структуры и свойств, эти вещества принципиально от алкалоидов не отличаются и их целесообразно не разделять высокими классификационными барьерами. За пределы понятия алкалоид выносят несколько типов азотистых гетероциклических соединений, таких как нуклеиновые основания и многие коферменты. Эти вещества играют чрезвычайно важную роль в устройстве и функционировании биохимической машины жизни. Они присутствуют в любых организмах и выполняют в них одинаковые биологические функции. В этой главе уделено внимание всем типам природных азотистых соединений. [c.426]

В качестве примеров в табл. 6 приведены вещества довольно сложной структуры, в ряде случаев относящиеся к витаминам и широко известные как коферменты. Однако иногда субстрат действует каталитически, способствуя переносу определенной группы от одного соединения к другому, и все же такие субстраты не называются коферментами отчасти вследствие их относительно простого строения, а отчасти из-за их участия в других реакциях, в которых они не несут каталитических функций. Например, глутамат иа-кето-глутарат играют важную роль в переносе аминных групп [c.60]

АТФ выступает в роли кофермента, участвующего совместно с определенными ферментами в катализе биохимических реакций. Близкий к нему кофермент аденозиндифосфат, АДФ, обладает такой же структурой, как и АТФ, но содержит на одну фосфатную группу меньше. Одна из важнейших функций АТФ — выделение энергии при гидролизе до АДФ. Существуют убедительные доказательства того, что эта реакция — основной источник знергии в живых организмах, причем в зависимости от ферментативной системы эта энергия гидролиза может выделяться в виде тепла, электричества, сокращения мускулов или использоваться на проведение эндотермических синтезов. Эти реакции будут подробно рассмотрены в гл. 40, а сейчас приведем лишь данные для суммарной реакции [c.467]

По этим причинам Диксон и Уэбб предложили функциональный способ разграничения простетических групп и коферментов. К простетическим группам они относят кофакторы, связанные в течение всего каталитического цикла с одним и тем же ферментом, а к коферментам — кофакторы, которые в процессе каталитической реакции последовательно связываются с двумя разными ферментами. Иными словами, простетическая группа представляет собой элемент структуры фермента, тогда как кофермент это не что иное, как субстрат с особыми циклическими функциями. Такой функциональный способ разграничения не находится в противоречии с ранее высказанными соображениями, но он проще и яснее с прикладной точки зрения. Этого способа мы и будем придерживаться в дальнейшем. [c.31]

В тканях с высоким содержанием ДНК можно обнаружить также свободные дезоксирибонуклеотиды, которые играют важную роль в синтезе ДНК (другие функции неизвестны). Кроме нуклеотидов, весьма необходимых для биосинтеза нуклеиновых кислот, имеются еще нуклеотиды с основаниями, не входящими в структуру ДНК или РНК. Такие нуклеотиды во время обмена веществ играют важную роль как необходимые коферменты. Это пиридин- и флавин-нуклеотиды. [c.96]

Каталитическую функцию выполняет не вся молекула фермента, а только ее часть, названная активным центром фермента. У однокомпонентных ферментов активный центр представляет собой уникальное сочетание определенных аминокислотных остатков в какой-то части белковой молекулы. Это хорошо видно на примере химотрипсина, который содержит 246 остатков аминокислот. В активный центр фермента входит остаток серина, связанный с аспарагиновой кислотой и с глицином. Хотя в молекуле находится 26 сериновых остатков, для проявления каталитической активности важен лишь тот, который соединен с аспарагиновой кислотой и глицином. Но в то же время простой пептид, содержащий такое сочетание аминокислотных остатков (—асп—сер—глиц—), каталитической активностью не обладает. Оказывается, в активном центре химотрипсина поблизости от серина расположена активирующая его аминокислота гистидин, правда находящаяся сравнительно далеко от серина в полипептидной цепочке. Но при возникновении третичной структуры белковой молекулы остаток гистидина оказывается близко расположенным к серину, и, следовательно, в молекуле образуется комбинация аминокислотных остатков, благодаря которой осуществляется действие фермента. Такое сближение аминокислотных остатков возможно лишь в результате совершенно определенного свертывания полипептидной цепи и появления свойственной данному ферменту третичной структуры. И у двухкомпонентных ферментов каталитическую функцию выполняет активный центр, включающий кофермент. У этих [c.6]

Обычно флавиновые коферменты прочно связаны с белками и совершают обороты между восстановленным и окисленным состояниями, оставаясь прикрепленными к одной и той же молекуле белка. Что определяет восстановительный потенциал флавина в таком флавопро-теиде Окислительно-восстановительный потенциал свободного кофермента зависит от структур окисленной и восстановленной форм соответствующей пары. Молекулы как рибофлавина, так и пиридиннуклеотидов содержат ароматические кольцевые системы, которые стабилизируются резонансом. При восстановлении этот резонанс частично (но не полностью) утрачивается. Величина Е° зависит от степени резонанс-ности окисленной и восстановленной форм и от любых факторов, предпочтительно стабилизирующих одну из этих форм. Структуры этих коферментов приспособлены к тому, чтобы обеспечить значения Е°, оптимальные для осуществления биологических функций. [c.256]

Биотин, представляющий собой фактор роста дрожжей и-человека (витамин Н), был впервые выделен Коглем сго-структура показана на схеме 8.13. Биотин выполняет функции кофермента в реакциях карбоксилирования [c.209]

Изучение и получение витаминов — природных незаменимых пищевых веществ— имеет важное значение. На основе предложенной химической классификации витаминов детально изложены и обобщены вопросы химии витаминов в ее современном состоянии, методы выделения из природных источников, различные методы синтеза. Рассмотрена зависимость биологической активности от структуры витаминов, коферментов и их химических модификаций. Детально излои ена химия провитаминов и рассмотрены пути их превращения в витамины. Даны представления о биологических свойствах витаминов, их превращении в коферменты, о биокаталитических функциях коферментов в обмене веществ животного организма, о роли витаминов в питании и путях их применения в пищевой промышленности, а также в животноводстве, о значении витаминов и коферментов в профилактике и лечении различных заболеваний. [c.2]

Как мы видели, многие виды бактерий способны синтезировать все свои клеточные компоненты при культивировании на среде из минеральных солей, содержащей ионы аммония в качестве источника азота и простое органическое соединение в качестве источника углерода и энергии. Однако многие бактерии —как и высшие животные — должны получать с пищей витамины. Для некоторых бактерий потребность в витаминах носит довольно сложный характер, для других же достаточно добавления какого-то одного витамина. Так, Proteus vulgaris может развиваться на простой синтетической среде, содержащей никотиновую кислоту. С помощью этих бактерий (природных ауксотрофов) были открыты, выделены и изучены некоторые витамины, в частности витамины группы В, являющиеся частью молекул коферментов. Эти работы не только показали, что некоторые витамины выполняют функцию коферментов, но и способствовали выяснению химической структуры самих витаминов. [c.44]

Функцию коферментов выполняют такие металлы, как железо, марганец, цинк, молибден и магний, и такие витамины, как тиамин, рибофлавин, никотиновая кислота и пиридоксин. Как в той, так и в другой группе активный кофермент — это иногда яе просто металл или витамин, а более сложная структура. Железо, например, может входить в состав гема оно занимает центральное положение в этой сложной органической молекуле, содержащейся в гемоглобине и некоторых важных окислительных ферментах. Тиамин, рибофлавин и никотиновая кислота встречаются в виде фосфорилированных производных, обеспечивающих активность ряда дыхательных ферментов. Среди так называемых металлфлавопротеидов имеются ферменты, которые нуждаются в нескольких типах коферментов так, альдегидокси-даза в активной форме содержит (помимо основного структурного белка) еще и свободное железо, железо в составе гема и, наконец, рибофлавин в комплексе, носящем название флавин-адениндинуклеотид. Все эти коферменты необходимы для проявления активности альдегидоксидазы, причем, для того чтоОы быть эффективным, каждый из них должен быть присоединен к белку в соответствующем положении. [c.45]

К активаторам (кофакторам) ферментов относятся ионы многих металлов. Действие их проявляется различно они входят в состав простетической группы, облегчают образование ферментно-субстратного комплекса, способствуют присоединению кофермента к апо-ферменту и т. д. Присоединяясь по аллостерическому центру, они изменяют третичную структуру белковой молекулы, в результате чего субстратный и каталитический центры фермента приобретают конфигурацию, наиболее выгодную для осуществления их функций. [c.121]

Гиорги витамин Вд в соответствии с его химической структурой был назван пиридоксином. Позднее было установлено, что пиридоксин в животных тканях и дрожжах содержится в весьма активной форме повышение его активности обусловлено превращением пиридоксина в пиридоксамин к пиридоксаль [7, 8, 9, 10]. На долю пиридоксина приходится 20%, а пиридоксаля и пиридоксамина — 80% от общего содержания витаминов группы Ве- Витамин Ве в виде кофермента пиридоксаль-фосфорного эфира (кодекарбоксилазы) входит в состав различных ферментов аминокислотного обмена декарбоксилаз, аминофераз и др. Разнообразные биохимические функции витаминов группы Ве нашли широкое освещение в литературе [11—16]. Ряд работ посвящен содержанию пиридоксина в пищевых продуктах [17—20]. [c.153]

Даже до того, как стала известна структура кристаллической лактатдегидрогеназы, отсутствие рН-зависимости связывания кофермента в интервале pH от 5 до 10 наряду с наблюдавшейся инактивацией фермента бутандионом позволило предположить, что пирофосфатная группа NAD+ связывается с гуанидиниевой группой бокового радикала аргинина [75]. Рентгеноструктурные исследования показывают, что эту функцию осуществляет Arg-101 (рис. 8-12). Несколько неожиданным оказалось то, что аминогруппа аденина не образует водородной связи с белком. Аденин скорее всего заключен в гидрофобной щели, а его аминогруппа контактирует с растворителем. [c.245]

Несмотря на кажущуюся простоту структуры NAD+ и NADP+, химические свойства никотинамидного кольца в этих коферментах удивительно разнообразны. Например, NAD+ чрезвычайно неустойчив в щелочных растворах, тогда как HADH неустойчив как раз в слабокислых средах. Эти обстоятельства, а также способность NAD+ вступать в реакции конденсации с другими соединениями приводили иногда к серьезным ошибкам в интерпретации экспериментов. Указанные особенности NAD+ и NADH могут иметь также значение и для проявления их биологических функций. [c.250]

Молекула фолиевой кислоты (I) и ее производных, осуществляющих функции кофакторов в процессах метаболизма, таких, как 5,6,7,8-тетрагидро-птероил- -глутаминовая кислота, 5-N-фopмил-5,6,7,8-тeтpaгидpoптepoил-L-глутаминовая кислота (фолиновая кислота) и др. (см. раздел Птериновые коферменты ), в основной своей части высокоспецифична. Так, для проявления витаминных свойств обязательна птериновая структура, [c.485]

Синтез цианокобаламина и фрагментов его молекулы Биологическое значение витамииа Вх . Зависимость между строен и биологической активностью Корриновые коферменты Структура кофермент-кобаламина Получение кофермент-кобаламина Частичный синтез кофермент-кобаламина Биохимические функции корринового кофермента Список использованной литературы (к главе Х1И) [c.632]

Остановимся еще на одном примере — на структуре и функции аспартатаминотрансферазы (ААТ), детально изученной БраунщтейнЬм и его сотрудниками. Аминотрансферазы содержат кофермент — пиридоксальфосфат (ПАЛФ). Общая теория действия таких ферментов была построена Браунщтейном и [c.378]

Из 1,3-азолов только оксазол не участвует в основных биохимических процессах, однако существуют вторичные метаболиты (особенно в морских организмах), которые включают в себя структуру тиазола (и оксазола), например антибиотик цистотиазол А из бактерий y toba terfus as [3]. Система имидазола лежит в основе незаменимой аминокислоты гистидина, выполняющей важные функции в процессах ферментативного протонного переноса. Родственный гистидину гормон гистамин вызывает расширение сосудов и служит основным фактором в аллергических реакциях, таких, как сенная лихорадка. Тиазолиевый цикл представляет собой активный химический центр кофермента тиамина (витамина Bi). [c.506]

Первой стадией превращения субстрата в продукт реакции в процессе ферментативного катализа является обратимое образование нз фермента Е и субстрата 8 комплекса Е8. Процессы образования и разрыва связей (т. е. все действительные химические превращения) протекают затем внутри этого комплекса. Реакция может протекать таким образом, что либо между субстратом и ферл ентом образуются ковалентные связи, либо функция фермента просто заключается в том, что он активирует субстрат, кофермент или косубстрат и обеспечивает их пространственное сближение. Как бы ни протекал процесс, специфические фуикциональные группы молекулы фермента должны участвовать либо в образовании ковалентных связей с субстратом, либо в активационном процессе. Кроме того, процессу разрыва связей могут предшествовать (или он мсжет сопровождаться) конфор-мацйонные изменения структуры фермента. Можно считать, что ферментативные реакцин осуществляются путем внутримолекулярного участия определенных функциональных групп, совокупность которых можно определить как активный центр. Таким образом, очевидно сходство между ферментативными и внутримолекулярными реакциями [c.133]

Недавно было показано, что коферментную функцию выполняет витамии Bja, в котором группа N замещена на остаток аденозина. Этот кофермент и ряд близких к нему по структуре соединений получили название кобамидных коферментов. Под действием H N они легко переходят в соответствующие производные витамина Bi . [c.183]

Многим ферментам, катализирующим широкий спектр биохимических реакций, необходимо для эффективного осуществления каталитической функции присутствие небольшой небелковой простетической группы, более пли меиее прочно связанной с белком. Если эта небелковая группа обслуживает два (или более) фермента, благодаря чему между ними может происходить перенос групп, то ее обычно называют коферментом. В ферментативной реакции различия между субстратом и коферментом не всегда ясны, так как кофермент, подобно субстрату, может в ходе реакции претерпевать структурные изменения. Однако при последующих реакциях первоначальная структура кофермента обычно восстанавливается, тогда как субстрат подвергается дальнейшим химическим превращениям. В тех случаях, когда кофермент на определенной стадии реакции оказывается структурно измененным, различие мегкду коферментом и субстратом выявляется именно иа основании этой конечной регенерации структуры. Кроме того, при многих кофермент-зависимых реакциях субстрат-ферментному взаимодействию обя- зательно предшествует связывание кофермента с ферментом (см. гл. VI). [c.208]

В состав ТГФ входят восстановленный птеридин, /г-аминобензойная кислота и L-глутаминовая кислота. Полиглутаминовые производные ТГФ, содержащие до семи остатков глутаминовой кислоты, связанных посредством у-глута-мильных пептидных связей, также встречаются в биологических системах и осуществляют те же биологические функции, что и ТГФ. После того как обнаружилось, что фолиевая кислота является фактором роста для молочнокислых бактерий, начались исследования по выяснению биохимической роли ТГФ-коферментов. Зависимость роста молочнокислых бактерий от фолиевой кислоты была использована в качестве теста при очистке и выделении этого вещества, что дало возможность исследовать его структуру. В ранних работах удавалось выделить только фолиевую кислоту, что объясняется легким окислением ТГФ. Фолиевая кислота может быть ферментативно восстановлена до ТГФ. Для дигидрофолата возможны три структурных изомера (7,8-, 5,6- и 5,8-) однако как при химических, так и при ферментативных реакциях был однозначно идентифицирован только 7,8-изомер. [c.226]

Ни в одной из известных ферментативных реакций витамин Bjj не играет роли кофермента. Коферментную функцию выполняет группа родственных соединений — В 12-коферменты, или тбамидные коферменты. Впервые эти соединения были выделены в 1958 г. Баркером и его сотрудниками. Химические и рентгенографические исследования показали, что В12-кофермент, содержащий 5,6-диметилбензимидазол, имеет структуру XIV, в которой лигандом для кобальта служит вместо цианида 5-дезоксиаденозильная группа [c.237]

Можно назвать еще следующие направления, по которым развивается современная ферментология изучение роли и действия отдельных факторов, влияющих на процесс,—температуры, pH среды, ее окислительно-восстановительного потенциала, концентрации субстрата и фермента изучение кинетики ферментативных реакций исследование специфичности ферментов — важнейшего свойства, определяющего их биологическую роль и возможности практического использования химического строения и действия ингибиторов ферментов, обратимого и необратимого, специфического и неспецифического торможения ими реакций изучение строения и функций различных кофакторов, в первую очередь специфических коферментов, их роли в каталитическом процессе, в обмене веществ исследование особенностей ферментных белков — состава, числа цепей, гидродинамических и электрохимических свойств, химической структуры далее — строения активных центров, их числа, их низкомолекулярных аналогов изучение механизма действия ферментов действия полифермент-ных систем и, наконец, образования ферментных белков, в том числе их биосинтез и образование из предшественников префер-ментов). [c.46]

Коферменты или кофакторы в отдельных случаях очень слабо связаны с белковой частью, иногда (метал-лопорфириновые комплексы) их связь относительно прочна, и соединение кофермент— белок практически не диссоциирует в растворе. В случае слабой связи и почти полной диссоциации этого соединения бывает трудно провести границу между субстратом и коферментом. В ферментных системах кофермент одного фермента может служить субстратом для другого. Такие вещества связки создают возможности проявления не только пространственных, но и временного кода, так как являются важными звеньями систем биокатализаторов. Хотя кофермент для проявления биокаталитической функции нуждается в белке, так что ферментная реакция совершается в комплексе кофермент — субстрат — белок, тем не менее строение и конфигурация молекул многих коферментов строго специфичны, причем не только первичная, но и структура, и конфигурация всей молекулы кофермента кодируют возможности проявления ее каталитической активности. Примером может служить молекула никотинамидениндинуклеотида (НАД), имеющая изогну- [c.178]

Основная группа этих биологически важных соединений, а именно сложные эфиры, содержащие макроэргическую фосфатную группировку Р—О—Р, являются производными нуклеотидов. В молекулы этих производных, и в частности веществ природного происхождения, в качестве одного из компонентов ангидридных структур всегда входит нуклеозид-5 -фосфат. Другим компонентом ангидридных структур является ортофосфорная, пирофосфорная или трифос-форная кислота (например, аденозин-5 -ди-, аденозин-5 -три- и аденозин-5 -тетрафосфаты), либо моноэфир ортофосфорной кислоты (в случае нуклеотидных коферментов и пирофосфатов, участвующих в реакциях переноса групп). Другая группа биологически важных соединений включает ацилфосфаты, в качестве характерных примеров которых можно привести ацетил- или карбамилфосфаты и моноэфиры ацилфосфатов, в частности ациладенилаты. Соединения обеих этих групп осуществляют важные биологические функции перенос энергии, перенос групп или коферментов. Кроме упомянутых, фосфорными соединениями, участвующими, как известно, в исполнении такого рода функций, являются фосфоенолпировиноград-ная кислота, амидофосфорная кислота и ее производные. Следует отметить, что не удалось установить, осуществляет ли адено-зин-5 -тетрафосфат > какие-либо биологические функции или же он является лишь продуктом диспропорционирования аденозин-5 -трифосфата (АТФ). [c.512]

Укажите возможные функции металлов в ферментативном катализе а) участвуют в связывании фермента с субстратом б) способствуют связыванию эффектора с аллостери-ческим центром в) участвуют в связывании фермента с коферментом г) стабилизируют четвертичную структуру фермента. [c.66]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология