Изоаллоксазиновое кольцо

Фиг. 82. Восстановленная (слева) и окисленная (справа) формы изоаллоксазинового кольца молекулы флавинового нуклеотида (ФАД или ФМН).

Никотинамидное кольцо НАД-Нг и изоаллоксазиновое кольцо ФАД расположены в параллельных плоскостях, так что атом азота никотинамида лежит против 2-го атома углерода рибофлавина. Неорганический фосфат соединен с двумя коферментами водородной связью, идущей к МНг-группе никотинамидного кольца. Атом водорода переносится от 4-го атома углерода никотинамидного кольца к атому азота ФАД, занимающему 10-е положение. Одновременный перенос электрона от атома азота никотинамида к С = 0-группе ФАД придает атому азота никотинамида положительный заряд, а С = О-группе ФАД — повышенную электронную плотность. Благодаря положительному заряду атом азота никотинамида притягивается к отрицательно заряженному кислородному атому фосфатного иона с образованием электростатической связи I. Электрон, перенесенный к С = 0-группе, стремится образовать связь 11. В результате возникновения этих двух связей образуется ФАД-Нг Ф. Фосфорилированный ФАД-На представляет собой макроэргическое соединение, которое может фосфорилировать АДФ либо непосредственно, либо в ходе последующего окисления. Согласно изложенной теории, разобщение фосфорилирования и дыхания, а также индуцирование АТФ-азы динитрофенолом обусловлены конкуренцией между ДНФ и 0 неорганического фосфата за четвертичный азот никотинамидного кольца. Эта конкуренция препятствует образованию ФАД-Нг- Ф. Теория Грабе дает удовлетворительное объяснение для структурных потребностей фосфорилирования в дыхательной цепи. Однако, взятая в совокупности со всем механизмом 2-го типа, эта теория не согласуется с данными о том, что способные к восстановлению компоненты дыхательной цепи, по-видимому, не являются промежуточными продуктами в реакциях фосфорилирования. [c.253]

Активной частью молекулы ФАД и ФМН, участвующей в окислительно-восстановительных реакциях, является способное восстанавливаться изоаллоксазиновое кольцо рибофлавина. Реакцию представляют обычно как прямой перенос пары атомов водорода от субстрата к ФАД или ФМН с образованием восстановленных форм — ФАД На или ФМН На- Некоторые флавиновые дегидрогеназы содержат больше одной молекулы ФАД или ФМН, в состав других входят еще н металлы (чаще всего Ре). . [c.104]

Рис. 10-5. Обратимый перенос двух атомов водорода от молекулы субстрата на изоаллоксазиновое кольцо FMN или FAD, катализируемый флавиндегидрогеназой.

На основании исследования реакций присоединения с участием изоаллоксазинового кольца флавинов предложен другой возможный механизм восстановления флавинов. Сульфит-ион присоединяется к положению 5 с образованием N—S-связи. Между тем Гамильтон [117] предположил, что более обычным пунктом присоединения нуклеофилов является углеродный атом 4а, который совместно с атомом N-5 образует циклическое шиффово основание. Согласно Гамильтону, другие электрофильные центры молекулы, такие, как 2-, 4- и Юа-углерод-ные атомы были бы нереакционноспособными вследствие их участия в резонансах амидного и амидинового типов. Спирт (или иной суб- [c.261]

Во флавиновых коферментах (ФАД или ФМН), активной частью молекул которых является изоаллоксазиновое кольцо, в результате восстановления чаще всего наблюдается присоединение 2 протонов и 2 электронов одновременно [c.308]

Вопрос о механизме переноса водорода (Н, Н" , е, гг) при восстановлении флавинов оказался значительно более сложным, чем для пиридиннуклеотидов, где строго показан с помощью дейтерия прямой перенос водорода с одного субстрата на другой [1]. В данном случае это невозможно, поскольку изоаллоксазиновое кольцо восстанавливается по атомам N(1) и N(5), которые затем становятся кислотными центрами и легко обмениваются протонами с окружающей средой. [c.189]

Флавиновые семихиноны могут образовываться также в результате образования комплексов с переносом заряда. Для флавинов показано, что эти соединения легко образуют КПЗ [20—25]. В таких комплексах изоаллоксазиновое кольцо служит акцептором электрона, а донорами могут быть ароматические аминокислоты, пурины, витамины, гормоны и др. [c.191]

Дисульфидные мостики, приводящие к образованию петель в полипептидной цепи, обнаружены в нескольких белках (пепсине, тиоредоксине, А-цепи инсулина, фиброине шелка [145], липоамидной дегидрогеназе и других пиридиннуклеотиддисульфидных окси-редуктазах [ 111 ]). Между мостиковыми цистеиновыми остатками в полипептидной цепи находится 2—4 остатка. Рассмотрение моделей, а также рентгеноструктурный анализ показывают, что такие петли имеют уплощенную жесткую структуру. В глутатионредуктазе и родственных ферментах в петле участвует изоаллоксазиновое кольцо FAD [123, 124]. [c.69]

Все флавиновые ферменты являются по крайней мере двухсубстратными катализаторами. Окисление первого субстрата приводит к восстановлению изоаллоксазинового кольца фермента, которое затем вновь окисляется вторым субстратом. В результате флавопротеид выполняет характерную для механизма переносного катализа роль [c.193]

Механизм окисления и восстановления, осуществляемый этими ферментами, весьма сложен. Судя по имеющимся данным, происходит двустадийное восстановление изоаллоксазинового кольца с промежуточным образованием семихинона (свободного радикала) (рис. 12.8). [c.121]

Рнс. 12.8. Восстановление изоаллоксазинового кольца флавиновых нуклеотидов. [c.121]

Сукцинат окисляется в фумарат сук-цинат-дегидрогеназой. Акцептором водорода в этой реакции служит FAD, а не NAD , который используется в трех других окислительных реакциях цикла. Роль акцептора водорода в этой реакции выполняет FAD, потому что изменение свободной энергии оказывается недостаточным для восстановления NAD . В реакциях такого типа функцию акцептора электронов почти всегда несет FAD. В молекуле сукцинат-дегидрогеназы изоаллоксазиновое кольцо FAD ковалентно связано с боковой цепью гистидина, входящего в состав фермента (Е — FAD). [c.52]

А — пиридиновое кольцо НАД(Ф) Б — изоаллоксазиновое кольцо рибофлавина ФМН или ФАД В — хиноидное кольцо. Присоединенные атомы водорода и электрон пиридинового кольца обведены пунктиром (по Dagley, Ni holson, 1973) [c.361]

В состав флавиновых дегидрогеназ входят флавиновые нуклеотиды, прочно связанные с апоферментом и не отщепляющиеся от него ни на одной стадии каталитического цикла. Окислительно-восстановительные свойства флавопротеинов обусловлены способностью изоаллоксазинового кольца рибофлавина к обратимому переходу из окисленного состояния в восстановленное, при котором происходит присоединение к кольцу 2 электронов в составе атомов водорода (рис. 93, Б). При изучении дыхательных цепей особенно интересны два связанных с мембраной флавопротеина сукцинатдегидрогеназа, катализирующая окисление сукцината в ЦТК, и НАД(Ф) Нз-дегидрогеназа, катализирующая восстановление своей флавиновой простетической группы, сопряженное с окислением НАД(Ф) Н2. [c.362]

Этот биологически важный витамин (его синоним лактофла вин и витамин Вг) способен подвергаться обратимому восстановлению и повторному окислению и обладает интересной фотохимической активностью. Его водные растворы, свободные от кислорода и каких-либо химических агентов, обесцвечиваются при облучении в результате восстановления изоаллоксазинового кольца [119, 173, 174]. Пропускание воздуха через раствор регенерирует желтый цвет, что свидетельствует о процессе повторного окисления дигидроизоаллоксазинового остатка. [c.391]

Переносчики ФМН и ФАД представляют собой сложные соединения, активной частью которых является изоаллоксазиновое кольцо рибофлавина (витамина В2). К атомам азота этого кольца могут присоединяться два атома водорода либо два протона (2Н ) и два электрона 2е ), при этом коферменты переходят из окисленной формы в восстановленную ФАД ФАДН2 (рис. 16). [c.49]

Изоаллоксазиновое кольцо является простетической группой фла-виноЕЫХ ферментов. Оно способно присоединять и отщеплять два атома водорода в положениях 1,5 [c.187]

Неточность используемой терминологии определяется тем, что связь между изоаллоксазиновым кольцом и пентозой не является гликозидной и таким образом FMN и FAD, строго говоря, не относятся к моно-и динуклеотидам. Однако это не приводит к недоразумениям, поскольку все изменения при катализе затрагивают только ядро изоаллоксазина. Вместе с тем отличие рибофлавина от нуклеотидов (отсутствие гликозидной связи) приводит его к особой устойчивости к гидролизу в разбавленных минеральных кислотах (даже при повышенных температурах)и щелочах, а также объясняетего способность противостоять действию умеренных окислителей. Перманганат при не слишком высоких температурах не действует на рибофлавин, а Н2О2 разрушает рибофлавин только в присутствии ионов железа. Однако рибофлавин легко восстанавливается дитионитом, амальгамой натрия или хлоридом титана. Восстановленные формы FMN и FAD обозначаются соответственно FMN-Ha и FAD-Нг. [c.188]

Изоаллоксазиновое кольцо существует в нескольких таутомерных формах, из которых дикетонная форма наиболее устойчива в условиях работы фермента, хотя в некоторых случаях приходится учитывать и свойства енольной формы [2]. Флавины и их семихинонные и дигидроформы представляют собой амфотерные соединения. Они способны присоединять и отщеплять протоны. рК соответствующих процессов обычно определяют по изменениям спектров флавинов при различных pH, поскольку спектры ионизированных форм имеют существенные отличия. Флавохиноны присоединяют протоны только в очень кислых )астворах, а анионные формы возникают только при высоких pH 3] [c.189]

Флавопротеиды можно разделить на два класса. Для одних, помимо изоаллоксазинового кольца, для выполнения каталитических функций необходимо наличие в ферменте ионов железа и молибдена. Это металлофлавопротеиды, примерами которых могут служить ксан-тиноксидаза, альдегидоксидаза, дигидрооротатдегидрогеназа или сукцинатдегидрогеназа. Другие флавопротеиды, такие как липоамид-дегидрогеназа и ее аналоги или оксидазы D- и -аминокислот, осуществляют свои каталитические действия без помощи ионов металлов. Кроме того, и те и другие ферменты в своих активных центрах содержат кислотно-основные группы. [c.193]

Этот пример показывает, что в ферменте обратимая реакция дегидрогенизации может идти путем обмена двумя электронами субстрата с ферментом и двумя протонами с окружающей средой. В сук-цинатдегидрогеназе процесс по предложенному механизму фактически осуществляется путем челночной передачи двух электронов с помощью железо-флавиновых комплексов / и //, а кислотно-основные группы белка участвуют в процессах обмена протонами. На приведенных схемах указана только роль изоаллоксазинового кольца и за неимением соответствующих данных не рассмотрена роль кислотно-основных групп активного центра сукцинатдегидрогеназы. [c.198]

Центры присоединения водорода к изоаллоксазиновому кольцу (положения NO и N< >) являются кислотно-основными, что допускает раздельный перенос электрона и протона к простетической группе. Кроме того, в тех же положениях акцептируется гидрид ион. [c.271]

Ферредоксин-НАДФ-редуктаза — флавопротеид с молекулярным весом около 50 ООО. Максимумы поглощения 456, 385 и 275 нм. Окислительно-восстановительные превращения ( 2Н) происходят в изоаллоксазиновом кольце простетической группировки — флавинаденинди-нуклеотида [c.72]

Реакционноспособная часть FAD-это его изоаллоксазиновое кольцо (рис. 11.10). FAD, подобно NAD , присоединяет два электрона. Однако FAD в отличие от NAD присоединяет оба теряемых субстратом атома водорода. Потенциалы переноса групп у NADH и FADH2 и термодинамика окислительно-восстановительных реакций рассматриваются в гл. 14. [c.15]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология