Говорих за това какво всъщност представлява, защо е необходим цикълът на Кребс и какво място заема в метаболизма. Сега нека да преминем към самите реакции на този цикъл.
Ще направя резервация веднага - за мен лично запомнянето на реакции беше напълно безсмислено занимание, докато не подредя горните въпроси. Но ако вече сте разбрали теорията, предлагам да преминете към практиката.
Можете да видите много начини да напишете цикъла на Кребс. Най-често срещаните опции са нещо подобно:
Но това, което ми се стори най-удобно, беше методът за писане на реакции от добрия стар учебник по биохимия от авторите Т. Т. Березов. и Коровкина Б.В.
Първа реакция
Познатите вече ацетил-КоА и оксалоацетат се комбинират и се превръщат в цитрат, т.е. лимонена киселина.
Втора реакция
Сега вземаме лимонена киселина и я обръщаме изолимонена киселина. Друго име за това вещество е изоцитрат.
Всъщност тази реакция е малко по-сложна, чрез междинен етап - образуването на цис-аконитова киселина. Но реших да го опростя, за да го запомните по-добре. Ако е необходимо, можете да добавите липсващата стъпка тук, ако помните всичко останало.
По същество двете функционални групи просто си размениха местата.
Трета реакция
И така, имаме изолимонена киселина. Сега трябва да се декарбоксилира (т.е. да се отстрани COOH) и да се дехидрогенира (т.е. да се отстрани Н). Полученото вещество е а-кетоглутарат.
Тази реакция е забележителна за образуването на HADH 2 комплекса. Това означава, че NAD транспортерът поема водород, за да стартира дихателната верига.
Харесвам версията на реакциите на цикъла на Кребс в учебника на Березов и Коровкин именно защото атомите и функционалните групи, които участват в реакциите, веднага се виждат ясно.
Четвърта реакция
Отново, никотин амид аденин динуклеотид работи като часовник, т.е ПО-ГОРЕ. Този хубав носител идва тук, точно както в последната стъпка, за да грабне водорода и да го пренесе в дихателната верига.
Между другото, полученото вещество е сукцинил-КоА, не трябва да ви плаши. Сукцинатът е другото име на янтарната киселина, което ви е познато от дните на биоорганичната химия. Сукцинил-Коа е съединение на янтарна киселина с коензим-А. Можем да кажем, че това е естер на янтарна киселина.
Пета реакция
В предишната стъпка казахме, че сукцинил-КоА е естер на янтарна киселина. И сега ще получим самата янтарна киселина, тоест сукцинат, от сукцинил-КоА. Изключително важен момент: именно в тази реакция възниква субстратно фосфорилиране.
Фосфорилирането като цяло (може да бъде окислително и субстратно) е добавянето на фосфорна група PO 3 към GDP или ATP, за да се получи пълен GTF, или, съответно, ATP. Субстратът се различава по това, че същата тази фосфорна група се откъсва от всяко вещество, което го съдържа. Ами просто казано, той се прехвърля от СУБСТРАТА към HDF или ADP. Ето защо се нарича „субстратно фосфорилиране“.
Още веднъж: в началото на субстратното фосфорилиране имаме дифосфатна молекула – гуанозин дифосфат или аденозин дифосфат. Фосфорилирането се състои във факта, че молекула с два остатъка от фосфорна киселина - HDP или ADP - се „завършва“ в молекула с три остатъка от фосфорна киселина, за да се получи гуанозин трифосфат или аденозин трифосфат. Този процес се случва по време на превръщането на сукцинил-КоА в сукцинат (т.е. янтарна киселина).
На диаграмата можете да видите буквите F (n). Това означава "неорганичен фосфат". Неорганичният фосфат се прехвърля от субстрата към HDP, така че реакционните продукти да съдържат добър, пълен GTP. Сега нека да разгледаме самата реакция:
Шеста реакция
Следваща трансформация. Този път янтарна киселина, които получихме в последния етап, ще се превърне в фумарат, забележете новата двойна връзка.
Диаграмата ясно показва как участва в реакцията ПРИЩЯВКА: Този неуморен носител на протони и електрони поема водорода и го влачи директно в дихателната верига.
Седма реакция
Вече сме на финала. Предпоследният етап от цикъла на Кребс е реакцията, която превръща фумарат в L-малат. L-малат е друго име L-ябълчена киселина, познат от курса по биоорганична химия.
Ако погледнете самата реакция, ще видите, че, първо, тя протича в двете посоки, и второ, нейната същност е хидратация. Тоест фумаратът просто прикрепя водна молекула към себе си, което води до L-ябълчена киселина.
Осма реакция
Последната реакция от цикъла на Кребс е окислението на L-ябълчена киселина до оксалоацетат, т.е. оксалооцетна киселина. Както разбирате, "оксалацетат" и "оксалокоцетна киселина" са синоними. Вероятно си спомняте, че оксалооцетната киселина е компонент на първата реакция на цикъла на Кребс.
Тук отбелязваме особеността на реакцията: образуване на NADH 2, който ще пренася електрони в дихателната верига. Не забравяйте и реакции 3,4 и 6, там също се образуват носители на електрони и протони за дихателната верига.
Както можете да видите, специално подчертах в червено реакциите, по време на които се образуват NADH и FADH2. Това е много важни веществаза дихателната верига. Маркирах в зелено реакцията, при която се получава субстратно фосфорилиране и се произвежда GTP.
Как да запомните всичко това?
Всъщност не е толкова трудно. След като прочетете двете ми статии изцяло, както и вашия учебник и лекции, просто трябва да се упражнявате да пишете тези реакции. Препоръчвам да запомните цикъла на Кребс в блокове от 4 реакции. Напишете тези 4 реакции няколко пъти, като за всяка изберете асоциация, която отговаря на паметта ви.
Аз например веднага много лесно си спомних втората реакция, в която лимонена киселина(Мисля, че всеки е запознат с това от детството) се образува изолимонена киселина.
Можете също да използвате мнемоника като: " Цял ананас и парче суфле е всъщност моят обяд днес, което съответства на серията - цитрат, цис-аконитат, изоцитрат, алфа-кетоглутарат, сукцинил-КоА, сукцинат, фумарат, малат, оксалоацетат." Има още куп като тях.
Но, честно казано, почти никога не съм харесвал такива стихове. Според мен по-лесно се запомня самата последователност от реакции. Много ми помогна да разделя цикъла на Кребс на две части, всяка от които се упражнявах да пиша няколко пъти на час. По правило това се случва в класове като психология или биоетика. Това е много удобно - без да се разсейвате от лекцията, можете да прекарате буквално минута, като напишете реакциите, както ги помните, и след това да ги проверите с правилната опция.
Между другото, в някои университети по време на тестове и изпити по биохимия учителите не изискват познаване на самите реакции. Просто трябва да знаете какво представлява цикълът на Кребс, къде се появява, какви са неговите характеристики и значение и, разбира се, самата верига от трансформации. Само веригата може да се наименува без формули, като се използват само имената на веществата. Този подход не е лишен от смисъл според мен.
Надявам се моето ръководство за цикъла TCA да ви е било полезно. И искам да ви напомня, че тези две статии не са пълна замяна на вашите лекции и учебници. Написах ги само за да разберете приблизително какво представлява цикълът на Кребс. Ако изведнъж видите някаква грешка в моето ръководство, моля, пишете за това в коментарите. Благодаря за вниманието!
3O(n2cnc1c(ncnc12)N)(O)3OP(=O)(O)O]
Коензим А (коензим А, CoA, CoA, HSKoA)- ацетилиращ коензим; един от най-важните коензими, който участва в реакциите на трансфер на ацилни групи по време на синтез и окисление мастни киселинии окисление на пируват в цикъла на лимонената киселина.
Структура
600 пикселаБиосинтеза
Коензим А се синтезира в пет стъпки от пантотенова киселина (витамин B 5) и цистеин:
- Пантотенова киселинафосфорилиран до 4'-фосфопантотенат от ензима пантотенат киназа
- Цистеинът се добавя към 4"-фосфопантотенат от ензима фосфопантотеноилцистеин синтетаза, за да се образува 4"-фосфо-N-пантотеноилцистеин
- 4"-фосфо-N-пантотеноилцистеин се декарбоксилира до образуване на 4"-фосфопантотеин от ензима фосфопантотеноилцистеин декарбоксилаза
- 4"-фосфопантотеин с аденилова киселина образува дефосфо-КоА под действието на ензима фосфопантотеин аденилтрансфераза
- Накрая, дефосфо-КоА се фосфорилира от АТФ в коензим А от ензима дефосфокоензим киназа.
Биохимична роля
Редица биохимични реакции са свързани с CoA, лежащи в основата на окислението и синтеза на мастни киселини, биосинтезата на мазнините и окислителните трансформации на продуктите от разпада на въглехидратите. Във всички случаи CoA действа като междинен продукт, който свързва и пренася киселинните остатъци към други вещества. В този случай киселинните остатъци в състава на съединението с CoA претърпяват една или друга трансформация или се прехвърлят без промени в определени метаболити.
История на откритието
Коензимът е изолиран за първи път от черен дроб на гълъб през 1947 г. от F. Lipman. Структурата на коензим А е определена в началото на 50-те години на миналия век от Ф. Линен в Института Листър в Лондон. Пълният синтез на CoA е извършен през 1961 г. от X. Koran.
Списък на ацил-CoAs
Различни ацилови производни на коензим А са изолирани и идентифицирани от природни съединения:
Ацил-КоА от карбоксилни киселини:
- Пропионил-КоА
- Ацетоацетил-КоА
- Кумарол-КоА
- Бутирил-КоА
Ацил-КоА от дикарбоксилни киселини:
- Малонил-КоА
- Сукцинил-КоА
- Хидроксиметилглутарил-КоА
- Пименил-КоА
Ацил-КоА от карбоциклични киселини:
- Бензоил-КоА
- Фенилацетил-КоА
Има също различни мастни киселини ацил-CoAs, които играят голямо значениекато субстрати за реакции на липиден синтез.
Вижте също
Напишете отзив за статията "Коензим А"
Бележки
Литература
- Филипович, Ю. Б. Основи на биохимията: Учебник. за хим. и биол. специалист. пед. un-tov и in-tov / Ю. Б. Филипович. – 4-то изд., преработено. и допълнителни – М.: “Агар”, 1999. – 512 с., ил.
- Березов, Т. Т. Биологична химия: Учебник / Т. Т. Березов, Б. Ф. Коровкин. – 3-то изд., преработено. и допълнителни – М.: Медицина, 1998. – 704 с., ил.
- Овчинников, Ю. А. Биоорганична химия / Ю. А. Овчинников. – М.: Образование, 1987. – 815 с., ил.
- Племенков, В. В. Въведение в химията на природните съединения / В. В. Племенков. – Казан: KSU, 2001. – 376 с.
|
||||||||||||||
Откъс, описващ коензим А
Татко беше бесен... Мразеше, когато хората не се разпадаха. Мразеше, ако не се страхуваха от него... И затова за „непокорните“ мъчението продължи много по-упорито и гневно.Морон стана бял като смъртта. Едри капки пот се търкаляха по слабото му лице и като се откъсваха, капеха на земята. Издръжливостта му беше невероятна, но разбирах, че не може да продължава така дълго - всяко живо тяло си има граница... Исках да му помогна, да опитам по някакъв начин да облекча болката. И тогава внезапно ми хрумна забавна идея, която веднага се опитах да приложа - камъкът, висящ на краката на кардинала, стана безтегловен!.. Карафа, за щастие, не забеляза това. И Морон вдигна изненадано очи и след това бързо ги затвори, за да не го издаде. Но успях да видя - той разбра. И тя продължи да „заклина“ по-нататък, за да облекчи болката му колкото е възможно повече.
- Махай се, Мадона! – възкликна недоволно татко. „Вие ми пречите да се насладя на спектакъла.“ Отдавна исках да видя дали нашият скъп приятел ще бъде толкова горд след „работата“ на моя палач? Пречиш ми, Изидора!
Това означаваше, че той все пак разбира...
Карафа не беше ясновидец, но някак си улавяше много неща с невероятно острия си усет. Така че сега, усещайки, че нещо се случва и не искаше да губи контрол над ситуацията, той ми нареди да си тръгна.
Но сега вече не исках да си тръгвам. Нещастният кардинал имаше нужда от моята помощ и аз искрено исках да му помогна. Защото знаех, че ако го оставя сам с Карафа, никой не знаеше дали Морон ще види идващия ден. Но на Карафа явно не му пукаше за моите желания... Без дори да ми позволи да се възмутя, вторият палач буквално ме изнесе през вратата и като ме избута към коридора, се върна в стаята, където Карафа остана сам с Карафа, макар и много смел, но напълно безпомощен, добър човек...
Стоях в коридора объркана и се чудех как да му помогна. Но, за съжаление, нямаше изход от тъжната му ситуация. Във всеки случай не можах да го намеря толкова бързо ... Въпреки че, честно казано, положението ми вероятно беше още по-тъжно ... Да, докато Карафа все още не ме измъчваше. Но физическа болкане беше толкова ужасно, колкото бяха мъките и смъртта на близките... Не знаех какво се случва с Анна и, страхувайки се да се намеся по някакъв начин, чаках безпомощно... От тъжния си опит разбрах твърде добре, че беше ядосан на някои необмислени действия на Папу и резултатът ще бъде само по-лош - Анна вероятно ще трябва да страда.
Минаха дни, а аз не знаех дали момичето ми все още е в Метеора? Карафа появи ли се зад нея?.. И всичко ли беше наред с нея?
Животът ми беше празен и странен, ако не и безнадежден. Не можех да напусна Карафа, защото знаех, че ако просто изчезна, той веднага ще излее гнева си върху бедната ми Анна... Освен това все още не успях да го унищожа, защото не намерих път към защитата че той даде, че някога е бил „непознат“ човек. Времето течеше безмилостно, а аз все повече усещах своята безпомощност, която, съчетана с бездействието, започна лека-полека да ме побърква...
Измина почти месец от първото ми посещение в избите. Нямаше никой наблизо, с когото дори да кажа една дума. Самотата потискаше все по-дълбоко, насаждайки в сърцето празнота, остро подправена с отчаяние...
Наистина се надявах, че Мороне все още е оцелял, въпреки „талантите“ на папата. Но тя се страхуваше да се върне в избите, защото не беше сигурна дали нещастният кардинал е още там. Повторното ми посещение може да му навлече истинския гняв на Карафа и Морона ще трябва да плати много скъпо за това.
Оставайки изолиран от всякаква комуникация, прекарвах дните си в пълна „тишина на самота“. Докато накрая, без да издържи повече, тя отново слезе в мазето...
Стаята, в която намерих Морон преди месец, този път беше празна. Можеше само да се надяваме, че смелият кардинал е все още жив. И искрено му пожелах късмет, който, за съжаление, явно липсваше на затворниците от Карафа.
И тъй като така или иначе вече бях в мазето, след като помислих малко, реших да погледна по-нататък и внимателно отворих следващата врата...
А там, върху някакъв ужасен „инструмент” за мъчения лежеше напълно голо, окървавено младо момиче, чието тяло беше истинска смесица от живо изгоряло месо, порязвания и кръв, покриващи я от главата до петите... Нито палачът, нито нещо повече - Карафа, за мое щастие нямаше мъчения в стаята за мъчения.
Тихо се приближих до нещастната жена и внимателно погалих подутата й нежна буза. Момичето изстена. След това, внимателно взех крехките й пръсти в дланта си, започнах бавно да я „лекувам“... Скоро ясни, сиви очи ме погледнаха изненадано...
- Тихо, скъпа... Лежи тихо. Ще се опитам да ви помогна, доколкото е възможно. Но не знам дали ще имам достатъчно време... Много си наранен и не съм сигурен дали ще успея да „поправя“ всичко бързо. Отпусни се, скъпа моя, и се опитай да запомниш нещо добро... ако можеш.
Момичето (тя се оказа просто дете) изстена, опитвайки се да каже нещо, но по някаква причина думите не излизаха. Тя измърмори, неспособна да произнесе ясно и най-кратката дума. И тогава ме осени ужасно осъзнаване - тази нещастна жена нямаше език!!! Скъсаха го... да не говори много! За да не крещи истината, когато я горят на клада... За да не може да каже какво са й направили...
КОЕНЗИМИ(син. коензими) - нискомолекулни органични съединения от биологичен произход, необходими като допълнителни специфични компоненти (кофактори) за каталитичното действие на редица ензими. Много витамини са производни на витамини. Biol, ефектът на значителна група витамини (група В) се определя от превръщането им във витамини и ензими в клетките на тялото. Бяха направени опити (и не неуспешни) за директно използване на някои К. за лечение. цели. Трудностите, които възникват в този случай, са, че не винаги се правят количествени определяния на съдържанието на К. в кръвта и органите, а още по-рядко активността на ензимите, които синтезират или унищожават изследвания К., се определя в нормални и патологични условия. Когато при някое заболяване се открие дефицит на един или друг витамин, обикновено се опитват да го премахнат чрез въвеждане на съответния витамин в тялото. Но ако системите за синтез на липсващия витамин са нарушени, което често се случва, тогава въвеждането на такъв витамин губи смисъл: терапевтичен ефектможе да се получи само чрез въвеждане на липсващия коензим. С лех. за целите се използват кокарбоксилаза (виж тиамин), FAD, коензимни форми на витамин B 12 (виж цианокобаламин) и някои други К. За тази цел К. се прилагат парентерално, но дори и при това условие не винаги има увереност, че те могат да проникнат до мястото на тяхното действие (във вътреклетъчната среда), без да се разделят.
Притежава малък кей. тегло, К., за разлика от протеиновите биокатализатори (ензими), се характеризират с термична стабилност и достъпност за диализа. Респираторни хромогени на растения (полифеноли), глутаминова киселина, орнитин, бифосфати (дифосфати) на глюкоза и глицеролна киселина и други метаболити, които действат при определени обстоятелства като кофактори на процесите на ензимен трансфер, често се наричат К. на съответните процеси. По-правилно е терминът "коензим" да се прилага само за съединения, биоли, чиято функция се свежда изцяло или предимно до специфичното им участие в действието на ензимите (виж).
Терминът "коензим" е предложен от G. Bertrand през 1897 г., за да обозначи функцията на мангановите соли, които той счита за специфичен кофактор на фенолаза (лаказа); обаче сега неорганични компонентиЕнзимните системи обикновено не се класифицират като К. Съществуването на истински (органичен) К. е установено за първи път от англичаните. биохимици A. Harden и W. Young през 1904 г., които показват, че диализата премахва термостабилното органично вещество, необходимо за действието на ензимния комплекс, който катализира алкохолната ферментация от ензимни екстракти от дрождени клетки (виж). Този спомагателен ферментационен катализатор е наречен cosimase от Harden и Young; нейната структура е създадена през 1936 г. в лабораториите на Х. Ойлер-Хелпин и О. Варбург почти едновременно.
Механизмът на действие на К. не е същият. В много случаи те действат като междинни акцептори (преносители) на определени химикали. групи (фосфат, ацил, амин и др.), водородни атоми или електрони. В други случаи К. участват в активирането на молекули на субстрати на ензимни реакции, образувайки реактивни междинни съединения с тези молекули. Под формата на такива съединения субстратите претърпяват определени ензимни трансформации; Това са функциите на глутатиона (виж) като коензим на глиоксалаза и формалдехид дехидрогеназа, CoA - в редица трансформации на мастни киселини (виж) и др. органичен комплекти т.н.
Типичните К. образуват крехки, силно дисоциирани съединения със специфични протеини (апоензими) на разтворими ензими, от които лесно могат да бъдат разделени чрез диализа (виж) или гел филтрация (виж). В много реакции на групов трансфер, които се случват под действието на конюгата на два ензимни протеина, редуващото се обратимо добавяне на K частици към молекулите на тези протеини се извършва в две форми - акцепторна и донорна (например окислена и редуцирана, фосфорилирана и нефосфорилирана ). Диаграмата по-долу показва (в донякъде опростена форма) механизма на обратим пренос на водород между водородна донорна молекула (AH2) и акцепторна молекула (B) под действието на две дехидрогенази (Pha и Pb) и коензим (Co):
Обща реакция:
В пълния цикъл на редокс процеса (реакции 1-6) коензимът кодехидрогеназа не се променя и не се включва в баланса на реакционните продукти, т.е. служи като катализатор. Ако се вземат предвид последователни фази на цикъла, всяка протичаща с участието на един ензим (реакции 1-3 и 4-6), тогава Co и CoH2 действат наравно с молекулите AN2, A, B, BN2 като втори субстрат . В същия смисъл разликата между субстратите и дисоцииращите съединения, участващи в свързаните реакции на пренос на фосфатни, ацилни, гликозилни и други групи, е относителна.
В много двукомпонентни ензими, изградени като протеиди, апоензимът образува силно, трудно за дисоциация съединение с небелтъчен термостабилен компонент. Непротеиновите компоненти на протеиновите ензими, обикновено наричани простетични групи (напр. флавинови нуклеотиди, пиридоксал фосфат, металопорфирини), взаимодействат със субстрата, оставайки по време на ензимната реакция като част от неразделена молекула на един протеин. Терминът „коензим“ обикновено се разширява, за да взаимодейства химически със субстратни молекули, плътно свързани органични простетични групи от ензими, които е трудно да се разграничат от лесно дисоцииращите ензими, тъй като има постепенни преходи между двата типа кофактори.
По същия начин е невъзможно да се направи рязка граница между К. и някои междинни метаболитни продукти (метаболити), които в ензимните процеси действат или като обикновени субстрати, които претърпяват основно необратима промяна в този процес, или като необходими спомагателни катализатори за свързани ензимни трансформации, от които тези метаболити излизат непроменени. Метаболитите от този вид могат да служат като междинни акцептори на определени групи в процесите на ензимен трансфер, които протичат подобно на процеса, схематично изобразен по-горе (например ролята на полифенолите като преносители на водород в дишането растителни клетки, ролята на глутаминовата киселина в преноса на аминогрупи чрез реакции на трансаминиране и др.), или в по-сложни циклични трансформации, включващи няколко ензима (пример е функцията на орнитин в цикъла на образуване на урея). Коензимоподобният ефект на 1,6-бисфосфоглюкозата е от малко по-различно естество; той служи като необходим кофактор и в същото време междинна стъпка в процеса на междумолекулен трансфер на фосфатни остатъци по време на взаимното превръщане на 1-фосфоглюкоза и 6 -фосфоглюкоза под действието на фосфоглюкомутаза, когато молекулата на кофактора трансформира в молекула крайния продукт, давайки един фосфатен остатък на първоначалния продукт, от който се образува нова молекула на кофактора. Абсолютно същата функция изпълнява 2,3-бисфосфоглицероловата киселина по време на взаимното превръщане на 2-фосфоглицерол и 3-фосфоглицероловата киселина, катализирано от друга фосфомутаза.
К. са много разнообразни по химия. структура. Но най-често сред тях има два вида съединения: а) нуклеотиди и някои други органични производни на фосфорни съединения; б) пептиди и техните производни (напр. фолиева киселина, CoA, глутатион). При животните и при много микроорганизми изграждането на молекули от серията K изисква съединения, които не се синтезират от тези организми и трябва да се доставят с храна, т.е. витамини (виж). Водоразтворимите витамини от група В са предимно част от витамини, чиято структура и функции са известни (това се отнася за тиамин, рибофлавин, пиридоксал, никотинамид, пантотенова киселина), или те сами по себе си могат да действат като активни молекули на витамини (витамин B 12, фолиева киселина). Същото вероятно важи и за друга вода мастноразтворими витамини, чиято роля в процесите на биокатализа все още не е напълно изяснена.
Най-важните ензими са изброени по-долу, като се посочва тяхната структура и основните видове ензимни трансформации, в които участват. Статии за отделни К. предоставят по-подробна информация за тяхната структура и механизъм на действие.
Коензими с нуклеотидна природа. Аденил рибонуклеотидите (аденозин-5"-моно-, ди- и трифосфорни киселини) участват в множество реакции на активиране и прехвърляне на орто- и пирофосфатни остатъци, аминокиселинни (аминоацилни) остатъци, въглерод и сярна киселина, както и в редица други ензимни трансформации. В някои случаи подобни функции изпълняват производни на инозин-5"-фосфорни и гуанозин-5"-фосфорни съединения.
Гуанил рибонуклеотидите (гуанозин-5"-моно-, ди- и трифосфорни киселини) играят ролята на К. в реакциите на прехвърляне на остатъка от янтарна киселина (сукцинил), биосинтезата на рибонуклеопротеини в микрозоми, биосинтезата на аденилова киселина от инозин и, вероятно, по време на преноса на манозни остатъци.
В биосинтезата на фосфатидите цитидил рибонуклеотидите (цитидин-5"-фосфорни съединения) играят ролята на транспортиращи остатъци от О-фосфоетанол холин, О-фосфоетаноламин и др.
Уридил рибонуклеотидите (уридин-5"-фосфорни съединения) изпълняват K. функции в процесите на трансгликозилиране, т.е. прехвърлянето на монокиселинни остатъци (глюкоза, галактоза и др.) И техните производни (хексозаминови остатъци, глюкуронова киселина и др.) и др.) по време на биосинтезата на ди- и полизахариди, глюкуронозиди, хексозаминиди (мукополизахариди), както и по време на активирането на захарни остатъци и техните производни в някои други ензимни процеси (например взаимното преобразуване на глюкоза и галактоза и др.) .
Никотинамид аденин динуклеотид (NAD) участва в най-важните реакции на пренос на водород за клетъчния метаболизъм като специфичен К. на множество дехидрогенази (виж).
Никотинамид аденин динуклеотид фосфат (NADP) участва в реакциите на пренос на водород, които са важни за клетъчния метаболизъм, като специфичен ензим за определени дехидрогенази.
Флавиновият мононуклеотид (FMN) участва в биологичния, водороден трансфер като К (простетична група) на някои флавинови („жълти“) окислителни ензими.
Флавин аденин динуклеотид (FAD) участва в биологичния, водороден трансфер като К (простетична група) на повечето флавинови („жълти“) окислителни ензими.
Коензим А (CoA, редуцирана форма - KoA-SH, коензим на ацилиране; съединение на аденозин-3,5"-бифосфорна киселина с пантотенил-аминоетантиол или пантетен) образува с остатъци от оцетни и други органични съединения тиоестери от типа R-CO - S-CoA, където R е остатъкът от органична киселина и играе ролята на K. в преноса и активирането на киселинни остатъци, както при реакциите на ацилиране (синтез на ацетилхолин, хипурова киселина, сдвоени камъни в жлъчкатаи др.), както и в много други ензимни трансформации на киселинни остатъци (реакции на кондензация, оксидоредукция или обратима хидратация ненаситени). С участието на CoA протичат редица междинни реакции на клетъчно дишане, биосинтеза и окисление мазни такива, синтез на стероиди, терпени, каучук и др.
Коензим B 12. Възможно е различни биол, функции на витамин В 12, хим. чийто механизъм все още не е ясен, например в процеса на хематопоеза, по време на биосинтезата на метилови групи, трансформации на сулфхидрилни групи (SH групи) и т.н., се дължат на ролята му като К. в процеса на биосинтеза на ензимни протеини.
Други коензими, съдържащи фосфатни остатъци. Дифосфотиаминът служи като киселина при декарбоксилирането (просто и окислително) на пирогроздена, алфа-кетоглутарова и други алфа-кето киселини, както и в реакциите на разцепване на въглеродната верига на фосфорилирани кетозахариди под действието на специална група от ензими (кетолаза, транскетолаза, фосфокетолаза).
Пиридоксал фосфатът се кондензира с аминокиселини (и амини) в активни междинни съединения като бази на Шиф (вижте бази на Шиф); е K (простетична група) от ензими, които катализират реакциите на трансаминиране и декарбоксилиране, както и много други ензими, които извършват различни трансформации на аминокиселини (реакции на разцепване, заместване, кондензация), които играят важна роля в клетъчния метаболизъм.
Пептидни коензими. Формилиращ коензим. Редуцираната фолиева киселина и нейните производни, съдържащи три или седем остатъка от глутаминова киселина, свързани с гама пептидни връзки, играят ролята на К. в междинния метаболизъм на т.нар. едновъглеродни или "C1" остатъци (формил, хидроксиметил и метил), участващи както в реакциите на пренос на тези остатъци, така и в техните редокс взаимно превръщания. Формил и оксиметил производни на Н4-фолиевата киселина са " активни форми» мравчена киселина и формалдехид в процесите на биосинтеза и окисление на метиловите групи, при обмяната на серин, глицин, хистидин, метионин, пуринови бази и др.
Глутатион. Редуцираният глутатион (G-SH) действа като K. по време на превръщането на метилглиоксал в млечна киселина под въздействието на глиоксалаза, по време на ензимно дехидрогениране на формалдехид, в определени етапи на биол, окисление на тирозин и др. В допълнение, глутатион (виж) играе основна роля в защитата на различни тиолови (сулфхидрилни) ензими от инактивиране в резултат на окисление на SH групи или тяхното свързване от тежки метали и други SH отрови.
Други коензими. Липоева киселинае втората К. пирувинова и алфа-кетоглутарова дехидрогеназа (заедно с дифосфотиамин); Под действието на тези ензими, остатъкът от липоева киселина, свързан чрез амидна връзка (CO - NH) със специфични ензимни протеини, функционира като междинен акцептор (преносител) на водородни и ацилови остатъци (ацетил, сукцинил). Други предполагаеми функции на този К. не са достатъчно проучени.
Витамин Е (токоферол), витамин К (филохинон) и продуктите на техните редокс трансформации или тясно свързани производни на n-бензохинон (убихинон, коензим Q) се считат за К (носители на водород), участващи в някои междинни реакции на дихателната окислителна верига. и в свързаното с тях респираторно фосфорилиране (виж). Установено е, че филохинонът (витамин К) играе ролята на витамин К в биосинтезата на алфа-карбоксиглутаминовите остатъци, които са част от молекулите на протеиновите компоненти на системата за кръвосъсирване.
Биотин - водоразтворим витамин, изпълнявайки ролята на К. или простетична група в редица ензими, които катализират реакциите на карбоксилиране-декарбоксилиране на някои органични съединения (пирувиноградна, пропионова и др.). Тези ензими имат структурата на биотинил протеини, в които ацилният остатък (биотинил), съответстващ на биотин, е свързан чрез амидна връзка към N6-амино групата на един от лизиновите остатъци на протеиновата молекула.
Аскорбиновата киселина служи като активатор на ензимната система за окисляване на тирозин в животинските тъкани и някои други ензимни системи (хидроксилази), които действат върху ядрото на ароматни и хетероциклични съединения, включително пептидно свързани пролинови остатъци по време на биосинтезата на колаген, токофероли, Филохинони, флавопротеини.
Библиография:Болдуин Е. Основи на динамичната биохимия, прев. от английски, стр. 55 и др., М., 1949; Витамини, изд. М. И. Смирнова, М., 1974; Dixon M. and Webb E. Enzymes, trans. от англ., М., 1966; Коензими, изд. В. А. Яковлева, М., 1973; Кочетов Г. А. Тиаминови ензими, М., 1978, библиогр.; Ензими, изд. A.E. Braunstein, p. 147, М., 1964, библиогр.
А. Е. Браунщайн.
(понякога коензим А, CoA, CoASH или HSCoA) е ацетилиращ коензим. Един от най-важните коензими. Участва в реакциите на пренос на ацетилна група.Молекулата CoA се състои от остатъци на аденилова киселина и пантотенова киселина, свързани с пирофосфат. Пантотеновата киселина е свързана чрез пептидна връзка към β-меркаптоетаноламинов остатък.
Редица биохимични реакции на разграждането и синтеза на мастни киселини, мазнини и трансформациите на продуктите от разграждането на въглехидратите са свързани с CoA. Във всички случаи CoA действа като посредник, свързвайки и пренасяйки киселинни остатъци към други вещества. В този случай киселинните остатъци върху CoA могат да бъдат модифицирани или прехвърлени без промени.
Структура
Коензим А. Състав
Диаграмата показва компонентите на Коензим А:
1. 3"-фосфо-аденозин
2. Дифосфат
1 +2. 3"-фосфо-аденозин дифосфат
3. Пантоенова киселина: дихидрокси-диметил-бутанат
4. β-аланин
3 +4. Пантотенова киселина
5. β-меркаптоетиламин, или тиоетаноламин, или цистеамин
3 +4 +5. Пантетеин
За да се преобразува енергията, съдържаща се в мастните киселини, в енергията на АТФ връзките, има метаболитен път за окисление на мастните киселини до CO 2 и вода, който е тясно свързан с цикъла на трикарбоксилната киселина и дихателната верига. Този път се нарича β-окисление, защото настъпва окисление на 3-тия въглероден атом на мастната киселина (β-позиция) в карбоксилна група и в същото време ацетилната група, включително С1 и С2 на оригиналната мастна киселина, се отцепва от киселината.
Елементарна схема на β-окисление
Реакциите на β-окисление протичат в митохондриитеповечето клетки в тялото (с изключение на нервни клетки). Мастните киселини, които навлизат в цитозола от кръвта или се появяват по време на липолизата на техните собствени вътреклетъчни TAG, се използват за окисление. Общото уравнение за окисляването на палмитинова киселина е както следва:
Палмитоил-SCoA + 7FAD + 7NAD + + 7H 2 O + 7HS-KoA → 8Acetyl-SCoA + 7FADH 2 + 7NADH
Етапи на окисление на мастни киселини
1. Преди да проникне в митохондриалната матрица и да се окисли, мастната киселина трябва да активиратев цитозола. Това се постига чрез добавяне на коензим А към него, за да се образува ацил-SCoA. Acyl-SCoA е високоенергийно съединение. Необратимостта на реакцията се постига чрез хидролиза на дифосфат в две молекули фосфорна киселина.
Ацил-SCoA синтетазите се намират в ендоплазмения ретикулум, върху външната мембрана на митохондриите и вътре в тях. Има широка гама от синтетази, специфични за различни мастни киселини.
Реакция на активиране на мастни киселини
2. Acyl-SCoA не може да премине през митохондриалната мембрана, така че има начин да се транспортира в комбинация с витаминоподобно вещество карнитин. На външната мембрана на митохондриите има ензим карнитин ацилтрансфераза I.
Карнитин-зависим транспорт на мастни киселини в митохондриите
Карнитинът се синтезира в черния дроб и бъбреците и след това се транспортира до други органи. в вътрематочнопериод и в ранните годиниВ живота значението на карнитина за организма е изключително голямо. Снабдяване с енергия нервна система на децататялото и по-специално мозъка се осъществява поради два паралелни процеса: карнитин-зависимо окисление на мастни киселини и аеробно окисление на глюкоза. Карнитинът е необходим за растежа на мозъка и гръбначен мозък, за взаимодействието на всички части на нервната система, отговорни за движението и взаимодействието на мускулите. Има проучвания, свързващи дефицита на карнитин на децата церебрална парализа и феномен" смърт в люлката".
деца ранна възраст, недоносените деца и децата с ниско тегло са особено чувствителни към дефицит на карнитин. Ендогенните им резерви бързо се изчерпват при различни стресови ситуации (инфекциозни заболявания, стомашно-чревни разстройства, нарушения в храненето). Биосинтезата на карнитин е рязко ограничена поради малкия мускулна маса, и разписка с обикновен хранителни продуктине е в състояние да поддържа достатъчни нива в кръвта и тъканите.
3. След свързване с карнитина, мастната киселина се транспортира през мембраната чрез транслоказа. Тук на вътремембранният ензим карнитин ацилтрансфераза II отново образува ацил-SCoA, който влиза в пътя на β-окисление.
4. Самият процес β-окислениесе състои от 4 реакции, повтарящи се циклично. Те се случват последователно окисление(ацил-SCoA дехидрогеназа), хидратация(еноил-SCoA хидратаза) и отново окисление 3-ти въглероден атом (хидроксиацил-SCoA дехидрогеназа). В последната, трансферазна реакция, ацетил-SCoA се отцепва от мастната киселина. HS-CoA се добавя към останалата (съкратена с два въглерода) мастна киселина и тя се връща към първата реакция. Всичко се повтаря до последен цикълне се образуват два ацетил-SCoA.
Последователност от реакции на β-окисление на мастни киселини
Изчисляване на енергийния баланс на β-окисление
Преди това при изчисляване на ефективността на окисление коефициентът P/O за NADH беше приет равен на 3,0, за FADH 2 - 2,0.
По съвременни данни стойността на коефициента P/O за NADH съответства на 2,5, за FADH 2 – 1,5.
При изчисляване на количеството АТФ, образуван по време на β-окислението на мастни киселини, е необходимо да се вземе предвид:
- количеството образуван ацетил-SCoA се определя чрез обичайното разделяне на броя на въглеродните атоми в мастната киселина на 2.
- номер β-окислителни цикли. Броят на β-окислителните цикли е лесен за определяне въз основа на концепцията за мастната киселина като верига от двувъглеродни единици. Броят на прекъсванията между единиците съответства на броя на β-окислителните цикли. Същата стойност може да се изчисли с помощта на формулата (n/2 -1), където n е броят на въглеродните атоми в киселината.
- брой на двойните връзки в мастна киселина. При първата реакция на β-окисление се образува двойна връзка с участието на FAD. Ако двойна връзка вече присъства в мастната киселина, тогава няма нужда от тази реакция и FADN 2 не се образува. Броят на загубените FADN 2 съответства на броя на двойните връзки. Останалите реакции от цикъла протичат без промени.
- количеството ATP енергия, изразходвано за активиране (винаги съответства на две високоенергийни връзки).
Пример. Окисляване на палмитинова киселина
- тъй като има 16 въглеродни атома, β-окислението произвежда 8 ацетил-SCoA молекули. Последният влиза в цикъла TCA; когато се окислява в един оборот на цикъла, се образуват 3 молекули NADH (7,5 ATP), 1 молекула FADH 2 (1,5 ATP) и 1 молекула GTP, което е еквивалентно на 10 молекули на АТФ. И така, 8 молекули ацетил-SCoA ще осигурят образуването на 8 × 10 = 80 АТФ молекули.
- за палмитинова киселина броят на β-окислителните цикли е 7. Във всеки цикъл се произвеждат 1 молекула FADH 2 (1,5 ATP) и 1 молекула NADH (2,5 ATP). Влизайки в дихателната верига, те „дават“ общо 4 молекули АТФ. Така за 7 цикъла се образуват 7 × 4 = 28 молекули АТФ.
- двойни връзки в палмитинова киселина Не.
- 1 молекула АТФ се използва за активиране на мастната киселина, която обаче се хидролизира до АМФ, т.е. 2 макроергични връзкиили два ATP.
Така, обобщавайки, получаваме 80+28-2 =106 При окисляването на палмитинова киселина се образуват АТФ молекули.