Коферментные функции витаминов трансаминазы

Коферментные функции в трансаминазах выполняет активная форма витамина B6.

В трансаминазной реакции он действует как переносчик аминогрупп в двухступенчатой реакции. Пиридоксальфосфат (ПФ) вначале выполняет функции акцептора аминогруппы от аминокислоты-донора, образуя пиридоксаминфосфат, во второй половине реакции эта аминогруппа переносится на альфа-кетокислотный акцептор, регенерируя пиридоксальфосфат.

Клиническое значение определения активности трансаминаз.

Для клинических целей наибольшее значение имеют две трансаминазы: АлАТ и АсАТ.

АСП + альфа-КТК —————> ЩУК + ГЛУ

АЛА + альфа-КТК ————- > ПВК + ГЛУ

В сыворотке крови здоровых людей активность этих трансаминаз в среднем составляет 15-20 Е, по сравнению с десятками и сотнями тысяч единиц во внутренних органах и тканях. Поэтому органические поражения при острых и хронических заболеваниях, сопровождающихся деструкцией клеток, приводит к выходу АсАТ и АлАТ из очага поражения в кровь и их активность в крови возрастает. Наибольшая активность АлАТ приходится на печень, а АсАТ на миокард. Поэтому определение активности АлАТ в сыворотке крови используется для ранней диагностики болезни Боткина, а также ее безжелтушных форм. Высокая активность фермента поддерживается 10-15 дней, затем постепенно снижается. Степень увеличения активности АлАТ коррелирует со степенью тяжести болезни.

Определение активности АсАТ используется для ранней диагностики инфаркта миокарда. Причем увеличение активности наблюдается через 24-36 часов и снижается на 3-7 сутки при благоприятном исходе. При повторном инфаркте наблюдается новый пик увеличения активности АсАТ, поэтому этот тест используется не только для диагностики заболевания, но и для проверки эффективности лечения.

Для дифференциальной диагностики гепатита и инфаркта миокарда используются

коэффициент Де Ритиса:

АсАТ

К = ———— = 1,5 — 2 (в норме).

АлАТ

Если К > 2 (возрастает активность АсАТ) — инфаркт миокарда.

Непрямое окислительное дезаминирование

Как уже упоминалось, все аминокислоты (кроме глутаминовой кислоты) могут окисляться и дезаминироваться только непрямым путем (т. е. через дополнительную стадию трансаминирования).

Непрямое окислительное дезаминирование = трансаминирование + прямое окислительное дезаминирование. (Непрямое окислительное дезаминирование необходимо, т. к. L-оксидазы а/к работают только при pH = 10, а pH организма = 7,4).

Почти все природные аминокислоты сначала реагируют с альфа-кетоглутаратом в реакции трансаминирования с образованием глутамата и соответствующей кетокислоты. Глутамат далее подвергается окислительному дезаминированию под действием глутаматдегидрогеназы.

Таким образом, непрямое окисление – это окисление, когда аминокислоты подвергаются дезаминированию через стадию образования глутамата.

2. Аммиак, пути его образования и механизмы токсичности.

Пути образования аммиака:

· Дезаминирование биогенных аминов

· Дезаминирование пуриновых оснований

· Дезаминирование пиримидиновых оснований

· Дезаминирование амидов аминокислот (аспарагина и глутамина)

Токсичность аммиака:

1. NH₃ в тканях протонирован (NH 4+ ), т. е. он связывает H + и тем самым изменяет КЩБ.

2. NH₃ вступает в реакции «насильственного» аминирования альфа- кетокислот, тем самым извлекает из ЦТК важнейшие субстраты и вызывает низко-энергетический сдвиг, т. е. состояние близкое к гипоксическому.

3. NH 4+ изменяет соотношение ионов Na + и K + , т. к. близок к ним по физико-химическим свойствам; следовательно, нарушается водно-электролитный баланс.

4. Обладает нейротоксичностью (изменяет мембранный потенциал нейронов).

5. Способен ингибировать биосинтез белка.

Концентрация NH₃ в плазме 25 — 40 мМ/л. При накоплении аммиака возникает кома, нечленораздельная речь, иногда смерть. Аммиак — этиологический фактор почечной недостаточности.

2.1.Пути детоксикации аммиака:

а) восстановительное аминирование;

б) образование амидов (глн и асн);

в) аммониогенез;

г) биосинтез мочевины,

Реакции, ферменты, локализация, биологическая роль цикла синтеза мочевины (ЦСМ). Энергетическая емкость ЦСМ. Связь ЦСМ с ЦТК и обменом аминокислот. Роль ЦСМ в регуляции КОС.

Пути обезвреживания аммиака:

1. Восстановительное аминирование.

ГДГ

2. Образование амидов дикарбоновых кислот:

ГЛУ ——————-> ГЛН

Глутамин-

синтетаза

АСП——————> АСН

Аспарагин-

синтетаза

Поскольку ГЛН и АСН выделяются с мочой в небольших количествах, то они являются транспортными формами аммиака.

3. Аммониогенез

Основная масса ГЛН (и АСН) захватывается почками, где под влиянием глутаминазы от него отщепляется аммиак. Потом аммиак реагирует с H + и дает ион аммония NH 4+ , который экскретируется с мочой. При ацидозе экскреция NH 4+ с мочой возрастает, т.к. ацидоз активирует глутаминазу и она активнее отщепляет аммиак от ГЛН, который в свою очередь активнее захватывает H + и тем самым и тем самым ликвидирует ацидоз.

Кроме того при ацидозе происходит потеря Na + и K + с мочой. Это приводит к понижению осмотического давления и обезвоживанию ткани. Но этот процесс не развивается благодаря образованию NH 4+ , который обладает близкими физико-химическими свойствами к свойствам Na + и K + и тем самым как бы замещает их, предотвращая нарушение водно-электролитного баланса.

Аналогичный процесс может происходить при отщеплении NH₃ от АСП под действием аспарагиназы.

Биосинтез мочевины.

Биосинтез мочевины — основной механизм обезвреживания аммиака в организме. 90% азота из организма выводится в виде мочевины, причем в норме количество экскретируемой мочевины зависит от количества потребленного белка и обычно составляет 25-30 г в сутки.

Печень — единственный орган, клетки которого содержат все ферменты синтеза мочевины и, следовательно, являются главным местом синтеза мочевины в организме. Ферменты, участвующие в ее синтезе расположены в митохондриях и цитозоле. Синтез мочевины – пример циклического метаболического пути. Расходуются в процессе мочевинообразования аспарагиновая кислота и ион аммония (источники аминогрупп молекулы мочевины), диоксид углерода (из бикарбоната) и АТФ. Синтез 1 моля мочевины требует 3 молей АТФ.

Источник

Кофакторы ферментов: ионы металлов и коферменты. Коферментные функции витаминов, (на примере трансаминаз и дегидрогеназ, витаминов В6 , РР, В2)

Кофакторы ферментов: ионы металлов и коферменты.

Активность ряда ферментов (простые белки) в норме зависит только от их структуры, тогда как для других, названных холоферментами (сложные белки), требуются кофакторы — вещества небелковой природы, в роли которых могут быть сложные органические соединения (коферменты) и ионы металлов.

Кофактор может образовывать с апоферментом прочные ковалентные связи. В этом случае кофермент называют простетической группой фермента. Приме­рами могут служить ФАД, ФМН, биотин, ковалентно связанный с остатком ли­зина в активном центре, Zn 2+ , который содержится в активном центре карбоксипептидазы. В том случае, если кофермент связывается с апоферментом нековалентными связями только на время химической реакции (НАД + и НАДФ + ), он может рассматриваться в качестве второго субстрата данного фермента Один и тот же кофермент может участвовать в разных биохимических реакциях, ком­плементарно связываясь с разными апоферментами. Собственной каталитиче­ской активностью коферменты не обладают.

Апофермент формирует активный центр, отвечает за специфичность действия фермента, фиксирует и ориентирует субстрат в активном центре и создает усло­вия для преобразования субстрата в продукты реакции. Ионы металла выполняют две главные функции.

I). Стабилизируют нативную конформацию фермента, структуру его активного центра и субстрата. 2). Участвуют в ферментативном катализе.

1). Металлоферменты, лишенные ионов металла, либо сохраняют способность к химическому катализу, утрачивая стабильность, либо полностью теряют актив­ность. Например, щелочная фосфатаза — металлофермент, в активном центре ко­торого находится Zn 2+ , лишенная ионов цинка щелочная фосфатаза, теряет фер­ментативную активность, но восстанавливает ее после добавления металла. В некоторых металлоферментах ион металла (Mg 2+ , Mn 2+ , Zn 2+ , Co 2+ , Мо 2+ ) уча­ствует в образовании связи между молекулой субстрата и активным центром кофермента. в отсутствие иона эти ферменты не обладают активностью. Ряд ферментов в качестве субстрата используют комплекс превращаемого вещества с ионом. Для большинства киназ одним из субстратов служит не молекула АТФ, а комплекс Mg 2+ -ATФ.

2). Ферментативный электрофильный катализ. Ионы металла непосредст­венно участвуют в катализе и локализованы в активном центре фермента.В ак­тивном центре ферментов могут содержатся Zn 2+ , Mn 2+ , Fe 2+ , Си 2+ . Пример элек-трофильного катализа — действие карбоангидразы, содержащей ион цинка в ак­тивном центре.

B6 Коферментные функции выпол­няют два фосфорилированных производных пиридоксина: пиридоксальфосфат и пиридоксаминофосфат. Распад коферментов идет путем дефосфорилирования и окисления с образо­ванием 4-пиридоксиловой ки­слоты. которая выводится из ор­ганизма.

Коферментные формы витамина В₆ включены в реакции, катализируемые почти всеми классами ферментов. Наиболее зна­чительная группа пиридоксалевых ферментов — аминотрансферазы. Пиридоксальзависимые (пиридоксалевые ферменты) ферменты катализи­руют взаимопревращения и распад аминокислот (регулируют аминокислот­ный состав крови при разном аминокислотном составе пиши), участвуют в специфических реакциях метаболизма отдельных аминокислот (серина, тре­онина, триптофана). Участвуют в обмене липидов, синтезе сфинголипидов. В качестве кофактора ферментов участвуют в начальных стадиях синтеза гема. Влияют на обмен жирных кислот.

PP — предшественник коферментов -никотинамидадениндинуклеотида (НАД + ) и никотинамидадениндинуклеотид-фосфата (НАДФ ), входящих в состав дегидрогеназ и редуктаз.

НАД + и НАДФ + приобретают коферментные функции после присоединения к никотинамиду радикала, включающего остаток рибозы, пирофосфат и нуклеотид — аденин. Витамин РР такими функциями не обладает.

1. НАД + — кофермент дегидрогеназ, участвующих в реакциях окисления глю­козы, жирных кислот, глицерола, аминокислот после их дезаминирования; явля­ется коферментом дегидрогеназ цикла Кребса (кроме сукцинатдегидрогеназы). В этих реакциях кофермент выполняет функцию промежуточного акцептора электронов и протонов.

2. НАДН и НАДФН — коферменты реакций (НАДН-оксидазной и НАДФН-оксидазной), способствующих возникновению активных форм кислорода в фагоцитах.

B2 Кофермент ФМН и ФАД

1. ФМН и ФАД — коферменты оксидаз, переносящих электроны с окисляемого субстрата на кислород. Это ферменты распада аминокислот (оксидазы D- и L-аминокислот), нуклеотидов (ксантиноксидаза), биогенных аминов (моно- и диа-минооксидазы).

2. ФАД — кофермент пируват- и альфа-кетоглутаратдегидрогеназных комплек­сов. Совместно с тиаминпирофосфатом и другими коферментами катализируют окислительное декарбоксилирование кетокислот.

Источник

КОФЕРМЕНТНАЯ ФУНКЦИЯ ВИТАМИНОВ

Витамины играют важную роль в обмене веществ. В настоящее время известны не только те реакции, для нормального течения которых необходим тот или иной витамин, но и ферменты, в со­став коферментов которых входят витамины (табл. 14). Описано более 100 таких ферментов.

Недостаточное поступление витаминов с пищей, нарушение их всасывания и усвоения, повышенная потребность организма в них могут приводить к специфическим для каждого витамина наруше­ниям обмена веществ и физиологических функций, снижению ра­ботоспособности. Длительный дефицит поступления витаминов вызывает специфические заболевания (гиповитаминозы и авитаминозы).

Таблица Важнейшие коферменты, в состав которых входят витамины

Реакции, катализируемые ферментами

РР (никотиновая кислота)

Перенос атомов водорода в процессе тканевого дыхания и биосинтеза с одного субстрата на другой

Перенос атомов водорода с суб­страта на кислород

Перенос ацетильных или ацильных радикалов (остаток уксусной и жирных кислот)

Перенос одноуглеродистых соединений в процессе биосинтеза (нуклеиновых кислот и др.)­

Окислительное декарбоксилирование кетокислот (пировиноградной, α-кетоглютаровой). Окисление глюкозы в пентозном цикле.

Переаминирование и декарбоксилирование аминокислот и ряд других реакций белкового и аминокислот­ного обмена

Коэнэим В₁₂ (кобамидный

Перенос и образование лабильных метильных групп и другие реакции биосинтеза

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ДЕФИЦИТА ВИТАМИНОВ В ОРГАНИЗМЕ

Витамины — незаменимые факторы питания. Их запасы в ор­ганизме крайне невелики (за исключением ретинола), поэтому они в необходимых количествах должны поступать с пищей. От содержания витаминов в рационе зависит общая направленность обмена веществ и состояние здоровья (табл. 3).

Одной из часто встречающихся причин повышения потребности организма в витаминах является изменение нормального соотно­шения в пищевом рационе основных усвояемых веществ. Увеличе­ние доли углеводов повышает потребность в витамине В₁, белка — в витамине В₆, растительных масел — в витамине Е и липотропных факторах. Снижение потребления белка (ниже установленных фи­зиологических норм) увеличивает потребность в большинстве ви­таминов, так как затрудняется их утилизация, построение фермен­тов, в которые они входят.

Усиленные физическая и нервная нагрузки приводят к значи­тельным изменениям обменных процессов, что сопряжено с повы­шенным расходом витаминов.Потребность в витаминах возрастает во время пребывания в высокогорье, при воздействии на организм пониженной и повышен­ной температур воздуха в крайних климатических зонах. Особенно это относится к людям, не акклиматизировавшимся к данному кли­мату.

Витамины поступают в организм с различными продуктами питания; для предупреждения дефицита витаминов и специфиче­ских нарушений обмена они должны поступать систематически и в определенных количествах (табл.3).

Потребность организма взрослого человека в витаминах и их основные источники в питании

Основные источники витаминов в питании

0,6мг на 4000 кДж

Зерновые продукты, не освобожден­ные от периферических частей и обо­лочек. Другие растительные и живот­ные продукты

0,7 мг на 1000 кДж

Молоко, молочные продукты, яица, мясо, овощи

Никотиновая кислота (РР)

6,6 мг на 1000 кДж

Печень, яйца, хлеб ржаной, говядина, сыр, молоко, картофель

Мясо, рыба, картофель, капуста, крупы, хлеб пшеничный

фолиевая кислота (Вс)

Печень, зелень (петрушка, шпинат, салат, лук зеленый), говядина, яйца

Мясные и рыбные продукты, яйца, творог

Аскорбиновая кислота (С)

Картофель, капуста, другие овощи, фрукты, ягоды

1 мг ретиноловых

Печень, молоко, рыба, сливочное масло, яйца, сыр

Витамин D (кальцифе- ролы)­

Рыба, рыбные продукты, молоко, масло сливочное

Витамин Е токоферолы

Растительные масла, маргарин, крупы, яйца, печень

В настоящее время количественно определена потребность в 10 витаминах, которая зависит от многих причин. Наиболее существенной причиной считают физическую напряженность труда. Потребность в витаминах К, Р, липоевой и пантотеновой кислотах, биотине, а также в витаминоподобных веществах (оротовой кислоте, витамине В₁₅, холине, парааминобензойной кислоте, инозите и карнитине) определена ориентировочно. Более точно разработаны рекомендации по их использованию с целью направленного воздействия на обмен веществ, что отражено в специальных инструкциях, регламентирующих сроки и дозы применения, в том числе и в спортивной практике.

4. Витаминоподобные вещества

В эту группу входят различные химические соединения, которые частично синтезируются в организме и обладают витаминным действием. Однако некоторые из них могут выполнять и специфические функции или самостоятельно или входя в состав других веществ.

Витамин В₄ (холин)- Его недостаток вызывает специфичные расстройства липидного обмена. Содержится в значительных количествах в мясе, различных злаках. Поступая через биологические мембраны в клетки, он принимает участие в биосинтезе ацетилхолина и фосфотидов и поставляет подвижные метильные группы -СН₃ при различных реакциях трансаминирования.

Витамин В₈ (инозит) — Недостаток вызывает задержку роста у молодняка, облысение и специфические расстройства нервной системы. У человека, заболевания связанные с витамином В₈ не установлены.

Оротовая кислота — витамин В₁₃. К витаминам эта кислота относится условно, так как авитаминоз описан только у грызунов и кур. Она является предшественником урацила и цитозина, т. е. может использоваться при биосинтезе пиримидиновых нуклеотидов. С целью стимулирования биосинтеза нуклеиновых кислот и как лечебное средство при нарушениях белкового обмена оротовая кислота применяется в лечебной практике.

Пангамовая кислота — витамин В₁₅. Эта кислота относится к витаминам также условно (неизвестна потребность в ней организма человека и животных). Однако она обнаружена в продуктах питания и обладает рядом ценных свойств, благодаря чему препарат витамина В₁₅ применяются в медицине и спортивной практике. Витамин представляет собой эфир глюконовой кислоты и димецилглицина. Благодаря наличию метильных групп, соединенных с азотом («лабильных» метильных групп), он оказывает положительное влияние на липидный обмен. Витамин В₁₅ стимулирует тканевое дыхание, повышает эффективность использование кислорода тканями, особенно при его недостатке различного происхождения, стимулирует продукцию стероидных гормонов коры надпочечников. Как лечебное средство используется при угрозе жирового перерождения печени, атеросклерозе, состояниях, сопровождающихся кислородным голоданием.

Витамин N (липоевая кислота) – содержится в растительных и животных тканях. Выполняет роль кофермента окислительного декарбоксилирования ПВК и альфа-кетоглутаровой кислоты, как сильный восстановитель снижает потребность в витаминах Е и С, предотвращая их быстрое окисление.

Витамин U (метилметионинсульфоний, противоязвенный фактор) – содержится в овощах, особенно много в капусте, разрушается при варке. Является донором метильных групп, вследствие чего выполняет роль липотропного фактора, используемого при лечении и профилактике жирового перерождения печени. Обладает антигистаминными свойствами, противоязвенной активностью. Применяется при лечении язвенной болезни желудка и 12-перстной кишки, гастритов.

Источник