Первый класс ферментов: тип катализируемых реакций, химическая природа коферментов. Основные группы, представители.

 

Ферменты катализируют окислительно-восстановительные реакции, лежащие в основе биологического окисления. Класс насчитывает 22 подкласса (около 480 ферментов).

Коферменты:

1) Никотинамидные (НАД, НАДФ)

2) Флавиновые (ФМН, ФАД)

3) Металлопорфириновые (геммы a,b,c,d)

4) Хинонкоферменты (убихинон, пластохинон)

5) Пептидные (глутатион)

6) Липоевая кислота.

Наиболее распространены следующие подклассы оксидоредуктаз:

1. Дегидрогеназы – оксидоредуктазы, катализирующие дегидрирование субстрата с использованием в качестве акцептора водорода любых молекул, кроме кислорода.(лактат-дг, сукцинат-дг)

2. Если перенос водорода от молекулы донора трудно доказуем, то такие оксидоредуктазы называют редуктазами.

3. Оксидазы – оксидоредуктазы, катализирующие окисление субстратов с молекулярным кислородом в качестве акцептора электронов без включения кислорода в молекулу субстрата.(ксантиноксидаза)

4. Монооксигеназы – оксидоредуктазы, катализирующие внедрение одного атома кислорода в молекулу субстрата с молекулярным кислородом в качестве донора кислорода.

5. Диоксигеназы – оксидоредуктазы, катализирующие внедрение 2 атомов кислорода в молекулу субстрата с молекулярным кислородом в качестве донора кислорода.

6. Пероксидазы – оксидоредуктазы, катализирующие реакции с пероксидом водорода в качестве акцептора электронов.

 

2. Окислительное декарбоксилирование пирувата: последовательность реакций и биоэнергетический эффект.

Превращение пирувата в ацетил-КоА включает 5 стадий.

Стадия I. Пируват соединяется с ТДФ в составе Е₁ и подвергается декарбоксилированию. В результате этой реакции образуется производное ТДФ с гидроксиэтильной группой при тиазоловом кольце.

Стадия П. Дигидролипоилтрансацетилаза (Е₂) катализирует перенос атома водорода и ацетильной группы от ТДФ на окисленную форму липоиллизиновых групп с образованием ацетилтиоэфира липоевой кислоты.

Стадия III. На стадии III КоА взаимодействует с ацетильным производным Е₂, в результате чего образуются ацетил-КоА и полностью восстановленный липоильный остаток, простетическая группа Е₂.

Стадия IV. На стадии IV дигидролипоилде-гидрогеназа (Е₃) катализирует перенос атомов водорода от восстановленных липоильных групп на FAD - простетическую группу фермента Е₃.

Стадия V. На стадии V восстановленный FADH₂ передаёт водород на NAD⁺ с образованием NADH.

Окислительное декарбоксилирование пирувата сопровождается образованием NADH, поставляющим электроны в дыхательную цепь и обеспечивающим синтез 3 молей АТФ на 1 моль пирувата путём окислительного фосфорилирования.

Так же ацетил-Коа, образующийся в ходе декарбоксилирования пирувата, окисляется в дальнейшем в ЦТК с образованием 12 АТФ.

 

3. Пантотеновая кислота, химическая структура и влияние на обмен веществ.

Пантотеновая кислота (витамин B₅)

 

Пантотеновая кислота состоит из остатков D-2,4-дигидрокси-3,3-диметилмасляной кислоты и β-аланина, соединённых между собой амидной связью:

Она синтезируется растениями и микроорганизмами, содержится во многих продуктах животного и растительного происхождения (яйцо, печень, мясо, рыба, молоко, дрожжи, картофель, морковь, пшеница, яблоки). В кишечнике человека пантотеновая кислота в небольших количествах продуцируется кишечной палочкой.

Суточная потребность: 10-12 мг.

Биологические функции. Пантотеновая кислота используется в клетках для синтеза коферментов: 4-фосфопантотеина, кофермента пальмитоилсинтазы и КоА, который участвует в переносе ацильных радикалов в реакциях общего пути катаболизма, активации жирных кислот, синтеза холестерина и кетоновьж тел, синтеза ацетилглюкозаминов, обезвреживания чужеродных веществ в печени.

Клинические проявления недостаточности витамина: дерматиты, дистрофические изменения желёз внутренней секреции, нарушение деятельности нервной системы (невриты, параличи), дистрофические изменения в сердце, почках, депигментация и выпадение волос, потеря аппетита, истощение.

 

4. Задача. У больного с мочой за сутки выделяется 1,5 г мочевой кислоты (норма до 0,7 г), повышено ее содержание и в крови. Врач назначил лечебный препарат гипоксантин, рекомендовал ограничить мясную пищу. Какую болезнь вы диагностируете? Принцип действия гипоксантина.

 

Когда в плазме крови концентрация мочевой кислоты превышает норму, то возникает гиперурикемия. Вследствие гиперурикемии может развиться подагра - заболевание, при котором кристаллы мочевой кислоты и уратов откладываются в суставных хрящах, синовиальной оболочке, подкожной клетчатке с образованием подагрических узлов, или тофусов.

Накопление мочевой кислоты связано с повышенной скоростью распада пуриновых нуклеотидов.

Гипоксантин окисляется до ксантика, ксантин – до мочевой кислоты при действии фермента ксантиноксидазы:

 

Лечение: аллопуринол – структурный аналог гипоксантина.

Аллопуринол оказывает двоякое действие на обмен пуриновых нуклеотидов:

• ингибирует ксантиноксидазу (является конкурентным ингибитором) и останавливает катаболизм пуринов на стадии образования гипоксантина, растворимость которого почти в 10 раз выше, чем мочевой кислоты.;
• аллопуринол может превращаться в нуклеотид по "запасному" пути и ингибировать ФРДФ синтетазу и амидофосфорибозилтрансферазу, вызывая торможение синтеза пуринов de novo.

 

8билет