Роль витаминов в образовании и функционировании коферментов

Витамины являются предшественниками коферментов. Некоторые из них непрочно связаны с белком (пр. НАД⁺, НSКоА, и др). Есть коферменты, которые прочно связаны с апоферментом, т.е. представляют собой простетическую группу (пр. гем, флавиновые коферменты).

Большинство коферментов не синтезируются в организме млекопитающих. Они должны поступать в организм с пищей (как правило, растительной). Однако в организм попадают не сами коферменты, а их предшественники — витамины. Уже в клетке витамины модифицируются до коферментной формы.

Витамин PP (никотинамид)

КоФ.: НАД, НАДФ

Витамин В₂ (рибофлавин)

Коф.: ФАД, ФМН

Витамин В₆ (пиридоксин)

Коф.: пиридоксаль-P (ПФ)

Витамин В₁ (тиамин)

КоФ.: тиаминпирофосфат (ТПФ)

Витамин В5 (пантотеновая к-та)

КоФ: HS-KoA – кофермент лигаз и трансфераз

Витамин В₉ (фолиевая кислота)

КоФ.: тетрагидрофолиевая кислота (ТГФК – Н₄- фолат) – переносчик одноуглеродных групп

Витамин Н (биотин)

КоФ.: биоцитин – простетическая группа Ф-ов, катализирующих реакции карбоксилирования

Витамин С (аскорбиновая к-та)

КоФ.: аскорбиновая кислота (восстановленная форма) и дегидроаскорбиновая кислота (окисленная форма) - обе эти формы аскорбиновой кислоты быстро и обратимо переходят друг в друга и в качестве коферментов участвуют в окислительно-восстановительных реакциях.

Билет 8

Влияние концентрации субстрата на скорость ферментативных реакций. Уравнение Михаэлиса-Ментен. Графическое выражение зависимости скорости ферментативных реакций от концентрации субстрата. Константа Михаэлиса ферментов

Одним из наиболее существенных факторов, определяющих скорость ферментативной реакции, является концентрация субстрата (или субстратов) и продукта (продуктов). При постоянной концентрации фермента и увеличении концентрации субстрата скорость реакции постепенно увеличивается, достигая определенного максимума, когда дальнейшее увеличение количества субстрата уже не оказывает влияния на скорость ферментативной реакции. В этом случае принято считать, что субстрат находится в избытке, а фермент полностью насыщен, т.е. все молекулы фермента связаны с субстратом. Ограничивающим скорость реакции фактором в данном случае становится концентрация фермента.

Именно при этих условиях определяют величину максимальной скорости (V_max) и значения константы Михаэлиса (K_m). Концентрация субстрата зависит от питания, возраста, физической нагрузки.

Зависимость скорости ферментативной реакции субстрата выражается уравнением Михаэлиса-Ментен:

V_max – максимальная скорость реакции

[S] – концентрация субстрата

K_m – константа Михаэлиса.

Анализ уравнения Михаэлиса-Ментен:

1. Концентрация субстрата мала, стремиться к нулю, [S] 0,

При этих условиях [S] можно пренебречь:

1. Концентрация субстрата стремится к бесконечности, пренебрегаем K_m, и уравнение имеет вид:

Сокращаем на [S] и скорость реакции равняется V_max.

1. Если принять, что , то из уравнения Михаэлиса-Ментен, разделив его на V_max, получили K_m=[S]:

и разделив на V_max получим . Решая уравнение относительно K_m получаем K_m+[S] = 2[S],

K_m=[S]

K_m – величина, численно равная концентрации субстрата при , выраженная в молях. K_m = 10^-1-10^-6 – для клеток организма, величина const.

K_m показывает:

1. Степень сродства между ферментом и субстратом. Существует обратная зависимость – чем меньше K_m, тем больше сродство Ф. к S.
2. K_m позволяет определить какой субстрат будет превращаться под действием данного фермента:

Например, этиленгликоль – составная часть антифриза, алкагольдегидрогеназа (АДГ) будет превращать его в щавелевую кислоту, которая является ядом для печени.

Алкагольдегидрогеназа превращает этиловый спирт в уксусный альдегид и степень сродства АДГ к С₂Н₅ОН выше, чем к этиленгликолю и на этом основан способ нейтрализации этиленгликоля.

1. K_m показывает степень сродства между белковой и небелковой частью Ф.,
2. K_m позволяет определить вид ингибирования.

Способ определения K_m

1. Построение графика Михаэлиса-Ментен:

I участок – с увеличением концентрации субстрата увеличивается скорость ферментативной реакции

II участок – с увеличением концентрации субстрата скорость реакции не изменяется, т.к. все активные центры заняты.

Недостаток графика Михаэлиса-Ментен при определении K_m заключается в том, что V_max достигается с трудом, реакции в клетке протекают с оптимальной скоростью, а не V_max.

1. Построение графика Лайнуэвера-Бэрка – метод обратных величин

Преимущество метода заключается в том, что прямую можно построить по двум точкам и нет необходимости определять максимальную скорость.