Download
1 / 43
440 likes | 743 Vues
KOFAKTORY. Význam. Více než 60% enzymů má charakter složených bílkovin Skládají se z bílkovinné části a nízkomolekulární neaminokyselinové struktury ( kofaktor ) Funkce kofaktoru spočívá v přenosu skupin atomů nebo elektronů. Typy kofaktorů.
E N D
Význam • Více než 60% enzymů má charakter složených bílkovin • Skládají se z bílkovinné části a nízkomolekulární neaminokyselinové struktury (kofaktor) • Funkce kofaktoru spočívá v přenosu skupin atomů nebo elektronů
Typy kofaktorů • Pevně vázán na bílkovinnou složku (stabilní součást molekuly) prosthetická skupina • Slabě vázán na bílkovinnou složku (apoenzym) snadno se odděluje koenzym • Apoenzym a koenzym tvoří holoenzym • Mezi kofaktory jsou zařazovány i ionty kovů trvale vázané v aktivním centru enzymu (metaloenzymy) a ionty kovů účastnící se enzymové reakce, aniž by byly na enzym trvale vázány(aktivátory)
Odlišný průběh regenerace kofaktorů • Koenzymy fungují jako druhé substráty, po proběhnutí reakce přechází zreagovaný koenzym na jiný apoenzym a tam reaguje s jiným substrátem regenerace. Katalytické působení koenzymu je realizováno spřažením dvou reakcí prováděných různými enzymy. • Enzymy obsahující prosthetické skupiny krátce po sobě reagují se dvěma různými substráty (obě reakce katalyzuje tentýž enzym)
Struktura kofaktorů • Látky různé chemické povahy (nebílkovinné, nízká molekulová hmotnost) • Často obsahují v molekule heterocyklus a zbytek kyseliny fosforečné • Často mají úzký vztah k vitaminům
Kofaktoryoxidoreduktas • Pyridinové dinukleotidy • Flavinové nukleotidy • Biopterin • Lipoová kyselina • Benzochinonové deriváty • Hem • Glutathion • Ionty železa vázané na bílkovinu
NAD+, NADP+, NADH, NADPH • Nikotinamidadenindinukleotid (NAD+) • Nikotinamidadenindinukleotidfosfát (NADP+) • Redukované formy (NADH, NADPH) • Součástí molekuly je derivát vitaminu skupiny B (nikotinová kyselina);onemocnění z nedostatku = pelagra (léčba dietou s masem a mlékem) • Přes 250 enzymů (transhydrogenasy) pracuje s těmito koenzymy • Objeveny v roce 1906
Přenos dvou atomů vodíku Jeden z nich se váže jako hydridový anion do polohy 4 na pyridinový kruh nikotinamidu Druhý se váže jako proton na apoenzym Přechodem na redukovanou formu zaniká aromatický charakter pyridinového kruhu změna absorbance v UV oblasti NAD(P)H vykazuje specifickou absorbanci při 340 nm Redukce NAD+ na NADH NAD(P)+ + 2e- + 2H+ NAD(P)H + H+
Měření aktivity nikotinamidových dehydrogenas • Absorbce v UV - při 260 nm absorbuje oxidovaná i redukovaná forma, při redukci nové absorbční maximum při 340 nm • 2. Fluorescence redukované formy při 450 nm, vyvolaná excitací při 340 nm (o dva řády citlivější, interference) • 3. Acidometrické měření - tvorba H+ v nepufrovaném prostředí při redukci NAD(P)+
Využití pyridinových dinukleotidů pro stanovení analytů stanovení kyseliny citronové v potravinách • měří se úbytek absorbance při 340 nm • výhoda - vysoká specifičnost citrátlyasa Citrát oxalacetát + acetát malátdehydrogenasa Oxalacetát + NADH + H+ L-malát + NAD+
Modely Kalotový model NADH NAD vazebná doména
FMN, FAD • Flavinmononukleotid • Flavinadenindinukleotid • Součástí je vitamin B2 (riboflavin) • Reakce probíhá na isoalloxasinovém skeletu • Pevné součásti molekul enzymů flavoproteiny • Přenos vodíku (zejména akceptor vodíkových atomů z redukovaných forem pyridinových koenzymů) • V oxidované formě (FAD a FMN) jsou enzymy žluté, v redukované formě jsou bezbarvé • flavinové kofaktory nejsou pravé nukleotidy – místo ribosy mají ribitol
pterinová struktura - kondenzace pyrimidinového a pyrazinového kruhu + alifatický řetězec propandiolu řřetězec propandiolu L-fenylalaninhydroxylasa Biopterin
Lipoová kyselina • Cyklický disulfid 6,8-dithiooktanové kyseliny • Karboxyl vázán na koncovou aminoskupinu lysinu bílkovinné části enzymu prostetická skupina • Enzymy s tímto kofaktorem realisují dehydrogenaci aldehydu na karboxylovou kyselinu • Objevena v roce1950 jako růstový faktor některých mikroorganismů
Hem • Součást molekul transelektronas (katalasa, peroxidasa, cytochromy) • Základem je porfyrinový skelet tvořený čtyřmi pyrolovými jádry • Planární, konjugovaná struktura • Přenos elektronů je realizován přechodem mezi ferri- a ferro- formou iontu železa • Většinou vázán na protein thioesterovými vazbami (adice thiolové skupiny cysteinu na vinylovou skupinu hemu)
Benzochinony • Chinoidní struktura + isoprenový řetězec (n = 6-10) umožňuje lokalizaci a orientaci v membránách) • Ubichinony a plastochinon • Mitochondriální dýchací řetězce • Světlá fáze fotosyntézy • Účast v procesu aerobní produkce energie (aerobní fosforylace)
Železosirné proteiny • Transelektronasy • Přechod Fe2+ na Fe3+ • Ionty Fe vázané na atomy síry cysteinylových zbytků enzymu • Tyto enzymy jsou všudypřítomné pocházejí z ranných stádií vývoje života • Zahrnuty v metabolismu vodíku, fixaci dusíku a oxidu uhličitého
Glutathion • Gama-glutamylcysteinyl-glycin • 2 G-SH G-S-S-G • reversibilní reakce • biologický „redoxní“ činitel • silné nukleofilní činidlo - váže a odstraňuje těžké kovy a organické elektrofilní sloučeniny
Kofaktory přenášející skupiny atomů • Adenosintrifosfát • Aktivní sulfát • Adenosylmethionin • Methylkobalamin • Tetrahydrofolát • Thiamindifosfát • Koenzym A • pyridoxalsulfát
ATP • Kofaktor kinas (transferasy) • Zejména přenos fosfátu na hydroxylové skupiny alkoholů (uvolnění ADP) • Méně časté přenosy difosfátu nebo adenosinmonofosfátu • Vyjímečně přenos adenosylového zbytku za uvolnění mono- a difosfátu
Aktivní sulfát • 3’-fosfoadenosin-5’-fosfosulfonát (PAPS) • Transferasy realisující přenos zbytku kyseliny sírové na fenoly a alkoholy za vzniku esterů této kyseliny
Adenosylmethionin • „Aktivní methyl“ • Methylační enzymy • Vzniká přenosem adenosylu z ATP na atom síry methioninu aktivace thioesterově vázaného methylu
Methylkobalamin • Přenos methylu • Derivát vitaminu B12 • Chelátově vázaný ion kobaltu
Kyselina listová • Přenosy jednouhlíkatých fragmentů [methyl (-CH3), methylen (-CH2-), formyl (-CHO), formimino (-CH=NH), methenyl (-CH=)] • Vitamin
Kyselina listová • je syntetizována rostlinami (jako vitamín poprvé nalezena v listech špenátu) • pro živočichy a některé mikroby je kyselina listová esenciální • nedostatek vede u savců k anemii a poruchám růstu • biochemickým symptomem nedostatku kyseliny listové je porucha biosyntézy purinů a pyrimidinového derivátu thyminu • řada mikroorganismů tvoří kofaktor z jednotlivých složek • sulfonamidy - deriváty kyseliny 4-aminobenzensulfonové vytěsňují kyselinu 4-aminobenzoovou - zabrání se tím tvorbě folátu a zastaví se růst mikrobů = nejstarší chemoterapeutika - rezistentní jsou mikroorganismy neschopné tvořit folát z jeho složek kyselina 4-aminobenzensulfonová
Biotin • Přenos aktivovaného oxidu uhličitého zabudování karbonylu • Kofaktor ligas • Vitamin H • Kovalentně navázán na protein amidovou vazbou na ε-aminoskupinu lysinu
Thiamindifosfát • Kofaktor transferas • Přenos aktivního acetaldehydu a glykolaldehydu • Derivát vitaminu B1 • Reaktivní částí je thiazolový kruh • Pyrimidová část a difosfátová skupina se účastní vazby na bílkovinnou část enzymu • Dekarboxylace α-oxokyselin za vzniku aldehydů
Koenzym A • Acylové skupiny jsou vázány thioesterovou vazbou na thiolovou skupinu cysteaminu • Součástí je vitamin B5 (panthothenová kyselina)
Pyridoxalfosfát • Prostetická skupina aminotransferas • Přenos aminoskupin • Derivát vitaminu B6 (pyridoxinu)
