Коферменти, класифікація і роль, зв'язок з вітамінами.

Кофермент – це сполука не білкової природи, яка ковалентно (простетична група) або слабко зв’язана з ферментом. Слабко зв’язаний кофермент дисоціює з апоферменту і функціонує як носій певних хімічних груп або електронів. Білкова частина ферменту (апофермент) разом з кофактором утворюють холоензим. Коферменти – це не білкові невеликі органічні сполуки, більшість з них є вітамінами або їх похідними.

Коферменти за їх функцією у процесі ферментативного каталізу можна розділити на такі основні групи: 1) коферменти, які переносять атоми водню та електрони і зв'язані з ферментами класу оксидоредуктази: нікотинамідні та флавонові коферменти, ліпоєва кислота, глутатіон і аскорбінова кислота, убіхінони, вітаміни групи К; 2) коферменти, які, переносять хімічні групи й зв'язані з ферментами класу трансферази: нуклеозидфосфати, кофермент А, похідні фолієвої кислоти, фосфати вуглеводів, піридоксалеві коферменти; 3) коферменти, які каталізують процеси синтезу, ізомеризації та розщеплення вуглець-вуглецевих зв'язків; ця група зв'язана з ферментами, що належать до класу ліаз, ізомераз, лігаз: тіамінпірофосфат, біотин, кобаміднікоферменти

Найбільш поширені коферменти:

- Тіамінпірофосфат

- Біотин

- Тетрагідрофолієва кислота

- Піридоксальфосфат

- НАД, НАДФ, НАДФН, НАДН

- ФАД, ФМН тощо.

За хімічною будовою коферменти поділяють на такі групи: сполуки аліфатичного ряду (глутатіон, ліпоєва кислота); ароматичного ряду (убіхінони - коензими Q, вітаміни групи К); гетероциклічні сполуки (похідні піридоксалю: піридоксальфосфат і піридоксамінфосфат, тіамінпірофосфат - похідне вітаміну В1(біотин), похідні фолієвої кислоти); похідні нуклеозидів і нуклеотидів (АТФ та інші нуклеозидтрифосфати, КоА, нікотинамідні, флавінові, кобамідні, залізопорфіринові коферменти).

Більшість коф є похідними вітамінів, але коферменті функції виконують також деякі інші сполуки. Одна з них - трипептид глутатіон, який складається з глугамінової кислоти, цистеїну та гліцину (глутамінілцистеїнілгліцин). Функціонально активною групою глугатіону є SН-група. Відновлена форма глутатіону (GSH) легко окислюється, утворюючи гексапептид GSSG.

Коферментами, які переносять хімічні групи, є нуклеозидфосфати. За участю аденозинфосфорних кислот відбуваються реакції перенесення декількох типів. Інші нуклеозидфосфорні кислоти, наприклад ди- та трифосфати гуаніну та інозину, не є такими активними в аналогічних реакціях.

1. Необоротні реакції перенесення кінцевого залишку фосфату з АТФ (ГТФ, ІТФ) фосфотрансферазами або кіназами на спиртові групи, наприклад: АТФ + глюкоза -» АДФ + Глюкозо-6-фосфат

Таким самим чином фосфорилюються й інші вуглеводи, нуклеозиди, гліцерин, аміноспирти, оксіамінокислоти та білки, які мають у своєму складі спиртові групи. Фосфоетерні зв'язки, що утворюються, не багаті на енергію, тому всі ці реакції практично необоротні.

2. Оборотні реакції перенесення кінцевого залишку АТФ (та інших нуклеозидтрифосфатів) специфічними кіназами з утворенням АДФ і сполук, які мають макроергічні зв'язки - фосфоамідні (креатинфосфат). фосфоенольні (фосфо-енолпіруват), фосфоангідридні (карбамоїлфосфат, ацетилфосфат тощо). Оборотні реакції в цих процесах забезпечують синтез АТФ шляхом фос-форилювання (гліколітичного, дихального, фотосинтетичного).

3. Реакції перенесення пірофосфатного залишку АТФ пірофосфаттранс-феразами, наприклад:

АТФ + Тіамін —* АМФ + Тіамінпірофосфат.

4. Реакції перенес нуклеотидильних залишків АТФ, АДФ та ін нуклеозидтрифосфатів на різні акцепторні групи (кислотні, спиртові) ф-тами нуклеотидилтрансферазами, наприклад: АТФ + Ацетат —» Пірофосфат + Аденілацетат

5. Реакції, які каталізуються ферментами, що мають коферментом АТФ, здійснюють перенесення аденозильного залишку під час утворення S-адено-зилметіоніну. Реакції цього типу відіграють важливу роль в обміні речовин під час активування та перенесення мет груп, найважливішим джерелом яких є метіонін, для метилув біополімерів.

Велике значення в обміні речовин мають уридилові похідні (УМФ, УДФ, УТФ). Роль уридилових коферментів полягає в тому, що вони каталізують різні реакції перенесення і перетворення залишків моносахаридів та їх похідних. Найбільш важливим і добре вивченим є перенесення глікозильних залишків за схемою: УТФ + Глюкоза-1-фосфат —► УДФ - Глюкоза + Пірофосфат.

Уридиндифосфатглюкоза (УДФГ) є коферментом багатьох ферментів, які каталізують різні реакції синтезу вуглеводів, що супроводжуються перенесенням залишку глюкози (наприклад, ізомеризацію галактози на глюкозу; синтез сахарози, глікогену). Синтез хітину, поліуронідів (полімерів глюкуронової або галактуронової кислоти) також відбувається за участю УДФ.

Цитидин та його похідні відіграють важливу роль у синтезі фосфатидів за такою схемою:

ЦТФ + Фосфорилхолін —► Цитидиндифосфатхолін + Пірофосфат. Цитидиндифосфатхолін (ЦДФХ) є активованою формою холіну; за участю відповідного ферменту, сполученого із цим коферментом, він переноситься на діацилгліцерид, утворюючи молекулу фосфатидилхоліну.

Гуанозинфосфати виконують у тканинах специфічну функцію в реакції фосфорилювання АДФ під час розщеплення сукциніл-КоА: Сукциніл-S-КоА + ГДФ + Н3Р04< -> Сукцинат + КоА-SН + ГТФ.