Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Она служит конечным компонентом цепи дыхательных переносчиков, локализованных в митохондриях, и катализирует реакцию, в результате которой электроны, высвобождающиеся из молекул субстрата при их окислении дегидрогеназами, переносятся на конечный акцептор — кислород, Данный фермент отравляется окисью углерода, цианидом и сероводородом. Иногда цитохромоксидазу называют цнтохромом а,. Первоначально предполагали, что цитохром а и цитохром а,— это автономные гемопротеины, поскольку каждый из них характеризуется определенным спектром, кроме того, они проявляют разную чувствительность к действию окиси углерода и цианнда.
В дальнейшем же было показано, что эти два цнтохрома входят в состав комплекса, который получил название питохром аа,. Он содержит две молекулы гема, в каждой из которых атом железа может переходить из состояния Ге" в состояние Ге" и обратно в ходе окисления и восстановления, а также два атома Си, каждый из которых взаимодействует с одним из гемов. Фенолвзв (тирозиназа, полнфенолоксндаза, катехолоксидаза) — это медьсодержащий фермент с широкой специфичностью. Он каталнзнрует превращение монофенола (в присутствии о-дифенола) в охинон. Медь обнаружена в ряде других ферментов, в частности в урнказе, катализирующей окисление мочевой кислоты в аллантоин, и в моноамяноксидазе, окисляющей адреналин и тирамин в митохондриях.
Азробные дегидрогенвзы Азробные дегндрогеназы являются флавопротеинами; они содержат в качестве простетнческой группы флввннмоионуклеотнд (ГМХ) или флввинадрннндннуклеотнд (ГАВ). ГМ1Ч н ЕАх) образуются в организме человека нз витамина рнбофлввннв (рис. 12.5). Рнбофлввин (витамин В,) в тканях млекопитающих не синтезируется; он образуется в растениях и микроорганизмах и является, следовательно, незаменимым компонентом диеты. В состав молекулы рибофлавина входят сахарный спирт рнбнтол н гете- роциклнческнй флавии. В тканях рибофлавнн путем АТР-зависимого фосфорилировання превращается в ГМ1Ч (рнс.
12.6); далее путем переноса АМР от другой молекулы АТР образуется ГАР (рнс. 12.7). ГМХ и ГАО обычно прочно — но не ковалентно — связаны с соответствующим апоферментом. Многие флавопротенновые ферменты содержат один нлн несколько ионов металлов. выполняющих роль кофакторов; такие флавопротенновые ферменты называют метвллофлввопротевнвмн. К ферментам группы аэробных дегндрогеназ относится также дегидрогеназа 1 -аминокислот (оксидаза ?.-аминокислот) — находящийся в почках ГМХ- содержащий фермент с широкой специфичностью, катализирующий окислительное дезамннированне природных 1-аминокислот.
Широко распространена ксвнтнндегндрогеназв (ксантиноксидаза): она обнаружена в молоке, в тонком кишечнике, почках н печени. Ксантнндегндрогеназа содержит молибден; она играет важную роль в превращении пуриновых оснований в мочевую кислоту и особое значение имеет в печени н почках птиц, которые зкскретируют мочевую кислоту как главный конечный азотсодержашнй продукт метаболизма пуринов, а также катаболизма белков н аминокислот.
Флавии Рис. $2.6. Рибофлааинфосфат (фла вин моионуклсотид, ГМ1Ч). !2! Би!»логическое окисление Пирофосфат О О и И О -Р -О- Р— О-СН ! ! ! О О н со~н~~ Н-С-ОН Г Н-С СН» ! Н-С -ОН ! Н-С -ОН ! Н-С -ОН ! Н-С -Н 0 Рибитол Рие. 12.7. Флввинвдениндинуклеотид (РАР). Рис. $2й. Восстановление изовллоксвзинового кольца флввиновых нуклеотидов. Альдегнддегндрогеиаза — РАЙ-содержащий фермент, находящийся в печени млекопитающих.
Это— металлофлавопротеин, содержащий молибден и негемовос железо, окисляющий альдегиды и Х- гетероциклические субстраты. Глюкозоокендаза — ГАВ-специфичный фермент, получаемый из грибов. Она важна тем, что используется прн определении глюкозы.
Механизм окисления и восстановления, осуществляемый этими ферментами, весьма сложен. Судя по имеющимся данным. происходит двустадийное восстановление изоаллоксазинового кольца с промежуточным образованием семихинона (свободного радикала) (рис. 12.8). Анаэробные дегидрогеннзы А. Дегидрогеназы, зависимые от ннкотниамидных коферментов. В эту категорию попадает большое число дегидрогеназ. Они специфичны либо к никотинамидадениндинуклеотиду (МАЙ'), либо к никотинамидадениндинуклеотндфосфату (КАОР+), выполняющим роль коферментов (рис. 12.9). Имеются, однако, дегидрогеназы, у которых коферментом может быть как ХАЮ+, так и )КАОР+.
НАР+ н 1!!АВР' абразуютея в организме человека нз витамина ннаннна. Ниацин включает ннкотнновую кислоту и ее амид (ннкотннамнд) — каждое из этих соединений может. выполнять функции витамина в пищевом рационе. Для синтеза ХАО' или 1ЧА):)Р' ферменты, находящиеся в цитозоле большинства клеток, используют только никотиновую кислоту, но не никотинамид. Никотннамидный фрагмент ХА1.)' образуется из никотинатного фрагмента, когда последний находится в составе нуклеотида; амидная группа поступает из глутамина (рис. 12.9). Имеются данные о том, что в митохондриях для синтеза ЖАР+ используется никотинамид. Коферменты восстанавливаются специфическими субстратами дегидрогеназ и окисляются адекватным акцептором электронов (рис, ! 2.10). Коферменты могут свобо!шо и обратимо диссоцииравать из комплекса с соответствующими апоферментами.
В общем случае 1ЧА1:1-зависимые дегндрогеназы катализируют окнслительно-восстановительные реакции окнслнтельных путей метаболнзма— гликолиза, цикла лимонной кислоты, дыхательной цепи митохондрий. ХАБР-зависимые дегндрогеназы участвуют в процессах восстановительного синтеза, в частности во внемитохондриальном синтезе жирных кислот и стероидов; они также являются коферментами дегидрогеназ пентозофосфатного пути. Некоторые дегидрогеназы, функционирующие с никотинамидными коферментами, содержат ион цинка, в частности алкогольдегидрогеназа печени и глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназа скелетных мышц. Полагают, что ионы цинка не участвуют непосредственно в процессах окисления и восстановления. икотина мил со, О я С-О -О икоти нет — !ч', онуклеотид (МММ) Н'+Н,О РР; й!ь -о- о он он Дезам иао-МА О+ Глутамин я С-О- Глутамат й Он З.Гидро ксиантранилат и и Несколько стадий сн, (см.
рис. 31Л9) н н О Рибоаа О н сн,-сн-соо! н О- ОН ОН. ° в о а йАО+ О Пища Рис.! 29. Синтез и распад никотинамидадениндинуклеохида (ИАО). Фосфорилирована 2'-гидроксильная группа (отмечено звездочкой) аденозинового фрагмента молекулы никотинамндадениндинуклеотидфосфата (1ЧА()Р+). У человека в отличие, например, от кошки потребность в ниацине может быть обеспечена за счет триптофана при достаточном количестве его в диете. В норме за счет триптофана синтезируется примерно двс трети имеющегося в организме ниацина.
РКРР— 5-фосфорибозил-!-пирофосфат. Г я !! с-йн, мидааа ! ! с-он Никотинат ~„.1а-о- Хинолинат О в С-О- нс йн, -о и о 2-Амино 3-карбокси- мукональдегид 123 Биологическое окисление СОИН2 ~Я А4~р а СОй)Н ! + ~,~ А+Н+ СО)чН2 й В-форма Я ЙА0+ + АН, -яв — в )ЧАОН+Н+ + А Рис. 12ЛО. Механизм окисления и восстановления никотинамидных коферментов. Восстановление ннкотннамида субстратом (АН,) по положению 4 происходит стереоспецифически. Один нз атомов водорода переносится от субстрата в положение 4 в виде ядра водорода с двумя электронами (гидрид-нон, Н ); он может присоединиться либо в А-, либо в В- положении в зависимости от специфичности дегндрогеназы, катализирующей данную реакцию.
Другой водород, отгцепляемый от субстрата, остается свободным в виде иона водорода. Б. Рибофлавннзависнмые дегндрогеназы. Флавиновые группы этих дегидрогеназ те же, что и у аэробных дегидрогеназ, ГМХ и ГА13. Обычно они более прочно, чем никотинамидные коферменты, связаны с апофер ментом. Большинство рибофлавинзависимых анаэробных дегидрогеназ либо участвует в транспорте электронов по дыхательной цепи, либо поставляет электроны для этой цепи. ХАОН- дегндрогеназа — компонент дыхательной цепи, переносящий электроны от ХАЕН к более электроположительным компонентам. Другие дегидрогеназы, например сукцниатдегндрогеназа, ацнл-СоА- дегндрогена за и мнтохощ~рналыиая глицерол-3- фосфат-дегндрогеназа, переносят восстановительные эквиваленты от субстрата непосредственно на дыхательную цепь.
Еще одна функция флавинзависимых дегидрогеназ — катализируемое дигидролипоилдегидрогеназой дегидриров ание восстановленного липоата (интермедиата при окислительном декарбоксилнровании пирувата и акетоглутарата) (см, рис. 18.5). В этом случае вследствие низкого значения окислительно-восстановительного потенциала системы липоата переносчиком водорода от восстановленного липоата к НАР' является флавопротеин (РАБ). Электронпереноеящнй флавопротени является промежуточным переносчиком электронов между ацил- СоА-дегидрогеназой и дыхательной цепью (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
