Кофермент а бере участь у реакціях. Для чого потрібні квазівітаміни: коензим Q, коензим А, карнітин. Хімічна формула Ацетил КоА - C21H36N7O16P3S

Загальні Скорочення Ацетил-КоА Традиційні назви Ацетил коензим А Хімічна формула C 23 H 38 N 7 O 17 P 3 S Фізичні властивості Молярна маса 809.57 г/моль г/моль Термічні властивості Класифікація Реєстр. номер CAS 72-89-9 Реєстр. номер PubChem 444493 SMILES O=C(SCCNC(=O)CCNC(=O)(O)C(C)(C)COP(=O)(O)OP(=O)(O)OC3O(n2cnc1c(ncnc12)N)(O) )3OP(=O)(O)O)C

Ацетил-кофермент А, ацетил-коензим А, скорочено ацетил-КоА- важлива сполука в обміні речовин, яка використовується у багатьох біохімічних реакціях. Його головна функція - доставляти атоми вуглецю з ацетил-групою до циклу трикарбонових кислот, щоб ті були окислені з виділенням енергії. За своєю хімічною структурою ацетил-КоА – тіоефір між коферментом А (тіолом) та оцтовою кислотою (носієм ацильної групи). Ацетил-КоА утворюється під час другого кроку кисневого клітинного дихання, декарбоксилювання пірувату, який відбувається в матриксі мітохондрії. Ацетил-КоА потім надходить у цикл трикарбонових кислот.

Ацетил-КоА - важливий компонент біологічного синтезу нейротрансмітера ацетилхоліну. Холін, у поєднанні з ацетил-КоА, каталізується ферментом холінацетилтрансферазою, щоб утворити ацетилхолін та коензим А.

Функції

Дегідрогеназ пірувату та реакції піруват форміат ліази

Кисневе перетворення пірувату в ацетил-КоА називають реакцією дегідрогеназу пірувату. Вона каталізується піруватдегідрогеназним комплексом. Інші перетворення між піруватом та ацетил-КоА можливі. Наприклад, піруват форміат ліази перетворюють піруват на ацетил-КоА і мурашину кислоту.

Метаболізм жирних кислот

У тварин ацетил-КоА є основою балансу між вуглеводним та жировим обміном. Зазвичай ацетил-КоА з метаболізму жирних кислот надходить у цикл трикарбонових кислот, сприяючи енергетичному забезпеченню клітин. У печінці, коли рівень циркуляції жирних кислот високий, виробництво ацетил-КоА від розриву жирів перевищує енергетичні потреби клітини. Щоб використовувати енергію, доступну із зайвих ацетил-КоА, створюються кетонові тіла, які можуть циркулювати в крові. У деяких обставин це може призвести до високого рівня кетонових тіл у крові, стану, що називається кетозом, який відрізняється від кетоацидозу, небезпечного стану, здатного вплинути на діабетиків. У рослин синтез нових жирних кислот відбувається у пластидах. Багато насіння запасають великі кількості олій у насінні, щоб підтримувати проростання і раннє зростання саджанців, поки вони не перейшли на харчування від фотосинтезу. Жирні кислоти включені в ліпіди мембрани, найголовніший компонент більшості мембран.

Інші реакції

Дві молекули ацетил-КоА можуть бути з'єднані, щоб створити ацетоацетил-КоА, що буде першим кроком у ГМГ-КоА/біосинтезі холестерину, що передує синтезу ізопреноїдів. У тварин ГМГ-КоА – це життєвий попередник синтезу холестерину та кетонових тіл.
Ацетил-КоА - також джерело ацетил-групи, включеної в певні лізинові залишки гістонових та негістонових білків у посттрансляційній модифікації ацетилювання, реакції, що каталізується ацетилтрансферазою.
У рослин та тварин цитозольний ацетил-КоА синтезується АТФ цитратліазою. Коли глюкоза рясніє в крові тварин, вона перетворюється за допомогою гліколізу в цитозолі в піруват, а потім в ацетил-КоА в мітохондрії. Надлишок ацетил-КоА викликає виробництво надлишкових цитратів, які переносяться в цитозоль, щоб дати початок цитозольному ацетлі-КоА.
Ацетил-КоА може бути карбоксильований в цитозолі в ацетил-КоА карбоксилазу, даючи початок малоніл-КоА, необхідного для синтезу флавоноїдів та споріднених полікетидів, для подовження жирних кислот (утворення восків), для утворення кутикули та олії в насінні у членів роду Капуста також для малонації протеїнів та інших фітохімічних сполук.
У рослин вони включають сесквітерпени, брассиностероїди (гормони) і мембранні стироли.

Див. також

Література

Т. Т. Березів, Б. Ф. КоровкінБіологічна хімія – М.: Медицина, 1998. – 704 с. - 15 000 екз. - ISBN 5-225-02709-1
Ю. Б. ПилиповичОснови біохімії. – М.: Агар, 1999. – 512 с. - 5000 прим. - ISBN 5-89218-046-8

Wikimedia Foundation. 2010 .

Дивитись що таке "Ацетил-КоА" в інших словниках:

Див Ацетилкоензим А … Великий медичний словникВікіпедія

КОФЕРМЕНТ А, КоА, кофермент, що складається з нуклеотиду аденозин 3,5 дифосфату та ß меркаптоетиламіду пантотенової до ти; бере участь у перенесенні ацильних груп (кислотних залишків), що зв'язуються з сульфгідрильною групою КоА високоенергетич. Біологічний енциклопедичний словник

Ацетил КоА Ацетил КоА Кофермент А (КоА) кофермент ацетилювання; один із найважливіших коферментів; бере участь у реакціях перенесення ацильних груп. Молекула КоА складається з залишку аденілової кислоти, пов'язаної пірофосфатною групою з … Вікіпедія

- (ацетил КоА: орго фосфат ацетилтрансфераза, фосфотрансацетилаза, фосфо ацилаза), фермент класу трансферів, що каталізує перенесення ацетильної групи від ацетил коферменту А (ацетил КоА; див. Хімічна енциклопедія

НАД, NAD - кофермент, присутній у всіх живих клітинах, входить до складу ферментів групи дегідрогеназ, що каталізують окисно-відновлювальні реакції; виконує функцію переносника електронів і водню, які приймає від речовин, що окислюються. Відновлена форма (NADH) здатна переносити їх на інші речовини.

Є динуклеотидом, молекула якого побудована з аміду нікотинової кислоти і аденіну, з'єднаних між собою ланцюжком, що складається з двох залишків D-рибози та двох залишків фосфорної кислоти; застосовується у клінічній біохімії щодо активності ферментів крові.

Мал. 12.

НАДФ, NADP - широко поширений у природі кофермент деяких дегідрогеназ - ферментів, що каталізують окислювально-відновні реакції в живих клітинах. NADP бере на себе водень та електрони окислюваної сполуки та передає їх на інші речовини. У хлоропластах рослинних клітин NADP відновлюється при світлових реакціях фотосинтезу і забезпечує воднем синтез вуглеводів при темнових реакціях. NADP - кофермент, який відрізняється від NAD вмістом ще одного залишку фосфорної кислоти, приєднаного до гідроксилу одного з залишків D-рибози, виявлений у всіх типах клітин.

Мал. 13.

ФАД, FAD - кофермент, що бере участь у багатьох окисно-відновних біохімічних процесах. FAD існує у двох формах - окисленої та відновленої, його біохімічна функція, як правило, полягає у переході між цими формами.

Мал. 14.

Кофермент А (коензим А, КоА, СоА, HSKoA) - кофермент ацетилювання; один з найважливіших коферментів, що бере участь у реакціях перенесення ацильних груп при синтезі та окисленні жирних кислот та окисленні пірувату у циклі лимонної кислоти.

Молекула КоА складається з залишку аденілової кислоти (1), пов'язаної пірофосфатної групою (2) із залишком пантотенової кислоти (3), яка у свою чергу пов'язана пептидним зв'язком з амінокислотою в-аланіном (4) (ці дві групи являють собою залишок пантотенової кислоти) , з'єднаним пептидним зв'язком з залишком в-меркаптоетаноламіну (5)

Коферменти - це такі сполуки, які необхідні, щоб ферменти могли реалізовувати всі закладені у яких природою функції, зокрема каталітичні. У природі коферменти вітамінів переносять атоми, електрони, деякі функціональні групи між субстратами.

Особливості термінології

Ферменти – такі білки, які каталізують хімічні реакції, властиві клітинам будь-якої живої тканини. Характерна ферментам структура: коферменти, чия молекулярна маса дуже невелика, і апоферменти. Коферменти та функціональні групи, присутні у структурі залишків амінокислот (вони з'являються як наслідок наявності апоферменту), спільно створюють активний ферментний центр, здатний до зв'язування субстрату. За результатами такої реакції за участю молекул небілкової природи активується комплекс субстрату та ферменту.

Коферменти не мають каталітичних параметрів власними силами, стають активними лише за формуванні комплексу з участю апофермента. Аналогічне властиво і апоферментам – ці сполуки власними силами не провокують ніякі хімічні реакції і нічого активізувати що неспроможні. Формування комплексів, що включають коферменти, апоферменти - закладений природою метод коригування ферментної активності внутрішніх систем живого організму.

Особливості хімічних процесів

Як вдалося виявити в ході численних досліджень, коензим Q10 виключно важливий для людини і людського здоров'я, в той же час необхідно враховувати, що ферменти в живих тканинах тільки тоді схильні до каталітичного впливу, коли додатковий ефект є з боку неорганічних сполук. Зокрема, достеменно відомо, що крім коензиму Q10 організм відчуває необхідність у позитивно заряджених іонах калію, цинку та магнію. Катіони металів можуть вступати в реакцію з апоферментом, що призводить до коригування структури ферменту, зокрема активного центру.

При хімічній реакції за участю катіону металу відбувається активація ферменту, водночас такі неорганічні сполуки не входять до активного ферментного центру. Втім, наука змогла виявити ряд ферментів, в яких функції коферментів поєднані з функціями катіонів металу, що входять до складу сполуки. Хороший приклад - карбоангідраза, у структурі якої виявлено позитивно заряджений цинк на основі «два». Іон має неорганічну природу, він необхідний активації хімічної реакції та отримав у науці найменування «кофактор».

Коферменти: специфіка функціональності

Як вдалося з'ясувати вченим, коферменти - це такі сполуки, яким притаманні дві виключно важливі підтримки життєдіяльності організму функціональних ділянки. Ці елементи також відомі у науковому співтоваристві як реакційні ділянки. З одного боку, їхнє завдання – утворення зв'язку з апоферментами, одночасно з цим за рахунок такої ділянки формується зв'язок із субстратом. Коферменти - це величезна різноманітність органічних сполук, які мають щодо подібні функції. Для більшості виявлених речовин властива наявність сполучених пі-зв'язків, гетероатомів. Найчастіше коферменти - це такі сполуки, до яких входять вітаміни (як елемент молекули).

Залежно від специфіки взаємодії з апоферментами прийнято говорити про простетичні, розчинні ферменти. Розглядаючи характерні приклади коферментів, можна, наприклад, згадати рибофлавін. Це класичний приклад категорії розчинних сполук. Кофермент може стати частиною ферментної молекули під час перебігу хімічної реакції, у своїй зазнає перетворення, за підсумками яких отримує свободу. Та форма, в якій коензим (кофермент) став частиною хімічної взаємодії, регенерується у незалежній реакції (вона протікає другою). Субстрат також бере участь у всіх стадіях реакції, на підставі чого деякі вчені пропонують вважати розчинні коферменти субстратами. Інша частина наукової спільноти конфліктує з ними, аргументуючи це наступним фактом: субстрат у цій реакції вступає в реакцію лише за наявності певного ферменту, а розчинний кофермент здатний взаємодіяти з численними ферментами свого класу. На прикладах все це можна спостерігати, якщо докладно розглянути хімічні особливості ланцюжка взаємодій, притаманних коферменту вітаміну В2 рибофлавіну.

А з іншої сторони?

Простетична група включає такі коферменти, яким властиві дуже міцні зв'язки з апоферментами. Як правило, вони сформовані за ковалентним типом. Коли відбувається хімічна реакція, і навіть після неї коферменти перебувають у ферментному центрі. Субстрат звільняється, запускається процес регенерації, навіщо потрібна взаємодія з субстратом чи іншим коферментом.

Якщо деякий фермент провокує і посилює окислювальну, відновлювальну реакцію, хімічну взаємодію, в якій переносяться відновлювальні еквіваленти (їх роль можуть грати електрони, протони), він потребує коферменту для повноцінної роботи. Аналогічно не можуть функціонувати без застосування коферментів ферменти, що провокують активізацію реакції перенесення. На підставі цього факту було введено систему класифікації коферментів на групу перенесення та окислювальні, відновлювальні.

Коферменти: деякі особливості

Досить значний відсоток відомих науці коферментів - це похідні вітамінів. Якщо в живому організмі спостерігаються проблеми з обміном речовин, які торкаються молекул вітамінів, це часто пов'язано з низькою ферментною активністю.

Це важливо!

Як вдалося виявити під час експериментів, коферменти у своїй більшості мають температурну стабільність, тоді як особливості хімічних реакцій, властиві їм, відрізняються досить сильно. коферментів також дуже сильно відрізняються. Особливу увагу вчених привертає група нікотинамідаденіндінуклеотидів. Специфіка конкретної каталітичної реакції визначає, у ролі у ній виступає цей кофермент. У ряді випадків він діє немов типовий представник простетеїської групи, але іноді залишає ферментний центр під впливом хімічних процесів, що протікають.

Ферменти та коферменти: одне без іншого не існує

Біохімічні реакції реалізуються за участю численних помічників, інакше складний механізм хімічної взаємодії живих тканин протікає з порушеннями. Фермент, за своєю структурою складний або простий білок, потребує мінералів, коферментів, вітамінів. Коферменти – це коензим Q10, похідні різних вітамінів, а також фолієвої кислоти. Особливу увагу в медицині нині привертають коферменти, які продукують вітаміни групи В.

Кофермент необхідний, щоб клітина могла продукувати енергію та виділяти її організму задля забезпечення життєдіяльності. Причому енергія витрачається як на фізичну активність. Не можна забувати, що значних обсягів енергії потребує розумова активність, робота різноманітних залоз, травної системи. Досить затратні на енергію процеси всмоктування корисних елементів, що надходять в організм через ШКТ та іншими способами. Сам процес засвоєння також витрачає енергетичні запаси організму, що формуються завдяки коферментам та їх участі у реакціях із ферментами. Між іншим, навіть кровообіг, і той забезпечений саме такими реакціями, без них наша кров просто не могла б текти судинами!

Секрети біології

Коензим – це така специфічна речовина, завдяки якій живий організм має енергію на реалізацію внутрішніх процесів. Людський організм, як вдалося підрахувати вченим, містить близько сотні трильйонів клітин, кожна з яких генерує енергію для підтримки нормальної життєдіяльності. У цьому клітина не витрачає ті речовини, які людина отримує разом із харчуванням, щоб заповнити енергетичні запаси, але насамперед самостійно продукує енергію. Зовнішні джерела є запасним варіантом, якого вдаються у разі недостатності самостійного вироблення енергії.

Біологічні особливості клітин людського організму такі, що вони є все необхідне продукування енергетично збагачених складних сполук. Вчені назвали їх аденозинфосфатам. І тому окислюються жири, вуглеводи, білки. Саме такі провокують виділення тепла, із використанням якого тканини нормально функціонують. Молекули АТФ – це ще й сховище згенерованої клітинами енергії. Будь-який внутрішній клітинний процес, що витрачає енергію, може звернутися до цієї молекули за належною порцією.

На клітинному рівні

Кожна клітина - це складна структура, у складі якої присутні мітохондрії (внутрішньоклітинні структури). Саме мітохондрії – найактивніша клітинна частина, оскільки вони відповідальні за продукування енергії. Усередині мітохондрії – сформовані з електронів ланцюги для вироблення енергії. Процес має на увазі численні послідовні хімічні реакції, за підсумками яких продукуються молекули аденозинфосфатів.

Складені з електронів ланцюжки всередині мітохондрій досить активно взаємодіють із вітамінами групи С, В, Е. Особливу увагу вчених привертає коензим Q10. Ця сполука не має аналогів і замінників, її недостатність в організмі провокує серйозні проблеми метаболізму. Без цього коензиму клітина неспроможна продукувати енергію, отже, помирає.

Коензим Q10

Жири можуть розчиняти Q10, за рахунок чого коензим отримує можливість рухатися всередині клітинної мембрани. Це накладає на з'єднання особливо важливих функцій забезпечення перенесення електронів у процесах генерації енергії. Q10 - це така рухлива ланка, через яку ферменти хімічного ланцюжка зв'язуються один з одним. Якщо передбачається з'єднання в ланцюг пари електронів, спочатку вони повинні взаємодіяти з кофермент Q10.

Молекули Q10 перебувають у безперервному русі всередині клітини - від ферменту до ферменту. Це дозволяє переносити електрони між ферментами. Певною мірою клітину можна порівняти з крихітним мотором. Для переробки органічного матеріалу, з якого витягується енергія, необхідний коензим Q10, який можна порівняти з іскрою, що запускає діяльність звичайного мотора.

Специфіка впливу на клітину Q10

Коензим Q10 бере активну участь у генерації енергії, причому швидкість пересування цієї сполуки всередині клітинних тканин регулює як кількість вироблених молекул АТФ, так і швидкість переміщення всередині ланцюжка електронів. Важливо, щоб мітохондрії мали оптимальну кількість коферменту, щоб реакція не була надмірно сильною або занадто слабкою.

Якщо в організмі спостерігається нестача коензиму Q10, АТФ продукується помітно нижчою концентрацією. Це призводить до скорочення енергетичних запасів клітин. На повсякденності це відбивається наступним чином: людина швидко, сильно втомлюється, стикається з неполадками в роботі різних систем організму, змушених боротися з підвищеною напругою. Зростає можливість розвитку серйозних патологій. При цьому слід пам'ятати, що для різних органів характерна різна кількість Q10.

Бережіть здоров'я!

Щоб довше не стикатися із серйозними порушеннями діяльності внутрішніх систем, необхідно забезпечувати своєму організму джерела енергії. Найбільша енергетична витрата властива органам, які продукують енергію, - це серце, нирки, печінка, підшлункова. Кількість коферменту Q10 визначає якість функціонування кожного із зазначених органів на клітинному рівні. Через коензим забезпечується і нестача цієї сполуки дуже негативно впливає на біологічні процеси. Сучасна медицина знає кілька шляхів підтримки рівня коферменту Q10 в людини в нормі.

Коферменти в каталітичних реакціях здійснюють транспорт різних груп атомів, електронів чи протонів. Коферменти зв'язуються з ферментами:

Ковалентними зв'язками;

Іонними зв'язками;

Гідрофобні взаємодії і т.д.

Один кофермент може бути коферментом кількох ферментів. Багато коферментів є поліфункціональними (наприклад, НАД, ПФ). Залежно від апоферменту залежить специфічність холоферменту.

Усі коферменти ділять на дві великі групи: вітамінні та невітамінні.

Коферменти вітамінної природи- Похідні вітамінів або хімічні модифікації вітамінів.

1 група: тіамінові – похідні вітаміну В1. Сюди відносять:

Тіамінмонофосфат (ТМФ);

Тіаміндіфосфат (ТДФ) або тіамінпірофосфат (ТПФ) або кокарбоксилаза;

Тіамінтріфосфат (ТТФ).

ТПФ має найбільше біологічне значення. Входить до складу декарбоксилази кетокислот: ПВК, a-кетоглутарова кислота. Цей фермент каталізує відщеплення 2 .

Кокарбоксилаза бере участь у транскетолазній реакції із пентозофосфатного циклу.

2 група: флавінові коферменти, похідні вітаміну В2. Сюди відносять:

- флавінмононуклеотид (ФМН);

- флавінаденіндінуклеотид (ФАД).

Ребітол та ізоалоксазин утворюють вітамін В2. Вітамін В2 і залишок фосфорної кислоти утворюють ФМН. ФМН у поєднанні з АМФ утворюють ФАД.

[Мал. ізоалоксазинове кільце з'єднане з ребітолом, ребітол з фосфорною к-тою, а фосфорна к-та – з АМФ]

ФАД та ФМН є коферментами дегідрогеназ. Ці ферменти каталізують відщеплення субстрату водню, тобто. беруть участь у реакціях окислення-відновлення. Наприклад СДГ – сукцинатдегідрогеназа – каталізує перетворення бурштинової к-ти на фумарову. Це ФАД-залежний фермент. [Мал. COOH-CH 2 -CH 2 -COOH® (над стрілкою – СДГ, під – ФАД та ФАДН 2) COOH-CH=CH-COOH]. Флавінові ферменти (флавінзалежні ДГ) містять ФАД, який є першоджерелом протонів і електронів. У процесі хім. реакцій ФАД перетворюється на ФАДН 2 . Робочою частиною ФАД є 2 кільця ізоалоксазину; у процесі хім. реакції йде приєднання двох атомів водню до азотів та перегрупування подвійних зв'язків у кільцях.

3 група: пантотенові коферменти, похідні вітаміну В3- Пантотенової кислоти. Входять до складу коферменту А, НS-КоА. Цей кофермент є коферментом ацилтрансфераз, разом з якою переносить різні угруповання з однієї молекули на іншу.

4 група: нікотинамідні, похідні вітаміну РР - нікотинаміду:

Представники:

Нікотинамідаденіндінуклеотид (НАД);

Нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат (НАДФ).

Коферменти НАД та НАДФ є коферментами дегідрогеназ (НАДФ-залежних ферментів), наприклад малатДГ, ізоцитратДГ, лактатДГ. Беруть участь у процесах дегідрування та в окисно-відновних реакціях. При цьому НАД приєднує два протони і два електрони, і утворюється НАДН2.

Мал. робочої групи НАД та НАДФ: малюнок вітаміну РР, до якого приєднується один атом Н і в результаті відбувається перегрупування подвійних зв'язків. Малюється нова конфігурація вітаміну РР + Н + ]

5 група: піридоксинові, похідні вітаміну В6. [Мал. піридоксаля. Піридоксаль + фосфорна кислота = піридоксальфосфат]

- піридоксин;

- піридоксаль;

- піридоксамін.

Ці форми взаємоперетворюються у процесі реакцій. При взаємодії піридоксалю з фосфорною кислотою виходить піридоксальфосфат (ПФ).

ПФ є коферментом амінотрансфераз, що здійснює перенесення аміногрупи від АК на кетокислоту – реакція переамінування. Також похідні вітаміну В6 входять як кофермент до складу декарбоксилаз АК.

Коферменти невітамінної природи– речовини, що утворюються у процесі метаболізму.

1) Нуклеотиди- УТФ, УДФ, ТТФ і т.д. УДФ-глюкоза входить у синтез глікогену. УДФ-гіалуронова кислота використовується для знешкодження різних речовин у трансверних реакціях (глюкоуроніл трансферазу).

2) Похідні порфірину(Гем): каталаза, пероксидаза, цитохроми і т.д.

3) Пептиди. Глутатіон - це трипептид (ГЛУ-ЦІС-ГЛІ), він бере участь в о-в реакціях, є коферментом оксидоредуктаз (глутатіонпероксидаза, глутатіонредуктаза). 2GSH«(над стрілкою 2Н) G-S-S-G. GSH є відновленою формою глутатіону, а G-S-S-G – окисленою.

4) Іони металівНаприклад, Zn 2+ входить до складу ферменту АлДГ (алкогольдегідрогенази), Cu 2+ - амілази, Mg 2+ - АТФ-ази (наприклад, міозинової АТФ-ази).

Можуть брати участь у:

Приєднання субстратного комплексу ферменту;

У каталізі;

Стабілізація оптимальної конформації активного центру ферменту;

Стабілізація четвертинної структури.

КОФЕРМЕНТИ(Син. коензими) - низькомолекулярні органічні сполуки біологічного походження, необхідні як додаткові специфічні компоненти (кофактори) для здійснення каталітичної дії ряду ферментів. Багато К. є похідними вітамінів. Біол, ефект значної групи вітамінів (групи В) визначається їх перетворенням у До. та ферменти у клітинах організму. Були зроблені спроби (і небезуспішні) прямого використання деяких К. з лік. цілями. Труднощі, які при цьому виникають, полягають у тому, що не завжди виробляються кількісні визначення вмісту До. у крові та органах і ще рідше визначається активність ферментів, що синтезують або руйнують досліджувані До., у нормі та патології. Виявлений при якомусь захворюванні недолік того чи іншого До. зазвичай намагаються усунути, вводячи в організм відповідний вітамін. Але якщо порушені системи синтезу недостатнього До., що нерідко має місце, то введення такого вітаміну втрачає сенс: терапевтичний ефект можна отримати тільки введенням коферменту, що бракує. З лік. цілями застосовують кокарбоксилазу (див. Тіамін), ФАД, коферментні форми вітаміну В 12 (див. Ціанокобаламін) та деякі інші К. В лік. цілях До. вводять парентерально, але і при цій умові не завжди є впевненість, що вони можуть без розщеплення проникнути до місця своєї дії (у внутрішньоклітинне середовище).

Маючи невеликий мовляв. вагою, До., на відміну біокаталізаторів білкової природи (ферментів), характеризуються термостабільністю і доступністю діалізу. Дихальні хромогени рослин (поліфеноли), глутамінову к-ту, орнітин, бісфосфати (дифосфати) глюкози і гліцеринової к-ти та інші метаболіти, що діють за певних обставин як кофактори ферментативних процесів переносу, нерідко позначають як К. Правильніше застосовувати термін «кофермент» тільки до сполук, біол, функція яких зводиться цілком або переважно до їхньої специфічної участі у дії ферментів (див.).

Термін «кофермент» був запропонований Г. Бертраном в 1897 для позначення функції солей марганцю, які він вважав специфічним кофактором фенол ази (лаккази); проте тепер неорганічні компоненти ферментних систем не прийнято відносити до До. Існування істинного (органічного) До. вперше встановили англ. біохіміки Харден (A. Harden) і Янг (W. Young) у 1904 р., які показали, що з ферментних екстрактів дріжджових клітин при діалізі видаляється термостабільна органічна речовина, необхідна для дії ферментного комплексу, що каталізує спиртове бродіння (див.). Цей допоміжний каталізатор бродіння Харден та Янг назвали козимазою; його будову було встановлено в 1936 р. в лабораторіях X. Ейлер-Xeльпіна та О. Варбурга майже одночасно.

Механізм дії До. неоднаковий. У багатьох випадках вони діють як проміжні акцептори (переносники) певних хім. угруповань (фосфатних, ацильних, амінних та інших.), атомів водню чи електронів. В інших випадках До. беруть участь в активуванні молекул субстратів ферментативних реакцій, утворюючи з цими молекулами реакційно-здатні проміжні сполуки. У вигляді таких сполук субстрати зазнають певних ферментативних перетворень; такі функції глутатіону (див.) як коферменту гліоксалази та дегідрогенази формальдегіду, КоА - при ряді перетворення жирних кислот (див.) та інших органічних к-т і т.д.

Типові До. утворюють неміцні сильно дисоційовані сполуки зі специфічними білками (апоферментами) розчинних ферментів, від яких вони легко можуть бути відокремлені шляхом діалізу або гель-фільтрація. При багатьох реакціях перенесення груп, що протікають при поєднаній дії двох ферментних білків, відбувається почергове оборотне приєднання до молекул цих білків частинок К. у двох формах - акцепторної та донорної (напр., окисленої та відновленої, фосфорильованої та нефосфорильованої). У наведеній нижче схемі показаний (у дещо спрощеній формі) механізм оборотного перенесення водню між молекулою донора водню (АН2) та молекулою акцептора (Б) при дії двох дегідрогеназ (Фа та Фб) та коферменту (Ко):

Сумарна реакція:

У повному циклі окислювально-відновного процесу (реакції 1-6) кофермент кодегідрогеназу не змінюється і не входить до балансу продуктів реакції, тобто служить каталізатором. Якщо ж розглядаються послідовні фази циклу, що протікають кожна за участю одного ферменту (реакції 1-3 і 4-6), то і КоН2 виступають нарівні з молекулами АН2, А, Б, БН2 як другий субстрат. У цьому сенсі відносним є різницю між субстратами і диссоциирующими До., що у сполучених реакціях перенесення фосфатних, ацильних, глікозильних та інших груп.

У багатьох двокомпонентних ферментів, побудованих на кшталт протеїдів, апофермент утворює з небілковим термостабільним компонентом міцне, труднодиссоциирующее з'єднання. Небілкові компоненти ферментів-протеїдів, зазвичай звані простетичними групами (напр., флавінові нуклеотиди, піридоксальфосфат, металопорфірини), взаємодіють з субстратом, залишаючись протягом ферментативної реакції у складі нерозщепленої молекули одного протеїду. Термін «кофермент» зазвичай поширюють і на хімічно взаємодіючі з молекулами субстратів, міцно пов'язані органічні простетичні групи ферментів, які важко відмежувати від легко дисоціюють До., т. К. між обома типами кофактор існують поступові переходи.

Точно також не можна провести різкої межі між К. і деякими проміжними продуктами обміну речовин (метаболітами), які в ферментативних процесах виступають то як звичайні субстрати, що піддаються в даному процесі в основному незворотній зміні, то як необхідні допоміжні каталізатори при сполучених ферментативних перетвореннях у тому числі ці метаболіти виходять незміненими. Метаболіти такого роду можуть служити проміжними акцепторами тих чи інших груп у процесах ферментативного перенесення, що протікають аналогічно процесу, схематично зображеному вище (напр., роль поліфенолів як переносників водню в диханні рослинних клітин, роль глутамінової кислоти у переносі амінних груп шляхом реакцій транс т. п.), або у більш складних циклічних перетвореннях за участю кількох ферментів (прикладом може бути функція орнітину в циклі утворення сечовини). Дещо інший характер носить коферментоподібну дію 1,6-бісфосфоглюкози, яка служить необхідним кофактором і в той же час проміжним ступенем в процесі міжмолекулярного перенесення фосфатних залишків при взаємоперетворенні 1-фосфоглюкози і 6-фосфогзикоа молекул кінцевого продукту, віддаючи один фосфатний залишок вихідного продукту, з якого при цьому утворюється нова молекула кофактора. Точно таку ж функцію виконує 2,3-бісфосфогліцеринова к-та при взаємодії, що каталізується іншою фосфомутазою, перетворенні 2-фосфогліцеринової і 3-фосфогліцеринової к-т.

дуже різноманітні за хімічними. будову. Однак найчастіше серед них зустрічаються сполуки двох типів: а) нуклеотиди та деякі інші органічні похідні фосфорної кислоти; б) пептиди та його похідні (напр., фолієва к-та, КоА, глутатіон). У тварин і багатьох мікроорганізмів для побудови молекул ряду До. необхідні сполуки, які цими організмами не синтезуються і мають доставлятися з їжею, т. е. вітаміни (див.). Водорозчинні вітаміни групи В здебільшого входять до складу До., будова та функції яких відомі (це відноситься до тіаміну, рибофлавіну, піридоксалю, нікотинаміду, пантотенової к-ті), або ж можуть самі діяти як активні молекули К. (вітамін В 12 , фолієва к-та). Те саме, ймовірно, відноситься і до інших водо-і жиророзчинних вітамінів, роль яких у процесах біол, каталізу ще повністю не з'ясовано.

Нижче перераховані найважливіші До. із зазначенням типу їх будови та основних видів ферментативних перетворень, у яких вони беруть участь. У статтях про окремі К. наведено більш детальні відомості про їх структуру та механізм дії.

Коферменти нуклеотидної природи. Аденілові рибонуклеотиди (аденозин-5"-моно-, ді- та трифосфорні к-ти) беруть участь у численних реакціях активування та перенесення орто- та пірофосфатних залишків, залишків амінокислот (аміноацилів), вугільної та сірчаної к-т, а також у ряді інших ферментативних перетворень: Аналогічні функції у певних випадках виконують похідні інозин-5"-фосфорної та гуанозин-5"-фосфорної к-т.

Гуанілові рибоїуклеотиди (гуанозин-5"-моно-, ді- і трифосфорні к-ти) відіграють роль К. при реакціях перенесення залишку бурштинової к-ти (сукциніла), біосинтезі рибонуклеопротеїдів в мікросомах, біосинтезі аденілової к-ти з інозин , при перенесенні залишків маноз.

Цитидилові рибонуклеотиди (цитидин-5"-фосфорні к-ти) при біосинтезі фосфатидів відіграють роль До.

Уридилові рибонуклеотиди (уридин-5"-фосфорні к-ти) виконують функції До. в процесах трансглікозилювання, тобто перенесення залишків моноз (глюкози, галактози та ін.) та їх похідних (залишків гексозамінів, глюкуронової к-ти і т.д. п.) при біосинтезі ді- та полісахаридів, глюкуронозідів, гексозамінідів (мукополісахаридів), а також при активуванні залишків цукрів та їх похідних у деяких інших ферментативних процесах (напр., взаємоперетворенні глюкози та галактози та ін.).

Нікотинамідаденіндінуклеотид (НАД) бере участь у найважливіших для клітинного обміну реакціях перенесення водню в якості специфічного До. численних дегідрогеназ (див.).

Нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат (НАДФ) бере участь у найважливіших для клітинного обміну реакціях перенесення водню в якості специфічного К. деяких дегідрогеназ.

Флавінмононуклеотид (ФМН) бере участь у біол, перенесенні водню як К. (простетична група) деяких флавінових («жовтих») окисних ферментів.

Флавінаденіндінуклеотид (ФАД) бере участь у біол, перенесенні водню як К. (простетична група) більшості флавінових («жовтих») окисних ферментів.

Кофермент А (КоА, відновлена форма - KoA-SH, кофермент ацилювання; з'єднання аденозин-З",5"-бісфосфорної к-ти з пантотеніл-аміноетантіолом або пантетеїном) утворює з залишками оцтової та інших органічних к-т тіоефіру типу R-СО -S-КоА, де R - залишок органічної к-ти, і відіграє роль К. у переносі та активуванні кислотних залишків як при реакціях ацилювання (синтез ацетилхоліну, гіппурової к-ти, парних жовчних к-т і т. п.), так і при багатьох інших ферментативних перетвореннях кислотних залишків (реакції конденсації, оксидоредукції або оборотної гідратації ненасичених к-т). За участю КоА протікає ряд проміжних реакцій клітинного дихання, біосинтезу та окислення жирних к-т, синтезу стероїдів, терпенів, каучуку тощо.

Кофермент B 12 . Можливо, що різноманітні біол, функції вітаміну В 12 , хім. механізм яких ще не зрозумілий, напр., у процесі кровотворення, при біосинтезі метильних груп, перетвореннях сульфгідрильних груп (SH-груп) і т. д., обумовлені його роллю як К. у процесі біосинтезу білків-ферментів.

Інші коферменти, які містять фосфатні залишки. Дифосфотіамін служить К. при декарбоксилюванні (простому та окислювальному) піровиноградної, альфа-кетоглутарової та інших альфа-кетокислот, а також при реакціях розщеплення вуглецевого ланцюга фосфорильованих кетосахарів під дією особливої групи ферментів (кетолази, фоктози).

Піридоксальфосфат конденсується з амінокислотами (і амінами) в активні проміжні сполуки типу основ Шиффа (див. Шиффа основи); є К. (простетичною групою) ферментів, що каталізують реакції трансамінування та декарбоксилювання, а також багатьох інших ферментів, які здійснюють різноманітні перетворення амінокислот (реакції розщеплення, заміщення, конденсації), що відіграють важливу роль у клітинному обміні.

Коферменти пептидної природи. Кофермент формування. Відновлена фолієва к-та та її похідні, що містять три або сім залишків глутамінової к-ти, з'єднаних гамма-пептидними зв'язками, відіграють роль К. у проміжному обміні так зв. одновуглецевих, або «C1», залишків (формила, оксиметилу та метилу), беручи участь як у реакціях перенесення цих залишків, так і в їх окислювально-відновних взаємоперетвореннях. Формильні та оксиметильні похідні Н4-фолієвої к-ти є «активними формами» мурашиної к-ти та формальдегіду в процесах біосинтезу та окислення метильних груп, в обміні серину, гліцину, гістидину, метіоніну, пуринових основ тощо.

Глутатіон. Відновлений глутатіон (Г-SH) діє за типом До. при перетворенні метилгліоксалю в молочну к-ту під впливом гліоксалази, при ферментативної дегідрогізації формальдегіду, в певних стадіях біол, окислення тирозину і т. д. Крім того, глутатіон (див. велику роль у захисті різних тіолових (сульфгідрильних) ферментів від інактивування в результаті окислення SH-груп або зв'язування їх важкими металами та іншими SH-отрутами.

Інші коферменти. Ліпоєва кислота є другим К. дегідрогеназ піровиноградної та альфа-кетоглутарової к-т (поряд з дифосфотіаміном); при дії цих ферментів залишок ліпоєвої кислоти, пов'язаний амідним зв'язком (СО - NH) зі специфічними ферментними білками, виконує функції проміжного акцептора (переносника) водню та ацильних залишків (ацетилу, сукциніла). Інші гадані функції цього До. недостатньо вивчені.

Вітамін E (токоферол), вітамін К (філлохінон) і продукти їх окислювально-відновлювальних перетворень або близькі споріднені похідні n-бензохінону (убіхінон, кофермент Q) розглядаються як К. (переносники водню), що беруть участь у певних проміжних процесах. з ними дихальному фосфорилюванні (див.). Встановлено, що філлохінон (вітамін К) відіграє роль К. в біосинтезі залишків альфа-карбоксиглутамінової кислоти, що входять до складу молекул білкових компонентів системи згортання крові.

Біотин - водорозчинний вітамін, що виконує роль До. або простетичної групи у складі ряду ферментів, що каталізують реакції карбоксилювання - декарбоксилювання деяких органічних к-т (піровиноградної, пропіонової та ін). Ці ферменти мають будову біотиніл-протеїдів, у яких відповідний біотину ацильний залишок (біотиніл) приєднаний амідним зв'язком до N6-аміногрупи одного із залишків лізину молекули білка.

Аскорбінова кислота служить активатором ферментної системи окиснення тирозину в тваринних тканинах і деяких інших ферментних систем (гідроксилаз), при дії яких в ядро ароматичних і гетероциклічних сполук, у т. ч. пептидно-пов'язаних залишків проліну при біосинтезі колагену, токоферолади, Філ.

Бібліографія:Болдуін Е. Основи динамічної біохімії, пров. з англ., с. 55 та ін, М., 1949; Вітаміни, за ред. М. І. Смирнова, М., 1974; Діксон М. та Вебб Е. Ферменти, пров. з англ., М., 1966; Коферменти, за ред. Ст А. Яковлєва, М., 1973; Кочетов Р. А. Тіамінові ферменти, М., 1978, бібліогр.; Ферменти, за ред. А. Є. Браунштейна, с. 147, М., 1964, бібліогр.

А. Є. Браунштейн.