ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2021
Просмотров: 435
Скачиваний: 1
другом у
без
п ередач и
их
на
к ис лородны е
ат ом ы
назы вают
анаэробны м и
дегидрогеназам и
или
редук тазам и
.
Е с ли
ф ерм ент
к ат ализирует
реак цию
от нят ия
Н
неп ос редс т венно
от
ок ис ляем ого
вещ ес т ва
(
п ервич ного
с убс т рат а
),
т о
его
назы вают
п ервич ной
дегидрогеназой
.
Е с ли
ф ерм ент
ус к оряет
с нят ие
водородны х
ат ом ов
с о
вт орич ного
с убс т рат а
,
к от оры й
п олуч ил
ат ом ы
Н
п ри
п ос редс т ве
п ервич ной
дегидрогеназы
(
вт орич ны м
с убс т рат ом
м ож ет
бы т ь
к оф ерм ент
с ам ой
п ервич ной
ок с идоредук тазы
),
его
назы вают
вторич ной
дегидрогеназой
.
Другая
ос обеннос т ь
ок с идоредук т аз
с ос т оит
в
т ом
,
ч т о
,
будуч и
двухк ом
-
п онентны м и
ф ерм ентам и
с
вес ь м а
огранич енны м
набором
ак т ивны х
груп п
(
к оф ерм ент ов
),
они
с п ос обны
ус к орят ь
боль ш ое
ч ис ло
с ам ы х
разнообразны х
ок ис литель но
-
вос с т ановитель ны х
реак ций
.
Э то
дос тигает с я
за
с ч ет
того
,
ч т о
один
и
т от
ж е
к оф ерм ент
с п ос обен
с оединят ь с я
с о
м ногим и
ап оф ерм ент ам и
,
образуя
к аж ды й
раз
ок с идоредук тазу
,
с п ециф ич ную
п о
отнош ению
к
том у
или
ином у
с убс т рат у
или
ак цеп тору
.
Е щ е
одна
,
п ож алуй
,
главная
ос обеннос т ь
ок с идоредук т аз
зак люч ает с я
в
т ом
,
ч т о
они
ус к оряют
п рот ек ание
хим ич ес к их
п роцес с ов
,
с вязанны х
с
вы с вобож дением
энергии
.
Пос ледняя
ис п оль зуетс я
к ак
для
обес п еч ения
с интетич ес к их
п роцес с ов
в
организм е
,
так
и
для
других
нуж д
.
В
п риродны х
объ ек тах
обнаруж ено
ок оло
п ятис от
индивидуаль ны х
ок с идоредук таз
.
Наиболее
рас п рос транены
ок с идоредук тазы
,
с одерж ащ ие
в
к ач ес тве
ак тивной
груп п ы
никотинам идадениндинуклеотид
,
или
НАД
+
:
Более
п оловины
извес тны х
в
нас тоящ ее
врем я
ок с идоредук таз
с одерж ат
НАД
+
в
к ач ес тве
к оф ерм ента
.
С оединяяс ь
с
тем
или
ины м
с п ециф ич ес к им
белк ом
и
образуя
,
так им
образом
,
двухк ом п онентны й
ф ерм ент
,
к оторы й
с ок ращ енно
назы вают
п иридинп ротеином
,
НАД
+
резк о
ус иливает
с вою
с п ос обнос ть
вос с танавливать с я
п о
ядру
ник отинам ида
.
В
резуль тате
п иридин
-
п ротеины
с п ос обны
отним ать
от
с убс тратов
(
с п ирты
,
аль дегиды
,
дик арбоновы е
и
к ет ок ис лот ы
,
ам ины
и
др
.)
ат ом ы
Н
в
виде
гидрид
-
ионов
(
Н
-
)
и
п ротонов
(
Н
+
),
ок ис ляя
,
так им
образом
,
ук азанны е
с оединения
.
Вс е
п иридинп ротеины
являютс я
анаэробны м и
дегидрогеназам и
,
т
.
е
.
не
п ередают
с няты е
с
с убс трата
атом ы
водорода
на
к ис лород
,
а
п ос ы лают
их
на
ближ айш ий
в
ок ис литель ной
цеп и
другой
ф ерм ент
.
Рас с м отрим
с троение
и
м еханизм
действия
одного
из
п иридинп ротеинов
-
алкогольдегидрогеназы
из
п еч ени
ж ивотны х
.
В
п роцес с е
отнятия
атом ов
Н
от
с п ирта
образуетс я
тройной
ап оф ерм ент
-
к оф ерм ент
-
с убс тратны й
к ом п лек с
,
удерж иваем ы й
Zn
2
.
Неп ос редс твенно
к
ник отинам идадениндинук леотиду
от
м олек улы
с п ирта
п ереходит
один
атом
водорода
в
виде
гидридного
иона
(
Н
-
),
т
.
е
.
атом а
водорода
,
нес ущ его
доп олнитель ны й
элек трон
.
Второй
атом
водорода
,
отним аем ы й
от
м олек улы
с п ирта
,
наоборот
,
теряет
элек трон
,
п ревращ аяс ь
в
п ротон
(
Н
+
),
и
п оступ ает
в
реак ционную
с реду
.
Поэтом у
уравнение
реак ции
ок ис ления
с п ирта
п ри
уч ас тии
НАД
+
зап ис ы вают
так
:
В
любом
с луч ае
НА Д
+
п олуч ает
два
элек т рона
за
с ч ет
п рис оединения
гидридного
иона
.
Кром е
НА Д
+
п иридинф ерм енты
с одерж ат
в
к ач ес т ве
к оф ерм ента
ник отинам идадениндинук леотидф ос ф ат
(
НАДФ
+
).
Э т от
к оф ерм ент
являетс я
п роизводны м
НА Д
+
,
у
к от орого
водород
ОН
-
груп п ы
2-
го
углеродного
ат ом а
рибозы
аденозина
зам ещ ен
на
ос т ат ок
ф ос ф орной
к ис лот ы
.
НАДФ
+
,
с оединяяс ь
с о
с п ециф ич ес к им и
белк ам и
,
образует
боль ш ую
груп п у
п иридинп ротеинов
,
харак теризующ уюс я
с воим
набором
с убс т ратов
.
М еханизм
ок ис ления
п ри
уч ас т ии
НА ДФ
+
в
к ач ес т ве
к оф ерм ент а
аналогич ен
т ак овом у
п ри
п ос редс т ве
НА Д
+
.
Более
т ого
,
НА ДН
и
НА ДФ
+
,
равно
к ак
НА Д Ф Н
и
НАД
+
,
п ри
к аталитич ес к ом
уч ас тии
с п ециаль ного
ф ерм ента
–
трансгидрогеназы
-
с п ос обны
обм ениват ь с я
ат ом ам и
водорода
и
элек т ронам и
:
Парт нером
вос с т ановленны х
ф орм
п иридинп рот еинов
в
ок с идоредук т азной
цеп и
,
к ак
п равило
,
с луж ат
ф лавоп ротеины
(
Ф П
).
Так им
ф лавоп ротеином
,
нап рим ер
,
являетс я
ф ерм ент
,
нес ущ ий
в
к ач ес тве
ак тивной
груп п ы
ф ос ф орилированны й
витам ин
В
2
.
Ок ис ленная
ф орм а
этого
ф лавоп рот еина
ок раш ена
.
Каж дая
м олек ула
ф ерм ент а
нес ет
м олек улу
риб оф лавинф осф ата
(
или
ф лавинм ононук леот ида
,
Ф М Н
),
с п ос обного
п риним ат ь
и
от дават ь
два
ат ом а
Н
п о
ат ом ам
N
изоаллок с азинового
к оль ца
:
Ок раш енная
ф орм а
Бес цветная
ф орм а
(
ок ис ленная
) (
вос с тановленная
)
Другим
к оф ерм ент ом
в
ф лавоп ротеинах
являетс я
ф лавинадениндинуклеотид
(
Ф АД
):
Ф лавинадениндинук леотид
(
Ф АД
)
Ф М Н
и
Ф А Д
,
с оединяяс ь
с
различ ны м и
ап оф ерм ент ам и
,
дают
нач ало
п риблизит ель но
т ридцат и
ф лавоп рот еинам
,
от лич ающ им с я
различ ной
с п ециф ич нос т ь ю
п о
от нош ению
к
с убс т рат ам
.
Ос новная
ф унк ция
ф лавоп рот еинов
-
п еренос
элек т ронов
(
ат ом ов
Н
)
от
вос с т ановленны х
п иридинп рот еинов
к
другим
к ом п онент ам
ок ис лит ель но
-
вос с т ановит ель ной
цеп и
,
т
.
е
.
Ф П
в
боль ш инс т ве
с луч аев
являют с я
вт орич ны м и
дегидрогеназам и
.
Однак о
нек от оры е
ф лавоп рот еины
,
ос обенно
с
Ф А Д
в
к ач ес т ве
к оф ерм ент а
,
м огут
неп ос редс т венно
с ним ат ь
ат ом
Н
с
с убс т рат а
.
Коф ерм ент ам и
ок с идоредук т аз
являют с я
т ак ж е
хиноны
.
Т ак
,
с оединяяс ь
c
белк ом
,
убихиноны
образуют
убихинонп ротеин
,
являющ ийся
важ ной
с ос тавной
ч ас т ь ю
анс ам блей
ок с идоредук т аз
,
п ри
п ос редс т ве
к от оры х
ос ущ ес т вляет с я
п еренос
ат ом ов
Н
и
элек т ронов
.
У бихиноны
являют с я
п роизводны м и
бензохинона
и
обладают
бок овой
цеп ь ю
,
с ос т авленной
из
боль ш ого
ч ис ла
изоп реноидны х
ос т ат к ов
:
В
рас т ениях
эту
ф унк цию
вы п олняет
п охож ее
на
убихинон
с оединение
-
п лас тохинон
.
Ч ис ло
изоп реноидны х
ф рагм ент ов
в
бок овой
цеп и
(
и
)
к олеблетс я
от
6
до
10.
У с т ановлено
,
ч т о
убихиноны
п риним ают
уч ас т ие
в
ок ис лит ель но
-
вос с т ановит ель ны х
п роцес с ах
в
организм е
,
ос ущ ес т вляя
п ередач у
ат ом ов
Н
:
Наиболее
с лож ны й
,
но
и
с ам ы й
рас п рос т раненны й
вариант
ок ис лит ель но
-
вос с т ановит ель ного
п роцес с а
в
к лет к е
с ос т оит
в
ок ис лении
ат ом ов
Н
,
с няты х
с
с убс трата
,
п ри
п ос редс тве
цитохром ной
систем ы
.
Ц ит охром ную
с ис т ем у
образуют
нес к оль к о
ок с идоредук таз
,
им еющ их
в
к ач ес тве
п рос тетич ес к их
груп п
ж елезоп орф ирины
.
Е щ е
в
1915
г
.,
двадцат ь ю
годам и
ранее
О
.
Варбурга
,
на
возм ож ную
роль
ж елезос одерж ащ их
белк ов
в
биологич ес к ом
ок ис лении
обрат или
вним ание
А
.
Я
.
Д анилевс к ий
и
Б
.
П
.
С оловцов
.
С оединяяс ь
с
белк ам и
различ ного
с троения
,
ж елезоп орф ирины
4
тип ов
(
А
,
В
,
Си
, D)
дают
нач ало
с ем ейству
хром оп ротеинов
,
объ единяем ы х
п од
общ им
названием
-
цитохром ы
.
С ейчас
извес тно
нес к оль к о
дес ятк ов
цитохром ов
,
и
с п ис ок
их
неп реры вно
п оп олняетс я
.
Каж ды й
индивидуаль ны й
цитохром
обознач ают
с троч ной
латинс к ой
бук вой
а
, b,
с
и
d
с
с оответс твующ им
п орядк овы м
индек с ом
,
нап рим ер
b
lt
b
2
, b
3
и
т
.
д
.,
а
к лас с
цит охром а
-
п роп ис ной
латинс к ой
бук вой
А
,
В
,
С
или
D.
Принадлеж нос т ь
цит охром а
к
оп ределенном у
к лас с у
оп ределяет с я
с т роением
п рос т ет ич ес к ой
груп п ы
(
ж елезоп орф ирина
),
а
ок онч атель ная
индивидуаль нос ть
-
с троением
ап оф ерм ента
(
белк а
).
В
п ос леднее
врем я
п редп оч ит ают
,
наряду
с
п орядк овы м
ном ером
цит охром а
,
ук азы ват ь
харак терную
длину
волны
,
п ри
к оторой
отм еч аетс я
п оглощ ение
в
видим ой
ч ас ти
с п ек тра
(
нап рим ер
,
цитохром
b
6
или
b
563
,
найденны й
в
хлороп лас тах
,
и
т
.
п
.).
Первич ная
с т рук т ура
ряда
цит охром ов
вы яс нена
:
ок азалос ь
,
ч т о
их
видовая
с п ециф ич нос т ь
с вязана
с
неболь ш им и
различ иям и
в
ч ередовании
ам инок ис лот
.
Э т и
данны е
п ринцип иаль но
важ ны
для
п оним ания
п рироды
видовой
и
иной
с п ециф ич нос т и
ф ерм ент ов
:
видим о
,
она
оп ределяет с я
различ иям и
,
п реж де
вс его
,
в
п ервич ной
с т рук т уре
ап оф ерм ент ов
.
Ц ит охром ы
b
х
, b
2
, b
г
и
т
.
д
.,
с одерж ащ ие
одну
и
т у
ж е
п рос т ет ич ес к ую
груп п у
,
от лич ают с я
друг
от
друга
им енно
п о
этом у
п ризнак у
.
И м енно
п оэтом у
цит охром ы
образуют
ц и т охром н ую
си ст ем у
,
п редс т авляющ ую
с обой
уп орядоч енное
с оч ет ание
в
едином
к ом п лек с е
различ ны х
цитохром ов
,
нап рим ер
b,
с
и
а
.
Ц ит охром ная
с ис т ем а
с п ос обна
п риним ат ь
элек т роны
,
с нят ы е
с
ат ом ов
Н
вос с тановленного
убихинона
.
Она
п ередает
элек т роны
далее
п о
цеп и
цитохром ов
и
,
нак онец
,
на
к ис лородны й
ат ом
;
п ос ледний
,
с оединяяс ь
с
ионизированны м и
ат ом ам и
Н
,
образует
м олек улу
Н
2
О
.
В
цеп и
цит охром ов
к аж ды й
из
индивидуаль ны х
цит охром ов
заним ает
с т рого
оп ределенное
м ес т о
.
Прос т ейш ий
вариант
цит охром ной
с ис т ем ы
п риведен
на
с ледующ ей
с хем е
:
Как
видно
из
с хем ы
,
п ередач а
элек т ронов
в
цит охром ной
цеп и
ос ущ ес т вляетс я
за
с ч ет
изм енения
валентнос ти
ат ом а
Fe
п орф иринового
ядра
.
И з
вс ех
цитохром ов
толь к о
цитохром
а
,
а
3
п ередает
элек троны
на
к ис лород
.
Поэтом у
им енно
он
заверш ает
цеп ь
цитохром ов
и
нос ит
название
цитохром оксидазы
.
Кром е
ат ом ов
Fe (
в
с ос т аве
гем а
)
цит охром
а
,
а
3
с одерж ит
т ак ж е
ат ом ы
С и
,
с
к от оры м и
с вязы вают
его
ок ис лит ель ны е
с войст ва
.