Ферменты >>>> Активность ферментов в присутствии витаминов и микроэлементов
Активность ферментов в присутствии витаминов и микроэлементов.
На каталитическую активность ферментов (а значит и эффективность) оказывают большое влияние так называемые кофакторы небелковой природы: органические соединения (коферменты) и вещества неорганического происхождения (микроэлементы). Предшественниками многих коферментов являются витамины. Содержание коферментов, витаминов или микроэлементов в организме незначительно (исчисляется миллиграммами), но роль их в биохимических процессах велика. Недостаток этих компонентов нарушает ферментативную активность, что в свою очередь приводит к серьезным изменениям в процессах метаболизма углеводов, жиров и белков.
Потребность человека в витаминах и микроэлементах мала, поэтому их называют микрокомпонентами. В отличие от них макрокомпоненты – углеводы, жиры и белки - должны входить в пищевой рацион человека в больших количествах, так как суточная потребность в этих компонентах исчисляется сотнями граммов. Это объясняется тем, что основные пищевые вещества используются в организме как источники энергии, сырье для получения органических предшественников компонентов клетки и для обеспечения биосинтеза белков. Витамины и микроэлементы нужны в качестве катализаторов в химических реакциях превращения макрокомпонентов в полезные вещества. Собственно, в этом и состоит суть обмена веществ.
Было установлено, что именно водорастворимые витамины выполняют определенные функции в качестве коферментов:
- Тиамин (витамин В1) в тканях животных присутствует в виде кофактора – тиаминпирофосфата. Он играет роль межмолекулярного переносчика различных химических групп. Например, участвует в сбраживании глюкозы в спирт под действием дрожжей.
- Рибофлавин (витамин В2) входит в состав двух коферментов флавинмононуклеотида (FMN) и флавинадениндинуклеотида (FAD), служит промежуточным переносчиком атомов водорода и участвует в реакциях окисления.
- Никотинамид (никотиновая кислота) – компонент двух коферментов никотинамидадениндинуклеотида (NAD) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (NADP)является переносчиком гидрид-иона в реакциях окисления углеводов и жирных кислот.
- Пантотеновая кислота (витамин В3) обнаружена во всех тканях животных, растений и в микроорганизмах, является компонентом кофермента А (кофермент ацетилирования). Это переносчик ацетильной группы, участвующий в расщеплении углеводов и жирных кислот в аэробных условиях (с доступом кислорода).
- Пиридоксин (витамин В6) состоит из взаимопревращаемых соединений: пиридоксин, пиридоксаль, пиридоксамин. Служит переносчиком аминогрупп и участвует в продукции глутаминовой кислоты.
- Биотин является фактором роста, в качестве кофермента участвует в реакциях карбоксилирования и производстве оксалоацетата.
- Фолиевая кислота сама по себе не обладает коферментной активностью, но восстанавливается в тканях до тетрагидрофолиевой кислоты, которая и является активным коферментом.
- Витамин В12 не вырабатывается ни растениями, ни животными, только некоторыми видами микроорганизмов, имеет две коферментные формы: 5-дезоксиаденозилкобаламин и метилкобаламин, переносит атомы водорода и метильные группы.
- Биохимическая функция аскорбиновой кислоты (витамина С) до конца не изучена. Предположительно она играет роль кофактора в реакции ферментативного гидроксилирования, при котором остатки пролина в коллагене соединительной ткани позвоночных превращаются в гидроксипролиновые остатки. Это дает повод предполагать, что аскорбиновая кислота участвует в образовании основного компонента соединительной ткани высших животных.
Кроме жирорастворимых витаминов, большинство незаменимых микроэлементов участвует в биохимических процессах в виде кофакторов, выполняя как минимум одну из трех функций: сами выступают в роли катализаторов с участием ферментного белка; образуют совместные комплексы с субстратом и ферментом; ионы металла играют роль акцептора электронов на определенных стадиях катализируемого ферментами процесса (такие ферменты называют металлоферментами).
- Железо является участником переносов гемогруппами белков гемоглобина и миоглобина, участником переносов электронов белком цитохромом.
- Медь участвует в переносе электронов, акцептором которых является кислород, присутствуют в реакциях по формированию поперечных сшивок между полипептидными цепями коллагена и эластина. Недостаток меди в организме приведет к образованию дефектного коллагена, в котором нет поперечных сшивок, что в свою очередь сделает коллаген и эластин, например, в сосудах менее прочными.
- Ионы цинка необходимы приблизительно ста реакциям с участием ферментов. Является кофактором дегидрогеназы, ДНК-полимеразы, карбоангидразы. Гормон инсулин накапливается в виде комплекса с цинком.
- Ионы марганца нужны ферменту аргиназа гидролизирующему аргенин с образованием конечного продукта – мочевины. Также ионы марганца являются кофакторами некоторых фосфат - переносящих ферментов.
- Кобальт – является необходимым компонентом витамина В12.
- Селен - это кофактор глутатионпероксидазы, которая вместе с пептидом глутатионом защищает клетки от разрушающего действия перекиси водорода.
Существует еще несколько микроэлементов: ванадий, олово, хром, кремний, польза которых ощутима, но их функции в биохимических процессах точно не установлены.
Почитать
Почитать
