الآليات البيوكيميائية للأكسدة البيولوجية الهوائية. فيتامين ب 3 (PP ، النياسين ، مضاد للخلايا)

مستحضرات التجميل

تقوم الإنزيمات المساعدة في التفاعلات التحفيزية بنقل مجموعات مختلفة من الذرات أو الإلكترونات أو البروتونات. الإنزيمات المساعدة ترتبط بالإنزيمات:

روابط تساهمية

الرابطة الأيونية؛

تفاعلات كارهة للماء ، إلخ.

يمكن أن يكون أحد الإنزيم المساعد أنزيمًا للعديد من الإنزيمات. العديد من الإنزيمات المساعدة متعددة الوظائف (مثل NAD ، PF). خصوصية holoenzyme تعتمد على apoenzyme.

تنقسم جميع الإنزيمات المساعدة إلى مجموعتين كبيرتين: فيتامين وغير فيتامين.

الإنزيمات المساعدة لفيتامين الطبيعةمشتقات الفيتامينات أو التعديلات الكيميائية للفيتامينات.

مجموعة واحدة: الثيامين – مشتقات فيتامين ب 1. وتشمل هذه:

أحادي الفوسفات الثيامين (TMF) ؛

ثيامين ثنائي فوسفات (TDF) أو ثيامين بيروفوسفات (TPP) أو كوكاربوكسيلاز ؛

ثيامين ثلاثي الفوسفات (TTP).

TPP له أهمية بيولوجية أكبر. المدرجة في ديكاربوكسيلاز أحماض كيتو: بولي كلوريد الفينيل ، حمض أ كيتوجلوتاريك. هذا الإنزيم يحفز القضاء على ثاني أكسيد الكربون.

يشارك Cocarboxylase في تفاعل transketolase من دورة فوسفات البنتوز.

2 مجموعة: أنزيمات الفلافين ومشتقات فيتامين ب 2. وتشمل هذه:

- فلافين أحادي النوكليوتيد (FMN);

- فلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد (FAD).

ريبيتول وإيزوالوكسازين من فيتامين ب 2. فيتامين B2 وبقية حمض الفوسفوريك يشكلان FMN. تتحد FMN مع AMP لتشكيل FAD.

[أرز. حلقة الأيزوالوكسازين متصلة بالريبيتول ، الريبيتول بحمض الفوسفوريك ، وحمض الفوسفوريك بـ AMP]

FAD و FMN هما أنزيمات من نازعات الهيدروجين. تحفز هذه الإنزيمات القضاء على الهيدروجين من الركيزة ، أي المشاركة في تفاعلات الأكسدة والاختزال. على سبيل المثال ، SDH - نازعة هيدروجين السكسينات - يحفز تحويل السكسينيك إلى فوماريك. إنه إنزيم يعتمد على FAD. [أرز. COOH-CH 2 -CH 2 -COOH® (فوق السهم - LDH ، أدناه - FAD و FADH 2) COOH-CH \ u003d CH-COOH]. تحتوي إنزيمات الفلافين (DGs المعتمدة على الفلافين) على FAD ، وهو المصدر الأساسي للبروتونات والإلكترونات فيها. أثناء العلاج الكيميائي. ردود الفعل ، يتم تحويل FAD إلى FADH 2. الجزء العامل من FAD هو الحلقة الثانية من isoaloxazine ؛ في عملية الكيمياء. التفاعل هو إضافة ذرتين هيدروجين إلى النيتروجين وإعادة ترتيب الروابط المزدوجة في الحلقات.

المجموعة الثالثة: أنزيمات البانتوثينيك ومشتقات فيتامين ب 3- حمض البانتوثنيك. هم جزء من أنزيم A ، HS-CoA. هذا الإنزيم المساعد A هو أنزيم من ناقلات الأسيل ، والذي ينقل معه مجموعات مختلفة من جزيء إلى آخر.

المجموعة الرابعة: نيكوتيناميد ، مشتقات فيتامين ب - نيكوتيناميد:

مندوب:

نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD) ؛

نيكوتيناميد فوسفات الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NADP).

الإنزيمات المساعدة NAD و NADP هي أنزيمات مساعدة من ديهيدروجينيز (إنزيمات تعتمد على NADP) ، مثل malate DG ، isocitrate DG ، lactate DG. يشاركون في عمليات نزع الهيدروجين وفي تفاعلات الأكسدة والاختزال. في هذه الحالة ، يضيف NAD بروتونين وإلكترونين ، ويتشكل NADH2.

أرز. مجموعة عمل NAD و NADP: صورة لفيتامين PP ، ترتبط بها ذرة واحدة H ونتيجة لذلك تحدث إعادة ترتيب الروابط المزدوجة. تم رسم تكوين جديد لفيتامين PP + H +]

المجموعة الخامسة: البيريدوكسين ، مشتقات فيتامين ب 6. [أرز. البيريدوكسال. بيريدوكسال + حمض الفوسفوريك = فوسفات بيريدوكسال]

- البيريدوكسين;

- البيريدوكسال;

- البيريدوكسامين.

هذه الأشكال تتحول في عملية التفاعلات. عندما يتفاعل البيريدوكسال مع حمض الفوسفوريك ، يتم الحصول على فوسفات البيريدوكسال (PP).

PF هو أنزيم مساعد من aminotransferases ، ينفذ نقل المجموعة الأمينية من AA إلى حمض الكيتو - التفاعل نقل. أيضًا ، يتم تضمين مشتقات فيتامين B6 كأنزيمات مساعدة في تكوين AA decarboxylases.

الإنزيمات ذات الطبيعة غير الفيتامينية- المواد التي تتشكل في عملية التمثيل الغذائي.

1) النيوكليوتيدات- UTP ، UDP ، TTF ، إلخ. يدخل UDP- الجلوكوز في تركيب الجليكوجين. يستخدم حمض الهيالورونيك UDP لتحييد المواد المختلفة في التفاعلات العرضية (الجلوكورونيل ترانسفيراز).

2) مشتقات البورفيرين(الهيم): الكاتلاز ، البيروكسيديز ، السيتوكروم ، إلخ.

3) الببتيدات. الجلوتاثيون هو ثلاثي الببتيد (GLU-CIS-GLI) ، ويشارك في تفاعلات o-in ، وهو أنزيم مساعد لأكسيدوكسيديز (الجلوتاثيون بيروكسيديز ، اختزال الجلوتاثيون). 2GSH "(السهم أعلاه 2H) G-S-S-G. GSH هو الشكل المختزل من الجلوتاثيون ، بينما G-S-S-G هو الشكل المؤكسد.

4) ايونات المعادن، على سبيل المثال ، Zn 2+ جزء من إنزيم AlDH (نازعة هيدروجين الكحول) ، Cu 2+ - amylase ، Mg 2+ - ATPase (على سبيل المثال ، myosin ATPase).

يمكن أن تشارك في:

مرفق مركب الركيزة للإنزيم ؛

في الحفز

استقرار التشكل الأمثل للموقع النشط للإنزيم ؛

استقرار الهيكل الرباعي.

يتم نقل الإلكترونات والبروتونات عالية الطاقة من الركيزة المؤكسدة إلى الأكسجين بواسطة نظام يتكون من إنزيمات الأكسدة والاختزال المترجمة على الغشاء الداخلي للميتوكوندريا. يشمل هذا النظام:

Pyridine dehydrogenases ، حيث تعمل NAD (نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد) أو NADP (فوسفات النيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد) بمثابة أنزيمات مساعدة ؛

فلافين ديهيدروجينيز (إنزيمات الفلافين) ، يتم تنفيذ دور الجزء غير البروتيني بواسطة FAD (فلافين أدينين ثنائي النوكليوتيد) أو FMN (فلافين أحادي نيوكليوتيد) ؛

يوبيكوينون (أنزيم Q) ؛

السيتوكرومات.

نازعات الهيدروجين بيريدين. يظهر هيكل NAD و NADP في الشكل. أربعة.

نيكوتيناميد الأدينين- نيكوتيناميد الأدينين-

ثنائي النوكليوتيدات (NAD) فوسفات النوكليوتيدات (NADP)

أرز. 4. هيكل NAD و NADP

NAD و NADP هما ثنائي النوكليوتيدات ، ترتبط نيوكليوتيداتها برابطة بيروفوسفات (من خلال بقايا حمض الفوسفوريك المترابطة). يتضمن تكوين أحد النوكليوتيدات أميد حمض النيكوتين (فيتامين PP) ، ويمثل النوكليوتيدات الأخرى بحمض أدينيليك. يحتوي جزيء NADP على بقايا حمض فوسفوريك إضافية مرتبطة بذرة الكربون الثانية من الريبوز المرتبطة بحمض أدينيليك.

NAD و NADP عبارة عن أنزيمات مساعدة لعدد كبير من نازعات الهيدروجين الخاصة بركائز الأكسدة المختلفة. الاتصال بينها وبين جزء البروتين هش ، حيث يتم دمجهما بشكل مباشر فقط في لحظة التفاعل.

يتم ترجمة بعض نازعات الهيدروجين بيريدين في مصفوفة الميتوكوندريا. تقوم نازعات الهيدروجين المعتمدة على NAD بنقل الإلكترونات والبروتونات إلى السلسلة التنفسية ، وتعمل نازعات الهيدروجين المعتمدة على NADP كمصدر لتقليل المكافئات لتفاعلات التخليق الحيوي

الجزء النشط من NAD و NADP هو فيتامين PP. عند التفاعل مع ركيزة مخفضة ، تربط حلقة بيريدين من فيتامين PP إلكترونين وبروتون ، بينما يظل البروتون الثاني في الوسط (الشكل 5).

أرز. 5. أكسدة الركيزة بواسطة نازعات بيريدين

إنزيمات الفلافين.على عكس NAD و NADP ، ترتبط المجموعات الاصطناعية من إنزيمات الفلافين (FAD و FMN) ارتباطًا وثيقًا بجزء البروتين. تحتوي كلتا المجموعتين الاصطناعيتين على شكل نشط استقلابيًا من الريبوفلافين (فيتامين ب 2) ، تُضاف إليه ذرات الهيدروجين في عملية الاختزال (الشكل 6).

أرز. 6. أكسدة الركائز بواسطة الجزء النشط (فيتامين ب 2) من المجموعة التعويضية من إنزيمات الفلافين

يعمل نازعة الهيدروجين المعتمد على FMN كحامل وسيط للإلكترون والبروتون بين NAD و ubiquinone ؛ هو مشارك مباشر في سلسلة الجهاز التنفسي.

يوبيكوينون (أنزيم Q).يوبيكوينون Ubiquinone هو أحد مشتقات البنزوكوينون بسلسلة جانبية طويلة. يظهر هيكلها في الشكل 7.

أرز. 7. هيكل الإنزيم المساعد Q (يوبيكوينون)

يلعب الإنزيم المساعد Q دور الناقل الوسيط للإلكترونات والبروتونات في سلسلة الجهاز التنفسي ، مما يؤدي إلى أكسدة إنزيمات الفلافين مباشرة. مكان تعلق البروتونات والإلكترونات هو ذرات الأكسجين في حلقة البنزوكوينون (الشكل 8):

أرز. 8. آلية نقل البروتون بواسطة جزيء الإنزيم المساعد Q (يوبيكوين)

السيتوكرومات.تنتمي السيتوكرومات إلى فئة البروتينات الصبغية. تحتوي على الهيم المحتوي على الحديد ، وهو مشابه في تركيبه لهيم الهيموغلوبين. تختلف السيتوكرومات المختلفة في بنية السلاسل الجانبية في بنية الهيم ، وهيكل مكونات البروتين ، وطريقة اتصال الهيم بمكون البروتين. ترتبط وظيفة السيتوكرومات بنقل الإلكترونات من يوبيكوينون إلى الأكسجين. يتم توطينهم في سلسلة الجهاز التنفسي في تسلسل معين:

اقتباس b → اقتباس c 1 → اقتباس c → اقتبس aa 3

تؤدي السيتوكرومات b و c 1 و c وظيفة ناقلات الإلكترون الوسيطة ، ومجمع السيتوكروم أ و 3 ، المسمى السيتوكروم أوكسيديز ، هو إنزيم تنفسي طرفي يتفاعل مباشرة مع الأكسجين. يتكون هذا المجمع من ست وحدات فرعية ، كل منها يحتوي على مجموعة الهيم وذرة النحاس. تشكل اثنتان من الوحدات الفرعية الست السيتوكروم أ ، وتشكل الوحدات الأربع الأخرى السيتوكروم أ 3.

يرتبط انتقال الإلكترونات بواسطة السيتوكرومات ارتباطًا مباشرًا بوجود أيونات الحديد في تكوينها. يحتوي الشكل المؤكسد من السيتوكرومات على Fe 3+. بقبول الإلكترونات من يوبيكوينون أو سيتوكروم آخر ، ينتقل Fe 3+ إلى حالة مخفضة (Fe 2+) ، وعن طريق نقل الإلكترونات إلى سيتوكروم أو أكسجين آخر ، ينتقل Fe 2+ مرة أخرى إلى حالة مؤكسدة (F 3+).

الأكسجين ، الذي يقبل الإلكترونات من السيتوكروم أوكسيديز ، ينتقل إلى حالة نشطة (متأينة) ، ثم يقبل بروتونين من البيئة. والنتيجة هي جزيء ماء.

من الناحية التخطيطية ، يمكن تمثيل نظام نقل الإلكترون والبروتون على طول السلسلة التنفسية على النحو التالي (الشكل 9):

أرز. 9. تسلسل ترتيب حاملات الإلكترون والبروتون في السلسلة التنفسية

مصادر

كمية كافية تحتوي على منتجات اللحوم والكبد والكلى ومنتجات الألبان والخميرة. يتم إنتاج الفيتامين أيضًا عن طريق البكتيريا المعوية.

المتطلبات اليومية

بنية

يحتوي الريبوفلافين فلافين- حلقة ايزوالوكسازين مع بدائل (قاعدة نيتروجينية) وكحول ريبيتول.

هيكل فيتامين ب 2

تحتوي الأشكال الإنزيمية للفيتامين بالإضافة إلى ذلك إما على حمض الفوسفوريك فقط - فلافين أحادي النوكليوتيد(FMN) ، أو حمض الفوسفوريك ، بالإضافة إلى ارتباطه بـ AMP - فلافين الأدينين ثنائي النوكليوتيد.

هيكل الأشكال المؤكسدة من FAD و FMN

التمثيل الغذائي

في الأمعاء ، يتم إطلاق الريبوفلافين من FMN و FAD الغذائي وينتشر في الدم. يتم إعادة تشكيل FMN و FAD في الغشاء المخاطي المعوي والأنسجة الأخرى.

وظائف الكيمياء الحيوية

إنزيم أوكسيريدوكتاز المساعد - يوفر النقل 2 ذراتالهيدروجين في تفاعلات الأكسدة والاختزال.

آلية مشاركة أنزيم الفلافين في التفاعل الكيميائي الحيوي

1. ديهيدروجينازات التمثيل الغذائي للطاقة- بيروفات ديهيدروجينيز (أكسدة حمض البيروفيك) ، نازعة هيدروجيناز ألفا كيتوجلوتارات وسكسينات ديهيدروجينيز (دورة حمض الكربوكسيل) ، أسيل- SCoA ديهيدروجينيز (أكسدة الأحماض الدهنية) ، نازعة هيدروجين الفوسفات ألفا كيتوجلوتارات (نظام مكوك).

مثال على تفاعل نازعة الهيدروجين يتضمن FAD

2. أوكسيديزركائز مؤكسدة بمشاركة الأكسجين الجزيئي. على سبيل المثال ، نزع الأمين المؤكسد المباشر للأحماض الأمينية أو تحييد الأمينات الحيوية (الهيستامين ، GABA).

مثال على تفاعل أوكسيديز يتضمن FAD
(تحييد الأمينات الحيوية)

نقص فيتامين B2

سبب

نقص التغذية ، تخزين الطعام في الضوء ، العلاج بالضوء ، إدمان الكحول واضطرابات الجهاز الهضمي.

الصورة السريرية

بادئ ذي بدء ، تعاني الأنسجة الهوائية للغاية - ظهارة الجلد والأغشية المخاطية. يظهر كـ جفافتجويف الفم والشفتين والقرنية. الشفة، بمعنى آخر. تشققات في زوايا الفم والشفتين ("التشويش") ، التهاب اللسان(لسان أرجواني) ، تقشير الجلدفي منطقة المثلث الأنفي ، كيس الصفن ، الأذنين والرقبة ، التهاب الملتحمةو التهاب الجفن.

يؤدي جفاف الملتحمة والتهابها إلى زيادة تعويضية في تدفق الدم في هذه المنطقة وتحسن في إمدادها بالأكسجين ، والذي يتجلى في تكوين الأوعية الدموية في القرنية.

مضادات الفيتامينات ب 2

1. أكريخين(اتبرين) - يثبط وظيفة الريبوفلافين في البروتوزوا. يستخدم في علاج الملاريا ، داء الليشمانيات الجلدي ، داء المشعرات ، داء الديدان الطفيلية (داء الجيارديات ، داء التينويد).

2. ميجافين- يثبط تكوين الـ FAD في النسيج العصبي ، ويستخدم كمسكن.

3. توكسوفلافينهو مثبط تنافسي لنزعات الهيدروجين الفلافين.

أشكال الجرعات

الريبوفلافين الحر ، FMN و FAD (أشكال أنزيم).

تنقسم الإنزيمات ، مثل البروتينات ، إلى مجموعتين: بسيطو مركب. تتكون الأحماض البسيطة بالكامل من الأحماض الأمينية ، وعند التحلل المائي ، تشكل حصريًا أحماض أمينية ، ويقتصر تنظيمها المكاني على البنية الثلاثية. هذه هي في الأساس إنزيمات الجهاز الهضمي: البيبسين ، التربسين ، الليزازيم ، الفوسفاتيز. تحتوي الإنزيمات المعقدة ، بالإضافة إلى جزء البروتين ، أيضًا على مكونات غير بروتينية ، وتختلف هذه المكونات غير البروتينية في قوة الارتباط بالجزء البروتيني (الإنزيم اللوني). إذا كان ثابت تفكك إنزيم معقد صغيرًا جدًا بحيث ترتبط جميع سلاسل البولي ببتيد في المحلول بمكوناتها غير البروتينية ولا يتم فصلها أثناء العزل والتنقية ، فإن المكون غير البروتيني يسمى مجموعه اطراف صناعيه ويعتبر جزءًا لا يتجزأ من جزيء الإنزيم.

تحت مساعد الانزيم فهم مجموعة إضافية يمكن فصلها بسهولة عن الإنزيم أثناء التفكك. بين الإنزيم الخيفي وأبسط مجموعة توجد رابطة تساهمية معقدة للغاية. هناك رابطة غير تساهمية بين الإنزيم الخيفي والإنزيم المساعد (تفاعلات الهيدروجين أو الكهروستاتيكية). الممثلون النموذجيون للأنزيمات المساعدة هم:

ب 1 - الثيامين. بيروفوسفات (يحتوي على ب)

ب 2 - الريبوفلافين. FAD ، FNK

PP - NAD ، NADP

ح - البيوتين البيوسيتين

ب 6 - البيريدوكسين. فوسفات البيريدوكسال

حمض البانتوثينيك: أنزيم أ

العديد من المعادن ثنائية التكافؤ (Cu ، Fe ، Mn ، Mg) تعمل أيضًا كعوامل مساعدة ، على الرغم من أنها لا تنتمي إلى أي من الإنزيمات المساعدة أو المجموعات الاصطناعية. تعد المعادن جزءًا من المركز النشط أو تثبت البديل الأمثل لهيكل المركز النشط.

المعادنإنزيمات

Fe ، Fehemoglobin ، كاتلاز ، بيروكسيداز

النحاس ، أوكسيديز السيتوكروم النحاس

ZnDNA - بوليميراز ، نازعة هيدروجين

مغيكسوكيناز

المنارجيناز

اختزال سيجلوتاثيون

يمكن أيضًا أن يؤدي ATP وحمض اللبنيك و t-RNA وظيفة العامل المساعد. وتجدر الإشارة إلى إحدى السمات المميزة للإنزيمات المكونة من عنصرين ، وهي أنه لا العامل المساعد (الإنزيم المساعد أو المجموعة الاصطناعية) ولا الإنزيم اللوني يظهران بشكل منفصل نشاطًا تحفيزيًا ، وفقط الجمع بينهما في كل واحد ، يسير وفقًا لبرنامج الثلاثة. - تنظيم الأبعاد ، يوفر مسارًا سريعًا للتفاعلات الكيميائية.

هيكل NAD و NADP.

NAD و NADP عبارة عن أنزيمات مساعدة من نازعات الهيدروجين المعتمدة على البيريدين.

نيكوتيناميد أدينين ثنائي النوكليوتيد.

نيكوتيناميد الديندين ثنائي فوسفات الأميد (NADP)

ترتبط قدرة NAD و NADP على لعب دور حامل الهيدروجين الدقيق مع وجودها في هيكلها -

reamide من حمض النيكوتين.

تشارك نازعات الهيدروجين المعتمدة على NAD في الخلايا

في عمليات نقل الإلكترون من الركيزة إلى O.

NADP - إنزيمات الهيدروجين المعتمدة تلعب دورًا في هذه العملية -

التخليق الحيوي للسكر. لذلك ، فإن الإنزيمات المساعدة NAD و NADP

تختلف في التوطين داخل الخلايا: NAD

تتركز في الميتوكوندريا ، ومعظم NADP

يقع في السيتوبلازم.

هيكل FAD و FMN.

FAD و FMN عبارة عن مجموعات اصطناعية من إنزيمات الفلافين. هم مرتبطون بشدة بـ alloenzyme ، على عكس NAD و NADP.

فلافين مونوكليوتيد (FMN).

فلافيناسيتي ألدينوكليوتيد.

الجزء النشط من جزيء FAD و FMN هو حلقة isoalloxadine من الريبوفلافين ، إلى ذرات النيتروجين التي يمكن أن تنضم إليها ذرتان هيدروجين.

اسم فيتامين بي مأخوذ من التعبير الإيطالي البلاجرا الوقائية- يمنع البلاجرا.