Коферментна функція вітамінів

О. Варбургу в 1935 р. при вивченні окислювального розпаду вуглеводів вперше вдалося отримати в кристалічному стані кофермент глюко-6-фосфатдегідрогенази. Було встановлено наявність у його складі аміду нікотинової кислоти. Надалі виявилося, що нікотинамід є компонентом коферментів низки ферментативних систем, що беруть участь у багатьох окислювально-відновних реакціях організму. Наступний період досліджень ферментів ознаменувався відкриттям великої кількості коферментів, що містять у своєму складі транспортні засоби або інші вітаміни. Наприклад, нікотинамід — антипелагричний вітамін, що входить до складу коферменту нікотинамідаденіндінуклеотиду: Аналіз структури коферментів дозволяє виділити в них дві функціональні ділянки, одна з яких відповідає за зв'язок з білком, а інша бере участь безпосередньо в каталітичному акті. Як правило, вітаміни беруть участь саме у каталізі. Переважна кількість вітамінів, що входять до складу коферментів, розчиняються у воді (табл. 8.3).

Коферменти

Коферменти [від лат. co(cum) – разом і фермент] (коензими), невеликі прості органічні небілкові сполуки, які специфічно зв'язуються з апоферментами та утворюють каталітично активний комплекс холоферменту. Без коферментів апоферменти залишаються неактивними; іноді коферменти і власними силами виявляють слабкі каталітичні властивості, але взаємодія апоферментів і коферментів дає синергічний ефект.

Більшість коферментів – це вітаміни чи їх метаболіти (наприклад, фосфорильовані форми вітамінів групи У). Так, похідними тіаміну (вітамін В₁) є тіаміндіфосфат (ТДФ), а також тіамінмонофосфат і тіамінтрифосфат; до похідних рибофлавіну (вітамін В₂) відносяться флавінмононуклеотид (ФМН) і флавінаденіндинуклеотид (ФАД); похідні нікотинової кислоти (вітамін РР) – це нікотинамідаденіндінуклеотид (НАД) і нікотинамідаденіндінуклеотидфосфат (НАДФ); похідним пантотенової кислоти (вітамін В₅) є кофермент А (КоА); до похідних піридоксину (вітамін В₆) відносяться піридоксальфосфат (ПФ) та піридоксамінофосфат; похідне фолієвої кислоти - тетрагідрофолат (ТГФ), і т.д. буд. Нестача вітамінів у їжі призводить до порушень обміну речовин.

Кофермент, який зв'язується з апоферментом за допомогою міцних ковалентних зв'язків і є невід'ємною частиною активного центру, називається простетичною групою ферменту (до них відносяться, наприклад, ФАД і ФМН, біотин, гем).

Кофермент називається ко-субстратом у тому випадку, якщо він зв'язується з апоферментом, впливаючи на конформацію активного центру; кофермент таким чином відкриває можливість зв'язування ферменту із субстратом. Після завершення реакції ферментативного каталізу такий кофермент вивільняється у зміненій формі і потім регенерується в ході окремої незалежної реакції (наприклад, НАД, НАДФ, КоА).

Деякі коферменти зв'язуються з алостеричним центром ферменту та є алостеричними ефекторами (активаторами або інгібіторами) (наприклад, окислена форма НАД+ та відновлена ​​форма НАДН).

Вирізняють кілька основних груп коферментів.

Окисно-відновні коферменти необхідні переносу відновлювальних еквівалентів – електронів, протонів і гідрид-іонів, у своїй молекула субстрату окислюється, а молекула коферменту відновлюється. У цю групу входять окислені форми НАД + і НАДФ + (коферменти дегідрогеназ), ФМН і ФАД (коферменти дегідрогеназ, оксидаз і монооксигеназ), ліпоєва кислота (кофермент оксидоредуктаз), глутатіон (кофермент глутатіонпероксидази), убіхіменти кофермент оксидоредуктаз, монооксигеназ і пероксидаз) та ін.

Коферменти, задіяні у перенесенні груп, найчастіше входять до складу ферментів трансфераз. Так, КоА забезпечує процес перенесення залишків ацильних груп у процесі синтезу та окислення жирних кислот, а також при окисленні пірувату. Нуклеотиди, якщо вони виступають у ролі коферментів, переносять фосфатні групи під час гліколізу та інших етапів вуглеводного обміну. ТДФ потрібен для перенесення гідроксиалкільних груп у транскетолазній реакції та в ході декарбоксилювання кетокислот. ПФ бере участь у реакціях трансамінування та задіяний у метаболізмі амінокислот. Біотин у складі карбоксилаз забезпечує транспорт активованої форми діоксиду вуглецю. ТГФ сприяє перенесенню С1-залишків в ході синтезу пуринових нуклеотидів, метіоніну та ін.

Деякі коферменти (наприклад, КоА, АТФ, інші нуклеотиди) не тільки беруть участь у перенесенні груп, але також необхідні активації різних метаболітів або груп.

Редакція біології та біологічних ресурсів

Опубліковано 22 червня 2023 р.о 12:19 (GMT+3). Останнє оновлення 22 червня 2023 р. о 12:19 (GMT+3). Зв'язатися з редакцією

Коферменти: що це таке, користь, застосування у спорті

Коферменти є органічні сполуки небілкової природи, які необхідні функціонування багатьох ферментів. Більшість із них є похідними вітамінів.

Причиною порушення метаболізму та зниження синтезу корисних речовин в організмі часто є зниження активності деяких видів ферментів. Тому коензими настільки нам необхідні.

У вузькому сенсі кофермент – це коензим Q10, похідна фолієвої кислоти та деяких інших вітамінів. Важливе значення для людини мають ті коферменти, які продукуються вітамінами групи B.

Кофермент необхідний у тому, щоб підвищити продуктивність клітинної енергії, яка потрібна підтримки життєдіяльності. Будь-який процес, який протікає в організмі людини, вимагає колосального енергетичного ресурсу, чи то розумової діяльності, чи роботи серцево-судинної чи травної системи, фізичної активності при навантаженні на опорно-руховий апарат. Завдяки реакції, в яку коферменти вступають із ферментами, продукується необхідна енергія.

Функції коферментів

Коферменти є небілковими сполуками, які сприяють активації потенціалу ферментів. Вони виконують 2 основні функції:

1. Беруть участь у каталітичних процесах. Кофермент сам собою не викликає в організмі необхідних молекулярних перетворень, до складу ферментів він входить разом з апоферментом, і тільки при їх взаємодії відбуваються каталітичні процеси зв'язування субстрату.
2. Транспортувальна функція.Кофермент з'єднується з субстратом, у результаті утворюється міцний транспортувальний канал, яким вільно переміщаються молекули до центру іншого ферменту.

Усі коферменти поєднує одна важлива властивість – вони є термічно стійкими сполуками, але властиві їм хімічні реакції досить сильно відрізняються.

Класифікація коферментів

За способами взаємодії з апоферментом коферменти поділяються на:

• Розчинні – під час реакції з'єднується з молекулою ферменту, після чого змінюється за хімічним складом та вивільняється заново.
• Простетичні – міцно пов'язані з апоферментом, у процесі реакції перебуває у активному центрі ферменту. Їхня регенерація відбувається при взаємодії з іншим коферментом або субстратом.

За хімічною структурою коферменти поділяються на три групи:

• аліфатичні (глутатіон, ліпоєва кислота та ін.)
• гетероциклічні (піридоксальфосфат, тетрагідрофолієва кислота, нуклеозидфосфати та їх похідні (КоА, ФМН, ФАД, НАД та ін.), металопорфіринові геми та ін.
• ароматичні (убіхінони).

За функціональною ознакою виділяють дві групи коферментів:

Коферменти у спортивній фармакології

При інтенсивних фізичних навантаженнях витрачається велика кількість енергії, її запас в організмі виснажується, а багато вітамінів і поживних речовин споживаються набагато швидше, ніж виробляються. Спортсмени відчувають фізичну слабкість, нервове виснаження, нестачу сил. Для того, щоб допомогти уникнути багатьох симптомів, були розроблені спеціальні препарати з коферментами у складі. Їхній спектр дії дуже широкий, призначаються вони не тільки спортсменам, а й людям з досить серйозними захворюваннями.

Кокарбоксилаза

Кофермент, який утворюється тільки з тіаміну, що надходить в організм. У спортсменів він є засобом профілактики перенапруги міокарда, розладів нервової системи. Препарат призначається при радикулітах, невритах та гострій печінковій недостатності. Вводиться внутрішньовенно, разова доза не повинна бути меншою за 100 мг.

Кобамамід

Замінює функціонал вітаміну B12, є анаболіком. Допомагає спортсменам наростити м'язову масу, збільшує витривалість, сприяє швидкому відновленню після занять. Випускається у формі таблеток та розчинів для внутрішньовенного введення, добова норма становить 3 таблетки або 1000 мкг. Тривалість курсу – трохи більше 20 днів.

Оксикобаламін

За своєю дією схожий на вітамін B12, але набагато довше тримається в крові і набагато оперативніше перетворюється на коферментну формулу завдяки міцній сполукі з плазмовими білками.

Піридоксальфосфат

Для препарату характерні всі властивості вітаміну В6. Від нього він відрізняється швидким терапевтичним ефектом, призначається прийому навіть при порушенні фосфорилювання піридоксину. Приймається тричі на день, добова доза становить не більше 0,06 г, а курс – не довше місяця.

Піридитол

Активізує метаболічні процеси центральної нервової системи, підвищує прохідність глюкози, перешкоджає надмірному утворенню молочної кислоти, підвищує захисні властивості тканин, у тому числі стійкість до гіпоксії, що виникає під час інтенсивних спортивних тренувань. Приймають препарат тричі на день по 0,1 гр. після сніданку протягом місяця

Пантогам

Є гомологом пантотенової кислоти, прискорює обмінні процеси, знижує прояви больових реакцій, підвищує стійкість клітин до гіпоксії. Дія препарату спрямована на активацію роботи головного мозку, підвищення витривалості, показаний до застосування при черепномозкових травмах різного типу. Таблетки приймаються протягом місяця по 0,5 г не частіше трьох разів на день.

Карнітін

Випускається у формі препарату для ін'єкцій, дія яких спрямована на активацію обміну жиру, прискорення регенерації клітин. Має анаболічну, антигіпоксичну та антитиреоїдну дію. Є синтетичним замінником вітаміну В6. Ефективний у вигляді внутрішньовенної крапельниці.

Флавінат

Утворюється в організмі з рибофлавіну, бере активну участь у вуглеводному, ліпідному та амінокислотному обміні. Випускається у вигляді розчину для внутрішньом'язових ін'єкцій, оскільки його засвоєння в шлунку неефективне при порушенні всмоктування рибофлавіну.

Липоєва кислота

Нормалізує вуглеводний обмін. Підвищує швидкість окислення вуглеводів та жирних кислот, що сприяє підвищенню енергетичного запасу.