WYKŁAD 8
Tab. 1 Niektóre powszechnie występujące koenzymy i ich witaminowe prekursory i choroby spowodowane ich niedoborem
KOFAKTORY ENZYMÓW ( witaminy i mikroelementy)
Nazwą koenzym określa się część enzymu nie będącą łańcuchem polipeptydowym. Może być ona silnie związana z białkiem enzymatycznym przez cały czas istnienia enzymu ( w takich przypadkach nazywana jest grupą prostetyczną) lub być wiązana przez enzym tylko w czasie procesu katalitycznego ( pełni funkcję drugiego substratu reakcji).
Często kofaktorami są jony metali, np.. z karboksypeptydazą związane są jony Zn 2+.
Takie jony zaliczane są często do mikroelementów stanowiących ważny składnik pokarmowy. Wiele innych kofaktorów to specyficzne związki organiczne, często pochodne witamin, np.. fosforan pirydoksalu jest pochodna Wit. B6.
Ponieważ pewne itaminy są prekursorami kofaktorów , których organizm sam nie jest w stanie syntetyzować, stanowią one niezbędny składnik pokarmowy.
Enzymy zaw. Jako gr. Prostetyczne FMN lub FAD należą do flawoproteid. W postaci utlenionej maj intensywny żółty kolor, czerwony albo zielony. Forma zredukowana jest bezbarwna. Ważnym przykładem flawoproteidy jest dehydrogenaza NADH. Należa do nich również enzymy uczestniczące w utlenianiu pirogronowego, kw. Tłuszczowych, aminokwasów.
Kwas nikotynowy ( niacyna) jest prekursorem dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego- NAD+ - koenzymu pełniącego centralną rolę w metabolizmie komórki. Kwas nikotynowy może być wytwarzany z tryptofanu. Brak obu tych składników w pożywieniu prowadzi do schorzenia zwanego Pelagrą. Objawy tej choroby wystepują u osób, których dieta składa sięgłównie z kukurydzy, szczególnie ubogiej w tryptofan. Kwas nikotynowy podawany w dużych ilościach jest toksyczny. Natomiast amid kwasu nikotynowego nie wykazuje takich właściwości. Amid kwasu nikotynowego jest składnikiem 2 koenzymów- NAD+ i NADP+.Oba uczestniczą w reakcjach oksydoredukcyjnych, podczas których przyłączają i odłączają się 2 elektrony i tylko 1 proton, 2 proton pozostaje w roztworze.
KWAS PANTOTENOWY
Jest jednym ze składników Co-A. Nie są znne przypadki niedoboru tego koenzymu. Jest on jednym z najważniejszych kofaktorów w metabolizmie komórki, uczestniczącym w licznych procesach enzymatycznych, będących na skrzyżowaniu szlaków anabolicznych i katabolicznych. Jest nośnikiem grup arylowych, który łączy się z Co-A makroergicznym wiązaniem tioestrowym. Wiązanie to jest utworzone pomiędzy gr. Karboksylowa kwasu a gr. tiolową enzymu.
PIERWIASTKI ŚLADOWE
Liczne pierwiastki śladowe są niezbędnym składnikiem dla organizmu, ponieważ pełnia rolę swoistych aktywatorów poszczególnych enzymów. Są one najczęściej czynnikami układu aktywującego tzn. białko enzymatyczne jest niezbędne do aktywacji substratu, jeżeli brakuje odpowiedniego jonu metalu. Usunięcie go przez dializę powoduje odwracalna utrate aktywności , a ponowne dodanie przywraca aktywność. Dla niektórych enzymów metale SA niezbędne do utrzymania wiązania miedzy enzymem a substratem lub miedzy enzymem-koenzymem a substratem. W innych enzymach metal stanowi istotna część składowa centrum katalitycznego enzymu, który bez metalu jest nieczynny. Jest to typowa funkcja metalu jako koenzymu. Np. w enzymach przenoszących elektrony.
Enzymy są najczęściej aktywowane przez następujące jony:
Mg2+ -fosfatazy, fosforylazy, fosfokinazy, syntetazy.
Zn2+ -anhydraza węglanowa, dehydrogenaza mleczanowa i alkoholowa, proteazy.
Mn2+ -peptydazy, arginaza.
Ca2+ -lipazy.
Cu2+ -oksydazy.
Oraz niektóre Fe2+, Fe3+, Co2+,Ni2+,Na+,K+.
Kationy metali ciężkich mają na ogół działanie hamujące. Aniony zaś mają mały wpływ na aktywność enzymów- wyjątkiem jest amylaza aktywowana przez chlorki. Wiele enzymów jest wrażliwych na małe stężenia soli metali cieżkich <10-3 mola, co tłumaczy się katalitycznym wpływem metali na utlenianie, np. gr. SH tlenem atmosferycznym jest częsta przyczyną utraty aktywności enzymów w procesie rozpuszczania. Wskazane jest więc stosowanie w preparatyce środków kompleksujących metale, np. wersenianem EDTAczy 8-hydroksychinoliną. Działanie tych inhibitorów cechuje odwracalność. Daje się ona znieść przez nadmiar środków tiulowych, tj. cysteina czy dimer merkaptoetanolu. Inhibitorami są również zw. Tworzące kompleksy z metalami, będącymi częścią centrum katalitycznego lub biorącymi udział w procesie katalitycznym. Nalezą tu:
Cyjanki, azydki, H2S,CO2, które upośledzają oddychanie komórkowe, hamując większość oksydaz z Fe lub Cu w grupie czynnej.
Przykłady zastosowania inhibitorów enzymów:
Leczenie ofiar zatruć- przykład ten dotyczy zastosowania Inhibitorów kompetencyjnych.
Glikol etylenowy jest stosowany jako składnik płynów chłodniczych w samochodach- obniżając temperaturę zamarzania. Sam nie jest trujacy, ale w organizmie ulega utlenieniu do silnie toksycznego kwasu szczawiowego.
W reakcji katalizowanej przez dehydrogenaze alkoholową. Reakcja ta może być hamowana przez alkohol etylowy, który jest w tym przypadku inhibitorem kompetencyjnym enzymu. Etanol podany dożylnie w bardzo wysokich, subkrytycznych dawkach współzawodniczy z glikolem etylenowym, który zostaje wydalony w postaci niezmienionej. Podobna reakcje stosuje się w przypadku zatrucia metanolem.
Rys. przeciwdziałanie zatruciu glikolem etylenowym.
W górnej części rysunku przedstawiono szlak metaboliczny, w którym glikol etylenowy jest przekształcony w toksyczny kwas szczawiowy. Proces ten można zahamować przez dodanie etanolu, który Jest inhibitorem współzawodniczącym pierwszego enzymu szlaku.
gandziaa92