Kofaktory
1. Kofaktory přenášející vodík – kofaktory oxidoreduktas
2. Kofaktory přenášející skupiny
3. Kofaktory isomeras a lyas
4. Kofaktory - vitamíny
Kofaktory oxidoreduktas
1. Pyridinové (nikotinamidové) nukleotidy
2. Flavinové nukleotidy
3. Biopterin
4. a-lipoát
5. Benzochinony s isoprenoidním postranním řetězcem
6. Hem, chlorofyl
7. Ionty železa vázané přímo na bílkovinu
8. glutathion
Pyridinové nukleotidy
Zástupci:
NAD+
NADP+
Typické koenzymy
Enzymy využívající NAD+ a NADP+ se řadí mezi transhydrogenasy
– odnímají primárním a sekundárním alkoholům a aldehydům dva atomy vodíku
Takových enzymů známe kolem 250
Průběh redukce na kofaktoru:
Pyridinové nukleotidy
Warburgův optický test
Flavinové nukleotidy
FAD
FMN
Zástupci:
isoalloxasinový
skelet
ribitol
Flavinové nukleotidy
Enzymy využívající FAD a FMN jsou především akceptory elektronů enzymů
s pyridinovými nukleotidy
i jednoelektronový přenos
Průběh redukce na kofaktoru:
a-lipoát
Příkladem jsou enzymy dehydrogenující aldehyd na karboxylovou kyselinu.
Nejznámější je oxidační dekarboxylace a-oxokyselin.
Průběh redukce na kofaktoru:
typická prosterická skupina
v bílkovinách vázaná jako amid přes Lys
může přenášet vodík na NAD+
lipoamid
Ubichinony
n = 6 - 10
Plastochinon
n = 9
Benzochinony s isoprenoidním postranním řetězcem
Fungují jako akceptory atomů vodíku
chinoidní struktura přechází na hydrochinonovou
i jednoelektronový přenos (stabilní UQH
.
)
Ubichinony (např. koenzym Q10) jsou součástí
mitochondriálních dýchacích řetězců
Q6 (UQ6) u mikroorganismů
Q10 (UQ10) u savců
Plastochinon se účastní světlé fáze fotosyntézy
Q10
Hem – porfyrinový chelát železa
součást molekul řady oxidoreduktas přenášejících samotné elektrony
koenzym hemových enzymů (katalyzátory reakcí H2O2)
hemové železo mění během reakce oxidační číslo
katalasa
jedna H2O2 donor, druhá akceptor
peroxidasa
H2O2 akceptor, donorem alkoholy
Porfyrinová struktura, lipofilní substituent
obsahuje Mg2+
transport elektronů při fotosyntéze
Chlorofyly
Ionty železa vázané přímo na bílkovinu
Známe tři typy
• FeS-proteiny (rubredoxiny)
• Fe2S2-proteiny (ferredoxiny, např. Rieske protein)
• Fe4S4-proteiny (ferredoxiny, např. nitrogenasa)
FeS proteiny jsou zahrnuty v metabolismu H2, fixaci N2 a CO2
typické prostetické skupiny
součást molekul řady oxidoreduktas přenášejících samotné elektrony
Proteiny s nehemově vázaným železem – FeS proteiny
Fe2S2 klastr přenáší pouze jeden elektron
Fe4S4 klastr přenáší i dva elektrony
glutathion
je kofaktorem některých enzymů přenášejících elektrony
Detoxikace, odstranění peroxidu
GSH peroxidasa x reduktasa
přenos skupin - xenobiotika
Biopterin
tetrahydrobiopterindihydrobiopterin
Příklad: L-fenylalaninhydroxylasa – enzym využívající redox systém
tetrahydrobiopterin/dihydrobiopterin pro hydroxylaci fenylalaninu
na tyrosin
Průběh redukce na kofaktoru:
pterinová struktura vytvořená kondenzací pyrimidinového a pyrazinového kruhu + propandiol
typické prostetické skupiny
bílkovinný původ
PQQ prostetickou skupinou např. hrachové diaminoxidasy
Deriváty aminokyselin
TOPA chinon (TPQ)
Kofaktory přenášející skupiny
1. Adenosintrifosfát a další nukleosidpolyfosfáty
2. Aktivní sulfát
3. Kofaktory přenášející jednouhlíkaté štěpy
4. Kofaktory přenášející dvojuhlíkaté štěpy
5. Kofaktor přenášející aminoskupiny
6. Kofaktory přenášející rozsáhlé struktury
Adenosintrifosfát (ATP)
koenzym fosfotransferas a kinas
přenos
• fosfátové skupiny
• difosfátu (odštěpení AMP)
• adenosyldifosfátu (odštěpení fosfátu)
• adenosylmonofosfátu (odštěpení difosfátu)
• adenosylu (odštěpení fosfátu a difosfátu)
akceptorem skupiny alkoholové, karboxylové a dusíkaté
ve vzácných případech je ATP nahrazeno guanosin -5’- trifosfátem
guanosin -5’- trifosfát
Uridindifosfát
přenašeče sacharidových skupin při biosyntéze polysacharidů
uridindifosfoglukosa – donor glukosových jednotek
Cytidindifosfát
přenašeče v metabolismu lipidů
cytidindifosfocholin
Kofaktory přenášející jednouhlíkaté štěpy
„aktivní metyl“
adenosylmethionin
koenzym metyltransferas
vzniká reakcí L-methyoninu s ATP
akceptorem skupiny –NH2, -OH, -SH
Aktivní sulfát (PAPS)
Příkladem je přenos zbytku kyseliny sírové na fenoly a alkoholy za vzniku esterů
3’-fosfoadenosin- 5’-fosfosulfát (PAPS)
spotřeba dvou ATP
Kyselina listová (folát)
koenzymem je 5,6,7,8-tetrahydrofolát
přenos formylových a hydroxymetylových skupin
Biotin
kofaktorem je e-N-biotinyllysin (biocytin)
přenos karboxylu (součást karboxylačních reakcí)
Thiamin
kofaktorem je thiamindifosfát
přenos dvouuhlíkatých aktivních aldehydů
dekarboxylace 2-oxokyselin
Pyridoxiny
kofaktorem je pyridoxal-5-fosfát
a pyridoxamin-5-fosfát
přeměny a přenášení aminoskupiny
vznik Schiffovy base
Koenzym A
fosfopantethein – prostetická skupina enzymu „mastná kyselina syntáza“
koenzym A – univerzální přenašeč acylů
Kobalamin
koenzymy jsou odvozené od kobalaminu
součást isomeras
přenos substituentu na sousední atom uhlíku
(hydroxyl, aminoskupina, alkyl, karboxyl)
obsahuje tetrapyrolový systém (korin)
pro resorbci ve střevě potřebuje
vnitřní faktor (glykoprotein)
Vitamíny
Výskyt – vlastnosti (polarita)
• Rozpustné ve vodě – polární
• Rozpustné v tucích – nepolární
Vitamíny – účinné látky nutné pro průběh životních funkcí, které daný organismus
nedovede syntetizovat
denní dávky velice nízké (neplní funkci živin)
Vitaminy jsou většinou prekurzory kofaktorů
Některé jsou spíše metabolity (askorbát)
Vitamín Kofaktor Typická reakce Avitaminóza
Thiamin (B1) thiamindifosfát Přenos
acetaldehydu
Beri-beri (svalová
atrofie)
Riboflavin (B2) Flaninadenindinukleotid Oxidace-
redukce
Pyridoxin (B6) Pyridoxalfosfát Metabolismus
AMK
Kyselina nikotinová Nokotinamiddinukleotid Oxidace-
redukce
Kožní poruchy,
deprese
Kyselina pantothenová Koenzym A Přenos acylu
Biotin (H) Biocytin Přenos
karboxylu
Kyselina listová Tetrahydrofolát Přenos
formaldehydu a
formiátu
Poruchy syntézy
nukleotidů
Kobalamin (B12) 5’-deoxyadenosyl kobalamin Intramolekulární
přenos skupin
Anemie
Kyselina askorbová antioxidant Kurděje
Vitamíny rozpustné ve vodě
Vitamín Chemická struktura Typická
reakce
Avitaminóza
Retinol (A) Provitamin b-karoten Růst, vidění Šeroslepost,
poškození oka
Kalciferol (D) Provitamin 7-dehydrocholesterol Metabolismus
Ca a fosfátu
Deformace kostí
Tokoferol (E) Obsahuje chromanový kruh Antioxidant
Fylochinon (K) Nepolární naftochinon Koagulace krve
Vitamíny rozpustné v tucích
Retinol Tokoferol
KalciferolFylochinon