I.2.Флавиновые дегидрогеназы

Флавиновые ферменты представляют собой сложные белки, простетическими группами которых являются флавинмононуклеотид (ФМН) или флавинадениндинуклеотид (ФАД), которые являются производными рибофлавина– витамина B₂. Они содержит общую циклическую (состоящую из 3-х циклов) изоаллоксазиновую группировку, которая способна обратимо восстанавливаться по реакции:

+ 2H⁺ + 2e

дигидроаллоксазин

изоаллоксазин

Биологически активными являются 6,7-диметилпроизводные изоаллоксазина, к которым относится и рибофлавин, кроме того содержащий остаток 5-ти атомного спирта - ребитола

ФМН

ФМН представляет собой рибофлавинз5¹-фосфат, а ФАД, кроме того, содержит остаток адениловой кислоты (нуклеотида АМФ)

ФАД

+ SH₂ + S

Рибофлавин не синтезируется в организме человека и обязательно должен поступать с пищей.

Коферменты ФМН и ФАД являются простетическими группами и прочно связаны с ферментами. Их называют флавопротеинами.

В ходе реакции дегидрогенизации с участием ФМН и ФАД отщепляемые от субстрата атомы водорода присоединяются к изоаллоксазиновой группировке кофермента ( к к атомам азота второго и третьего циклов по схеме:

Примером подобной реакции может быть окисление янтарной кислоты (сукцината) в непредельную фумаровую кислоту – фумарат, являющуюся одной из реакций цикла Кребса.

OH

О

C COOH

CH₂ + ФАД CH + ФАД-H₂

O

CH₂ CH

OH

C COOH

фумарат

сукцинат

I.3.Кофермент Q– убихинон.

Этот кофермент обычно входит в состав дегидрогеназ, которые окисляют восстановленные коферменты НАД∙Н и ФМН∙Н₂.

Это необходимо для того, чтобы регенерировать их для выполнения ими своих окислительных функций.

Убихинон содержит в своем составе хиноновый цикл

Система двойных связей и (две С=С в цикле и две С=О в карбонильных группах) называется хиноидной группировкой. Хиноновый цикл способен к реакциям окисления-восстановления, протекающим по схеме:

+ 2H⁺ + 2e

парадигидрохинон

хинон

Убихинон, принимающий участие в клеточном дыхании, имеет следующую формулу:

1 ≤ n ≤ 10

метокси

Убихинон (коф. Q)

Он представляет собой 2,3-диметокси-5-метилхинон, к которому в положении 6 присоединяется фрагмент, содержащий до 10 структурных звеньев изопрена – мономера природного каучука:

nCH₂=C-CH=CH₂ [-CH₂-C=CH-CH₂-]_n

изопрен

CH₃ CH₃

Присоединяя водород, убихинон превращается в убихинол

Всю систему регенерации дегидрогеназ с участием убихинона, можно представить следующей последовательностью реакций:

НАД∙Н + Н⁺ + ФМН ФМН∙Н₂ + НАД⁺

ФМН∙Н₂ + Q → ФМН + Q ∙H₂

I.4. Группа гемма

Эта группа является окислительно-восстановительным кофактором ферментов дыхательной цепи, фотосинтеза и др.

Гем представляет собой простетическую группу. Он представляет собой порфириновый цикл, состоящий из 4-х пирольных колец, связанных группами СН, который в свою очередь связан ковалентными связями с белком. Ион Fe³⁺ , входящий в порфириновый цикл, способен восстанавливаться до иона Fe²⁺ и тем самым осуществлять перенос заряда, который является одним из важнейших процессов в живых клетках Электроны, переходят от одного вещества к другому иногда непосредственно, а иногда по цепи специальных переносчиков заряда. Принцип переноса заряда как раз и заключается в том, что ионы переходных металлов (Fe⁺², Cu⁺²) в составе гема способны существовать в различных степенях окисления и принимать или отдавать электрны.