Fermentlarning struktura-funktsional tuzilishi va ta’sir etish mexanizmi

II.3. Fermentlarning kofaktorlari. Ko`pchilik enzimatik reaktsiyalarda ferment deb ataladigan oqsil molekulasidan tashqari oqsil xossasiga ega bo`lmagan bir qator organik va anorganik moddalar ishtirok etishi ma’lum. Enzim ta’siri uchun zarur bo`lgan bu qo`shimcha omillarga kofaktorlar nomi berilgan. Kofaktorlar fermentning faol markazi bilan mustahkam bog`langan bo`lishi yoki undan dializda oson ajralishi mumkin. Mustahkam bog`langan kofaktorlar prostetik guruh deb ataladi.

Kofaktorlar apoferment bilan birikishiga qarab 2 guruhga bo`linadi:

Prostetik guruh – bunda kofaktor apoferment bilan kovalent bog`lanadi.

Koferment – bunda kofaktor apoferment bilan nokovalent bog`lanadi va tez dissotsiatsiyalanadi.

Kofaktorlar kofermentlar va metall ionlariga bo`linadi.

Kofermentlar struktura-fiziologik va funktsional (katalitik) xossalariga ko`ra tasniflash ancha qulay hisoblanadi. Struktura-fiziologik tasniflashda bir vaqtda kofermentlarning kelib chiqishi va kimyoviy tuzilishi hisobga olinadi:

I. Vitaminli kofermentlar:

1. 
   Tiaminli (TMF, TDF, TTF)
   
2. 
   Flavinli (FMN, FAD)
   
3. 
   Pantotenatli (KoA, defosfo-KoA, 4-fosfopantotenat)
   
4. 
   Nikotinamidli (NAD, NADF)
   
5. 
   Piridoksinli (PALF, PAMF)
   
6. 
   Folat kislotali (TGFK)
   
7. 
   Kobamidli (metilkobalamin, dezoksiadenozilkobalamin)
   
8. 
   Biotinli (karboksibiotin)
   
9. 
   Lipoat kislotali (qaytarilgan va oksidlangan lipoamid)
   
10. 
    Xinonli (ubixinon, plastoxinon)
    
11. 
    Karnitinli.
    

Vitaminlarning ba’zilari o`zgarmagan holda, ikkinchilari ma’lum modifikatsiyaga uchragan (ko`pincha fosfat kislota faollangan), uchinchilari esa boshqa komponentlar bilan birikkan holda enzimning faol guruhini tashkil etadi. Yuqorida keltirilgan vitaminlarning barchasi suvda eriydigan vitaminlar qatoriga kiradi. Ammo yog`da eriydigan vitaminlar (A,D,E,K) ning kofaktorlik vazifalari hozircha aniqlangani yo`q.

II. Vitamin bo`lmagan kofermentlar:

1. 
   Nukleotidli (UDF-glyukoza, uglevod va spirtlarning nukleotidli boshqa hosilalari)
   
2. 
   Monosaxaridlar fosfatlari (glyukozo-1,6-difosfat, 2,3-difosfoglitserat).
   
3. 
   Metalloporfirinli (gemlar, xlorofillar)
   
4. 
   Peptidli (glutation)
   

Birinchi guruh kofermentlari hosil bo`lishida vitaminlar boshlang`ich modda bo`lganligi sababli ovqat bilan ular yetarli miqdorda qabul qilinmasa, bu kofermentlarning sinteziga ta’sir qilishi natijasida ularga to`g`ri keladigan murakkab fermentlarning ham vazifasi buziladi. Ikkinchi guruh kofermentlari modda almashinuvining oraliq mahsulotlari bo`lganligi sababli fiziologik sharoitda bu kofermentlarning yetishmovchiligi bo`lmaydi va ularga bog`liq fermentlarning ham mos ravishda quyidagi 6 guruhga bo`lish mumkin (qavs ichida ferment sinfining tartib raqami keltirilgan):

Oksidoreduktazali kofermentlar (1)

1. 
   Nikotinamidli (NAD, NADF)
   
2. 
   Flavinli (FMN, FAD)
   
3. 
   Metalloporfirinli (a,b,c,d gemlari), a va b xlorofillari.
   
4. 
   Xinon kofermentlar (ubixinon, plastoxinon)
   
5. 
   Peptidli (glutation)
   
6. 
   Lipoat kislota.
   

Transferaza kofermentlari (2)

1. 
   Piridoksinli (PALF, PAMF)
   
2. 
   Pantotenatli (KoA, defosfo-KoA, 4-fosfopantotenat).
   
3. 
   Nukleotidli kofermentlar (UDF-glyukoza, SDF-xolin)
   
4. 
   Pteridinli yoki folat kislotali (TGFK).
   
5. 
   Kobamidli (metilkobamin)
   

Liaza kofermentlari (4)

1. 
   Piridoksinli (PALF)
   
2. 
   Pantotenat kislotali (KoA, defosfo-KoA)
   
3. 
   Tiaminli (TDF)
   
4. 
   Kobamidli (dezoksiadenozilkobalamin)
   

Izomeraza kofermentlari (5)

1. 
   Piridoksinli (PALF)
   
2. 
   Kobamidli (dezoksiadenozilkobalamin)
   
3. 
   Monosaxaridlar fosfatlari (glyukozo-1,6-difosfat, 2,3-difosfoglitserat)
   
4. 
   Peptidli (glutation)
   

Ligaza kofermentlari (6)

1. 
   Nukleotidli kofermentlar (UDF-glyukoza, SDF-xolin va h.k.)
   
2. 
   Biotinli (karboksibiotin)
   
3. 
   Fosfat kislotali (5,10-metenil TGFK)
   

Bunda kofermentlarning ikkita muhim xususiyatini aytib o`tish lozim: 1) kofermentlarning 3-sinfi gidrolazalrning bo`lmasligi; 2) ayrim kofermentlarning ko`p funktsiyalarni bajarishi (piridoksinli, kobamidli), ya’ni bir kofermentning qaysi fermentning faol markazi tarkibiga kirganligiga qarab turli xil reaktsiyalarni katalizlaydi.

Metall ionlari ferment kofaktorlari sifatida. Metall ionlari ham kofaktorlar bo`lishi mumkin. Metallofermentlar – fermentlarning juda keng tarqalgan guruhi bo`lib, hamma fermentlarning ¼ qismini tashkil etadi. Metallofermentlar ikki guruhga bo`linadi:

1. 
   Metall ionlari aktivator vazifasini o`taydigan fermentlar (bu fermentlar metallsiz ham katalizlay oladilar)
   
2. 
   Metall ionlari kofaktor vazifasini bajaradigan fermentlar (bu fermentlar metall ionlarisiz faol emas).
   

Metall ionlari kofaktor sifatida turli sinflarga mansub fermentlar tarkibiga kiradi. Ayniqsa, oksidlanish-qaytarilish reaktsiyalarini katalizlaydigan metallofermentlar ko`plab uchraydi.

Metall ionlarining kofaktorlar tarkibiga kirishi

Fermentlar-ning sinflari	Ferment nomi va shifri	Metall	Katalizlaydigan reaktsiyasi
Oksido-reduktazalar	Alkogoldegidrogenaza (1.1.1.1.) Nitratreduktaza (1.7.99.4.) Ferredoksingidrogenaza (1.12.7.1.)	Zn Mo Fe	Spirt va aldegidlarning oksidlanishi hamda aldegidning spirtga qaytarilishli reaktsiyasi. HNO3 ning HNO2 ga qaytarilishi. Turli xil moddalarni qaytarish uchun molekulyar vodoroddan foydalanish.
Gidrolazalar	α-amilaza (3.2.1.1.) Dipeptidaza (3.4.13.11.) ATF aza (3.6.1.4.)	Ca (Zn) Zn Mg	Kraxmalning α-1,4-glikozidli bog`larining gidrolizi. Dipeptidlar gidrolizi. ATF gidrolizi
Liazalar	Fosfopiruvatgidrataza	Mg, Zn, Mn	2-fosfoglitseratning fosfoenol-piruvat hosil qilib gidratlanishi

Metall ionalri faol markazda, yirik organik molekula (masalan, gem) tarkibida bo`lishi yoki bevosita apoferment aminokislotasining qoldig`i bilan bevosita bog`langan bo`lishi mumkin. Oksidoreduktazalar ta’sirida elektronlar tashilishi amalga oshadi va substratning oksidlanish darajasi o`zgaradi, bunda metallar o`zgaruvchan valentlik bilan kofaktor sifatida ishtirok etadi (Fe, Mo, Cu, Co).

Agar metallar katalizda bevosita ishtirok etmasdan, boshqa maqsadlarda, masalan, substratni bog`lash uchun xizmat qilsa, unda oksidoreduktazalarga oksidlanish darajasi doimiy bo`lgan metallar kiradi.

Substratlar gidrolizi reaktsiyasini katalizlovchi metallofermentlar doimiy valentlikka ega metallar: rux, kaltsiy, magniy tutadi. Gidrolazalarga kamdan-kam hollarda oksidlanish darajasi o`zgaruvchan metallar, masalan, marganets kiradi.

Fermentlarning katalitik ta’sirida metallarning vazifasi nimadan iborat? Ferment ishida metall ionlarini ishtirok etishini bir necha xil yo`llari aniqlangan. Birinchidan, metall faol markazning o`ziga xos elektrofil guruhi bo`lib, substratning manfiy zaryadlangan guruhlari bilan o`zaro ta’sirlashadi. Bunday metall-substratli komplekslar ferment tomonidan oson ishg`ol etiladi.

Ikkinchidan, o`zgaruvchan valentlikka ega bo`lgan metall o`zi elektron tashilishida ishtirok etishi mumkin, ya’ni katalitik qism vazifasini bajarishi mumkin.

Uchinchidan, metall apofermentning uchlamchi va to`rtlamchi strukturalarining katalitik faol konformatsiyasini shakllantiradi.

To`rtinchidan, metallar ba’zida apoferment va koferment o`rtasida o`ziga xos ko`prik vazifasini bajarishi mumkin.

Eslatib o`tish lozimki, vitaminli kofermentlarga o`xshash metallar ham organizmga ovqat bilan birga kiradi. Bu metallarning yuqori darajadagi biologik faolligi ham shunda: ovqat bilan ularning miqdori yetarli darajada kirmasligi organizmda moddalar almashinuvining jiddiy buzilishiga olib keladi.