Inligting

C. Kofaktore en elektronstoot: bronne en sinks - Biologie

C. Kofaktore en elektronstoot: bronne en sinks - Biologie


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Leerdoelwitte

  • die algemene rol van kofaktore in ensiem-gekataliseerde reaksies te verduidelik;
  • identifiseer uit hul strukture tiamien-, nikotinamied- en piridoksale kofaktore;
  • meganismes te teken om te wys hoe tiamienpirofosfaat dekarboksilering van α-ketosure as 'n kofaktor in ensiem-gekataliseerde reaksies fasiliteer;
  • meganismes te teken om aan te toon hoe nikotinamied adenien dinukleotied oksidasie, oksidatiewe dekarboksielaitn en oksidatiewe deamineringsreaksies as 'n kofaktor in ensiem-gekataliseerde reaksies fasiliteer;
  • meganismes te teken om aan te toon hoe piridoksaalfosfaat splitsing van alle bindings aan die α-koolstof in aminosure fasiliteer as 'n kofaktor in ensiemgekataliseerde reaksies;

Om bindings te maak en te breek, moet elektrone beweeg word. Deur reaksiemeganismes te teken, het ons gewys hoe elektrone van "bronne" na "sinks" beweeg het. In baie ensiem-gekataliseerde reaksies word vitamienderivate gebruik as substrate of "kofaktore" of "koënsieme" om die vloei van elektrone in die maak en breek van bindings te vergemaklik. Vir elk van die reaksies hieronder, gebruik die analogie van bron/sink, skryf 'n redelike meganisme wat elektronvloei tydens die reaksie toon. Met die uitsondering van die eerste reaksie, benodig almal 'n vitamienafgeleide om elektronvloei te vergemaklik. Stel jou voor dat 'n reaksie een spontaan in oplossing plaasvind in die afwesigheid van 'n ensiem (alhoewel ensieme bestaan ​​om hierdie reaksie te kataliseer). Die res van die reaksies behels vitamienderivate as deel van 'n ensiemgekataliseerde reaksie.

Teken geloofwaardige meganismes vir elk van die reaksies hieronder, wat die vloei van elektrone van 'n bron na 'n sink toon. Die bron kan dikwels 'n paar elektrone op 'n anioon wees wat gevorm is deur vooraf verwydering van 'n proton uit die atoom deur 'n algemene basis. 'n Sink kan 'n karboniel O wees wat 'n paar elektrone van een van die dubbele C-O bindings van die karboniel ontvang. Soos 'n binding aan die karboniel gemaak word, moet een van die dubbelbindings breek met die elektrone wat (tydelik as die reaksie 'n nukleofiele substitusiereaksie is) na die karboniel O gaan, 'n uitstekende sink aangesien dit so elektronegatief is. 'n Selfs beter sink is 'n positiewe N van 'n iminiumioon, waarvan voorbeelde hieronder getoon word.

Die kofaktore wat in ensiemgekataliseerde reaksies teëgekom word, is dikwels vitamienderivate. Ons sal later meer oor sommige hiervan bestudeer. Net die "besigheidsdele" van die kofaktore word hieronder getoon.

1. RX-TIPE - SPONTANE DEKARBOKSILASIE VAN β-KETO-SURE (Geen kofaktor benodig nie, alhoewel nukleofiele katalise deur 'n amien deur Schiff-basisvorming die reaksie sal versnel.)

2. RX TIPE - DEKARBOKSILERING VAN α-KETO SURE- vereis tiamienpirofosfaat - TPP, 'n afgeleide van tiamien - vitamien B1, 'n tekort daarvan veroorsaak beriberi. TPP is kovalent aan die ensiem geheg, soos in piruvaatdehidrogenase en alfa-ketoglutaraatdehidrogenase. Die eerste deel van die reaksie. Die aantal pyle wat na die produk lei, weerspieël nie die werklike aantal stappe nie.

Jmol: TIAMIENDIFOSFAATAHANKLIKE ENSIEM PIRUVAAT DEKARBOKSILASE (1 pyd)
(gaan na linkerhand Display Molecule, kies Jmol-kyker).

3. RX TIPE - REDOX DEUR NAD+. Benodig die vitamien nikotiensuur, ook genoem niasien (nikotiensuur vitamien. 'n Tekort veroorsaak pellagra. Dit is chemies aangepas om NAD+ te vorm.

4. RX-TIPE - OKSIDATIWE DEKARBOKSILERING.

5. RX TIPE - OKSIDATIEF DEAMINERING (wenk: gebruik NAD voor water in die meganisme).

Jmol: Opgedateerde gliseraldehied-3-fosfaatdehidrogenase (NAD) Jmol14 (Java) | JSMol (HTML5)

PIRIDOKSALE FOSFAAT ENSIEME

Piridoksaalfosfaat (PLP) is 'n afgeleide van die vitamien B6 of piridoksaal. Tekorte veroorsaak stuiptrekkings, chroniese anemie en neuropatie. Dit help met baie reaksies (gekataliseer deur PLP-afhanklike ensieme). Die PLP is kovalent gebind aan lisienresidu in 'n Schiff-basiskoppeling (aldimien). In hierdie vorm reageer dit met baie vrye aminosure (as substrate) om die Schiff-basis na Lys van die ensiem te vervang met 'n Schiff-basis na die aminosuursubstraat. Eers 'n oorsig van Schiff-basisvorming.

PLP: Struktuur en Kovalente Aanhegting aan Ensiem

Vir reaksies 6-8, aanvaar dat die aminosuursubstraat in 'n Schiff-basis met PLP is.

William Jencks het in sy klassieke teks, Catalysis in Chemistry, geskryf:

"Daar is gesê dat God 'n organisme geskep het wat spesiaal aangepas is om die bioloog te help om 'n antwoord op elke vraag oor die fisiologie van lewende sisteme te vind; indien dit so is, moet die gevolgtrekking gemaak word dat piridoksaalfosfaat geskep is om bevrediging en verligting aan diegene te verskaf. ensieloë en chemici wat dit geniet om elektrone te stoot, want geen ander koënsiem is betrokke by so 'n wye verskeidenheid reaksies, in beide ensiem- en modelstelsels, wat redelik geïnterpreteer kan word in terme van die chemiese eienskappe van die koënsiem.Die meeste van hierdie reaksies word gemaak moontlik deur 'n gemeenskaplike strukturele kenmerk. Dit wil sê, elektrononttrekking na die kationiese stikstofatoom van die imien en in die elektronsink van die piridoksalring vanaf die alfa-koolstofatoom van die aangehegte aminosuur aktiveer al drie die substituente van hierdie koolstof vir reaksies wat elektrononttrekking van hierdie atoom vereis."

Molekulêre modellering: PLP: Tirosine Aminotransferase Jmol (vanaf PDB)

6. RX-TIPE - α-DEKARBOKSILERING VAN AMINOSURE.

7. RX-TIPE - BETA-UITSLUITING VAN SERINE. Voorbeeld: Serine dehidrase. (wenk: verwyder eers H op α-C), dan OH)

8. RX-TIPE - RASEMISERING VAN AMINOSURE. (wenk: verwyder eers H op α-C)

PLP-ensieme kataliseer ook transaminasiereaksies, waarvan 'n voorbeeld hieronder getoon word:

Aminosuur 1 + α-keto suur 1 <==> α-keto suur 2 + Aminosuur 2 Byvoorbeeld:

Eerste Asp, gebind aan PLP deur 'n Schiff basisskakel, verloor die α-H, vorm 'n ketimien deur 'n toutomerisasie reaksies, wat uiteindelik hidroliseer om die vrygestelde oksalasetaat en piridoksamien te vorm. Die priidoksamien reageer met α-ketoglutaraat in die omgekeerde van die eerste drie reaksies vanaf Glu.

9. RX-TIPE - ASETILERING: Die "asynanhidried" van biologiese asetileringsreaksies is asetiel-CoA, 'n afgeleide van die vitamien pantateensuur, wat 'n vrye tiol bevat. Dit word asetileer by die tiol in baie metaboliese reaksies om asetiel-CoA te produseer wat 'n tioesterbinding bevat, 'n biologiese asetilerende reagens. Hierdie molekule kan op 'n eksergoniese wyse geklief word as gevolg van deels die swak binding tussen die asetiel C en die Sk wat lei tot oordrag van die asetielgroep. Ons het voorheen die belangrikheid van histoon Lys asetilering deur histoon asetilases in die beheer van geenuitdrukking bespreek.

10. RX TIPE - METYL OORDRAGTE:

'n Bykomende post-translasie-modifikasie van histoonproteïene, metilering, is nog 'n metode waarin geentranskripsie beheer is. Die natuur se metileermiddel is S-adenosien metionien, 'n derivaat van metion wat gemetileer word deur nog 'n vitamienafgeleide, tetrahidrofolaat (van foliensuur). SAM is 'n substraat vir metilerende ensieme wat 'n metielgroep na proteïene en DNA oordra. Die reaksie hieronder stel die metilering van 'n proteïen by 'n Lys-syketting voor.

11. RX-TIPE - KARBOKSILASIES (TE BYVOEG WORD)


Kyk die video: Source-Sink Inter-relationship (Oktober 2022).