Презентация Биохимия витаминов и коферментов онлайн

Содержание слайда: Биохимия витаминов и коферментов Бизяев Никита, каф. биохимии МГУ имени М.В. Ломоносова Киров, 2018 год

Содержание слайда: Витамины (sensu Kolman, Rohm, 2005) – основные органические компоненты, которые животный организм не способен синтезировать и которые вынужден потреблять в небольших количествах для использования в метаболизме. Кофермент (sensu википедия) – малые молекулы небелковой природы, специфически соединяющиеся с соответствующими белками, называемыми апоферментами, и играющие роль активного центра или простетической группы молекулы фермента

Содержание слайда: Хронология наименований витаминов 1840, George Budd предположил, что бери-бери связана с недостатком химическго вещества 1893, C. Eijkman: лечение паралича с помощью экстракта из риса 1912, Casimir Funk: «витаминная теория»: бери-бери, пеллагра, рахит и цинга вызваны недостатком витаминов 1915, E. V. McCollum and M. Davis: Vitamine («амин жизни») А – жирорастворимый Vitamine B - водорастворимый Vitamine оказались не аминами, переименовали в vitamin Выделили другие водорастворимые витамины, ставшие «витаминами группы B» Витамин C – противоцинговый фактор Далее жирораствориме витамины получали свои буквы, водорастворимые – входили в группу B. Некоторые витамины оказались не витаминами

Содержание слайда: Изопреноиды

Содержание слайда: Ретинол (витамин А1) Образуется при окислении β-каротина (изопреноид) ретиналь (A) - кофактор родопсина (зрение) антиоксидант ростовой фактор крови и эпителия иммунные реакции кислота – транскрипционный фактор Жирорастворимый Хорошо аккумулируется печенью, можно отравиться, является тератогеном Гиповитаминоз: куриная слепота пигмент птиц (фламинго), рыб и беспозвоночных

Содержание слайда: Опсины Палочки (сумречное зрение): родопсин Колбочки (цветное зрение): йодопсины Кофактор – ретиналь Соединен с белком Шиффовым основанием

Содержание слайда: Каротиноиды как антиоксиданты

Содержание слайда: Бактериородопсины работа за счет кванта света Активный транспорт H+, Na+ или Cl- бактерии, археи (Na/Cl особенно у галоархей) Рецепция света

Содержание слайда: Кальциферол (витамин D) Образуется их холестерина под действием УФ (изопреноид) Формы по радикалам D кольца (D1-D5) регулирует метаболизм кальция и фосфата: усиливает его сорбцию в почках и кишечнике перестройки и минерализация костей стимулирует синтез Ca-связывающих белков мембранные и цитоплазматические рецепторы Жирорастворим 10-кратный избыток от нормы сильно токсичен Гиповитаминоз: рахит

Содержание слайда: Гидроксилируется цитохромом P450 в почках и печени до кальцитриола

Содержание слайда: Хиноны ОВР: (2e- + 2H+)

Содержание слайда: Рибулозо-4-фосфат ФЕП

Содержание слайда:

Содержание слайда: Витамин K: синтез Gla антигеморрагический фактор Gla-белки: протромбин, факторы свертывания крови VII, IX, X, белкт C, S, Z остеокальцин, матричный Gla-белок Блокаторы: дикумарол из клевера, антикоагулянт и мышиный яд варфарин

Содержание слайда: Витамин E: антиоксидант

Содержание слайда: L-Аскорбиновая кислота (Витамин C) Синтезируется из глюкозы. У человека, приматов, морских свинок нет гулонолактон-оксидазы Восстановитель (ОВР: 2 e- + 2H+) антиоксидант (ОВР с глутатионом, токоферолом, липоевой кислотой, липопротеинами, радикалами) Восстановление железа Fe3+ -> Fe2+(в том числе в 4-пролилгидроксилазе и лизилгидроксиазе, формирующие коллаген) регуляция обмена железа, коллагена, инсулина Реакции гидроксилирования Гиповитаминоз: цинга Гипервитаминоз спорный, данные об образовании свободных радикалов, катаракты

Содержание слайда: Аскорбат в реакциях гидроксилирования деградация тирозина синтез норадреналина (βдофамингидроксилаза синтез желчных кислот синтез ароматики (Phe -> Tyr)

Содержание слайда: NAD+ и NADP+ никотинамидадениндинуклеотид(фосфат) ОВР: Перенос H- (2e- + 1 H+) Кофермент оксидоредуктаз Сигналлинг Водорастворим Недостаток: пеллагра

Содержание слайда: Синтез NAD(P)+ Из триптофана (Trp) (мало у животных) Из витамина B3 (PP) – алкалоида из Trp: Из никотиновой кислоты (ниацина) Из никотинамида Не из никотина

Содержание слайда: NAD(P)+ сигналлинг

Содержание слайда: FAD и FMN флавинамидадениндинуклеотид (FAD), фливинаденинмононуклеотид (FMN) ОВР: Перенос 2e- + 2H+ кофермент оксидоредуктаз, ДНК-фотолиазы

Содержание слайда: Рибофлавин (витамин B2) У растений и бактерий синтезируется из ГМФ Произодные: FAD FMN Криптохромы ДНК фотолиаза кофермент F420 метаногенов розеофлавин – антибиотик Streptomyces davawensis

Содержание слайда: Адениновая ручка гипотеза аденинового фотосинтеза: передача энергии кванта?

Содержание слайда: Цитохромы белок+ гем + Fe2+ ОВР: 1 e- cyt P450: гидроксилирование НЕ ВИТАМИН гем синтезируется из: глицин и SucCoA (животные, дрожжи, бактерии) глутамил-тРНК (пластиды, цианобактерии, бактерии)

Содержание слайда: Синтез гема

Содержание слайда: Цитохром P 450 Поглощает квант света с длиной волны 450 нм Монооксигеназа (оксидоредуктаза) 700 изоформ Кофакторы: cyt b, FAD, NADPH, иногда еще FMN Повышение гидрофильности неполярных соединений (легче работать и выводить) Биосинтез стероидов, желчных кислот, эйкозаноидов, витамина D, лигнина и гидроксилировнных жирных кислот (у растений) Деградация этанола, ксенобиотиков, лекарств Находится в митохондриях/микросомах в печени и стероид-синтезирующих клеток

Содержание слайда: Цитохром P 450 делает канцероген канцерогенный эпоксид бензо(а)пирена

Содержание слайда: FeS кластеры обычно собираются сами Могут быть и другие металлы (Cu, Ni, Co … ) ОВР: 1 e- НЕ ВИТАМИН

Содержание слайда: ОВР Любое вещество может и принять, и отдать электрон. Но в паре одно из веществ более склонно отдать, а другое – принять (разница восстановительных потенциалов, dE). За счет разницы потенициалов можно совершать работу

Содержание слайда: ЭТЦ митохондрий

Содержание слайда: Фумаратное дыхание Анаэробное дыхание Бактрии, имаго аскарид (с хорошо развитыми митохондриями) MQ вместо PQ Конечный акцептор электронов – фумарат через комплекс II

Содержание слайда: Липоевая кислота Мы можем синтезировать из октановой (капроновой) кислоты и SAM бывший «Витамин N» ОВР в дегидрогеназных комплексах α-кетокислот

Содержание слайда: Глутатион похож на липоевую кислоту 2GSH + [O] = G-S-S-G

Содержание слайда: Кофермент А (CoA) Перенос активированных остатков кислот Синтез: Cys+ ATP+ Пантотеновая кислота (Витамин B3): пантоевая кислота (из Val) + β-Ala (из урацила) кофермент 4% всех известных ферментов

Содержание слайда: Ацилпереносящий белок (ACP) Тоже содержит пантотеновую кислоту выполняет функции переноса остатков кислот в синтезе жирных кислот

Содержание слайда: Тиамин (Витамин B1) Тиаминопирофосфат (TPP, TDP) Синтезируется у растений, бактерий из интермедиантов немеволанатного пути биосинтеза изопреноидов (из 3-ФГА) и IMP переносе гидроксиалкильных групп ("активированных альдегидов"), Гиповитаминоз: бери-бери

Содержание слайда: Ферменты, содержащие TPP 1. Неокислительные: Транскетолаза (метаболизм пентоз в ПФШ, фотосинтезе) Пируват декарбоксилаза (спиртовое брожение) Индолпируват декарбоксилаза (синтез ИУК) Бензилформиат декарбоксилаза (утилизация бензоата у бактерий) Глиоксилат карболиаза (конденсация глиоксилатов) Ацетолакатат синтаза (синтез Val, Leu) 1-дезокси-D-ксилулозо 5-фосфат синтаза (мевалонат-независимый путь синтеза изопреноидов) Фосфокетолаза(формирование высокоэнергетического ацетилфосфата) 2. Окисилительное декарбоксилирование: Дегидрогеназные комплексы α-кетокислот Пируват оксидаза (брожение бактерий) Пируват:ферридоксин оксидоредуктаза Индолпируват:ферридоксин оксидоредуктаза

Содержание слайда: Дегидогеназный комплекс α-кетокислот пируватдегидрогеназный комплекс переход от гликолиза к AcCoA

Содержание слайда: серингидроксиметилтрансферазный комплекс: 2 Gly -> Ser + CO2+ NH4 фотодыхание растений

Содержание слайда: Пиридоксаль (Витамин B6) Витамин B6 : Пиридоксаль, пиридоксин, пиридоксамин Синтезируется из интермедиатов немеволанатного пути биосинтеза изопреноидов (из 3-ФГА) Пиридоксальфосфат (PLP) Образует Шиффово основание с аминогруппой субстрата «Биохимический станок аминокислоты»

Содержание слайда: удаление α-атома H+ рацемизация (D-аминокислоты для пептидогликана) циклизация (SAM -> этилен) перенос аминогрупп β-элиминирование или замена дезаминирование тирозин фенол лиаза/синтаза триптофан индол лиаза/синтаза цистеин β-лиаза/синаза синтез РНК-SeCys интермендиатов Декарбоксилирование амиды ГАМК Удаление или перемещения R Реакции с кетимиными интермедиатами Гликоген фосфорилаза (кислотный катализ фосфатом) НАОБОРОТ пиридоксиаминфосфат: с кетогруппой 3,6-дидезоксигексозы (бактериальная клеточная стенка)

Содержание слайда:

Содержание слайда: Фолиевая кислота (Витамин B9) Птерин: молибдоптерин, метаноптерин, кофермент ДНК-фотолиаз, пигменты беспозвоночных (глаза дрозофил) Фолиевая кислота: птерин (из ГМФ, родственники FAD), аминобензоат (из ПАБК в Шокиматном пути), Glu тетрагидрофолиевая кислота (ТГФ, THF) перенос СНО, СH2OH и CH3 фрагментов Гиповитаминоз: нарушение эритропоэза Бактерии: подавляется сульфаниламидными препаратами

Содержание слайда: Ser – основной донор Глицин декарбоксилаза (синтез глицина из CO2, NH4+ и метилен-ТГФ) утилизация формиата, включение его в биосинтез Катаболизм His Катаболизм пуринов Синтез тимидина, оксиметилцитозина, 2-оксопантоата Метильные группы для SAM

Содержание слайда: S-аденозил-Met (SAM, AdoMet) Синтез: ADP-рибозилирование Met Met – витамин U Перенос «активированной CH3-группы»: метилирование ДНК метилирование белков синтез полиаминов …. синтез этилена

Содержание слайда: Связь глицина и серина

Содержание слайда: Биотин (витамин B7, H, coR) Синтезируется из аланина и пименоил-CoA (7-карбоксигептаноил-CoA) микрофлорой кишечника АТФ-зависимый перенос CO2 в органических соединениях Хорошо связывается с авидином (белок куриного яйца). Так что при употреблении большого числа сырых куриных яиц может наступить гиповитаминоз. Также со стрептавидином β–карбоксилирование HCO3-: Пируват карбоксилаза (глюконеогенез) Оксалоацетат декарбоксилаза Ацетил-СoA карбоксилаза Пропионил-СoA карбоксилаза/ (окисление нечетных ЖК) метилмалонил декарбоксилаза β-метилкротонил-CoA -карбоксилаза(катаболизм Leu) Карбомаилфосфат синтетаза (мочевина) Биотин-содержащие Na-насосы бактерий

Содержание слайда:

Содержание слайда: Кобаламин (Витамин B12) Коррин (Gly + SucCoA, как порфирин) + Co Полностью отсутствует в растительной пище Восстановление: рибонуклеотиды – дезоксирибонуклеотиды (бактерии) Радикальные реакции: внутримолекулярной изомеризации: иметилмалонил-CoA –мутаза (катаболизм ЖК) изобутирил -CoA –мутаза (синтез антибиотиков у бактерий) гидролиазы (интермедиат – диол) аммонийлиазы лейцинаминомутаза (α-Leu -> β-Leu) Радикальный еренос CH3 группы с SAM на гомоцистеин с образовнием метионина Гиповитаминоз: пернициозная анемия

Содержание слайда:

Содержание слайда: 3′-Фосфоаденозин-5′-фосфосульфат (PAPS, ФАФС) «Активированный сульфат» Не витамин глюкозаминогликаны, ксенобиотики

Содержание слайда: NTP Сопряжение выгодного распада с невыгодной реакцией Не витамины UTP: активация сахаров (гликоген, изомеризация Gal в Glc) CTP: активация фосфолипидов и вторичных метаболитов, гликозилирование белков GTP: биосинтез белка, цитоскелет, сигналлинг G-белков сAMP: сигналлинг сGMP: сигналлинг обоняния

Содержание слайда: Коферменты метаногенных архей

Содержание слайда: Источники Koolman J. Color atlas of biochemistry. – Koolman J., Klaus-Heinrich Roehm 2d edition, Stuttgart : Thieme, 2005. – 467 pp. Metzler D. E. Biochemistry. The chemical reactionofLiving cell/ Volumes 1 and 2, Second Edition – Elsevier, 2003 – 1773 pp. Ленинджер. Нельсон Д. Основы биохимии Ленинджера: в 3 т. Т. 2/ Д. Нельсон, М. Кокс; пер. с англ. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2014 Скулачев В.П., Богачев А.В., Каспаринский Ф.О. Мембранная биоэнергетика: Учебное пособие. — М.: Издательство Московского университета, 2010 — 358 с. Хелдт Г.-В. Биохимия растений/ Г.-В. Хелдт ; пер. с англ. — 2-е изд. (эл.). —М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011.— 471 с. : ил. — (Лучший зарубежный учебник). Семинары по биохимии на кафедре биохимии Биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова, 2015-2018 года https://en.wikipedia.org https://ru.wikipedia.org/wiki/Витамины https://upload.wikimedia.org Все неподписанные изображения формул: с https://upload.wikimedia.org