Флавинферменты (ФП), строение, каталитическое действие, химическая природа кофермента

Флавинферменты или флавопротеиды (ФП) — двухкомпонентные ферменты, состоящие из апофермента и кофермента. Флавиновые коферменты являются производными витамина В₂ (рибофлавин), состоящего из остатка пятиуглеродного спирта — рибитола и флавина. Флавин или диметилизоаллоксазин представ­лен тремя шестичленными циклами, два из которых являют­ся гетероциклами. Он может легко окисляться и восстанав­ливаться, причем в окисленной форме он имеет желтый цвет (flavus — желтый). В восстановленном состоянии он бесцветен. В живой клетке рибофлавин содержится исключи­тельно в виде коферментов ФМН (флавинмононуклеотид) или ФАД (флавинадениндинуклеотид), которые входят в состав флавопротеидов.

ФМН – флавинмононуклеотид можно назвать и рибофлавинфосфорная кислота (рибофлавин + Н₃РО₄). ФАД –флавинадениндинуклеотид- состоит из ФМН и АМФ.

Связь апофермента икофермента в молекуле ФП очень прочная. Молекула крупная, на один апофермент приходится несколько коферментов, в отдельные молекулы входят атомы железа. Действующей частью фермента

является кольцо изоаллоксазина с двумя метильными группами. ФП с коферментом ФМН окисляют НАДН₂, принимая от него два водорода, при этом ФП вос­станавливается, а НАДН₂ окисляется. Эти ферменты называются вторичные дегидрогеназы, поскольку в качестве окисляемого субстрата для них служит восстановленный кофермент, а не органическая кислота. ФП обычно являются более сильными окислителями, чем НАД. Это делает их при­годными для функционирования в цепи переноса электронов в митохондриях, где требуется последовательность все более сильных окислителей. ФП могут участвовать в окислительных реакциях с ионами металлов. Группа ФП с коферментом ФАД является первичными дегидрогеназами, т.к. непосредственно окисляет органические кислоты, в част­ности СДГ действует на янтарную кислоту. При восстановлении изменению подвергается кофермент, а именно кольцо диметилизоаллоксазина. Вместо двух двойных связей в указанных кольцах образуется одна, в результате чего освобождается валентность у N₁ и N₁₀, к этим свободным валентностям у азотов присоединяются атомы водорода. Происходит восстановление. Т.к. связь между апоферментом и коферментом в молекуле ФП сильная, диссоциации молекулы не происходит и восстановленная форма фермента обозначается ФПН₂. Восстановленные флавопротеиды могут окислиться убихиноном. Третья разновидность флавинферментов, окисляя вещест­во, передает водороды от вещества на кислород с образова­нием перекиси водорода. Например, ксантиноксидаза ускоря­ет окисление ксантина в мочевую кислоту с образованием перекиси водорода. Также действуют моно- (МАО) - и диаминоксидазы (ДАО). Этим ФП присуще свойство – аутооксидабельность.

ФПН₂ окисля­ются коферментом Q (KoQ).

Поэтому такие флавинферменты относят к аэробным дегидрогеназам и называют их оксидазами.