Коферменты - вторые субстраты

Коферменты можно рассматривать как вторые субстраты или косубстраты по двум причинам. Во-первых, в ходе реакции коферменты претерпевают химические изменения, в точности противоположные изменениям, которые происходят в субстрате. Например, в окислительно-восстановительных дегидрогеназных реакциях молекула субстрата окисляется, а молекула кофермента восстанавливается.

В реакциях переаминирования аминокислот кофермент трансаминаз – пиридоксальфосфат выступает в роли второго субстрата в двух сочетанных реакциях, а также в роли переносчика аминогруппы между различными a-амино- и a-кетокислотами.

Вторая причина, по которой кофермент можно считать равноправным участником реакции, заключается в том, что его участие может иметь фундаментальное физиологические значение. Например, работа мышцы в анаэробных условиях сопровождается превращением пирувата в лактат. Но в этом случае важны совсем не лактат и не пируват: назначением этой реакции является превращение накапливающегося NADH в NAD⁺. Дело в том, что в отсутствие NAD⁺ гликолиз продолжаться не может и анаэробный синтез АТР прекращается. Восстановление же пирувата до лактата в анаэробных условиях обеспечивает окисление NADH в NAD⁺, который необходим для гликолитической генерации АТР.

Биохимические реакции переноса групп между двумя субстратами можно представить в следующем виде:

D–G + A ↔ A–G + D

Функциональная группа G переносится от молекулы донора, D-G, на молекулу акцептора А. В этом случае кофермент может играть роль либо конечного акцептора (в реакциях отщепления водорода), либо промежуточного переносчика (в реакциях переаминирования). Эту вторую функцию можно проиллюстрировать следующим образом:

Реакции переноса водорода, имеющие место в живых клетках идут по схеме:

Наиболее распространенными коферментами, принимающими участие в переносе любых групп, кроме атомов водорода являются следующие: сахарофосфаты, СоА·SH, тиаминпирофосфат, фолиатные коферменты, биотин, кобамидные (В₁₂) коферменты. К коферментам, участвующим в переносе атомов водорода относятся: NAD⁺, NADP⁺, FMN, FAD, липоевая кислота, коэнзим Q.