Происхождение и предшественники
Для синтеза рассматриваемого кофермента организму требуются молекулы-предшественники. В случае пиридоксальфосфата таким фундаментальным источником выступает витамин $B_6$. Этот витамин не представляет собой одно-единственное вещество, а существует в виде группы родственных соединений. К ним относятся пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин. Попадая в биологическую систему, эти структурные варианты витамина $B_6$ претерпевают химические модификации, в результате которых образуется полноценный, функционально активный кофермент — пиридоксальфосфат, готовый к взаимодействию с белковыми частями ферментов.
Химическое строение и механизм превращений
В основе молекулы лежит пиридиновое кольцо, которое является структурным каркасом. Главная химическая интрига разворачивается вокруг положения 4 в этом кольце.
В исходном, готовом к реакции состоянии пиридоксальфосфат содержит в четвертом положении альдегидную группу ($-CHO$). Уникальность этой структуры заключается в её способности к обратимым химическим трансформациям. В процессе работы (а именно при трансаминировании) альдегидная группа обратимо превращается в аминогруппу.
Когда кофермент принимает на себя аминогруппу, он меняет свою структуру и превращается в пиридоксаминофосфат. В этой новой форме в положении 4 находится уже не альдегидная, а аминометильная группа ($-CH_2-NH_2$). Эта способность молекулы «переключаться» между двумя формами (альдегидной и аминометильной) лежит в основе её каталитической функции.
Взаимодействие с ферментами класса Трансфераз
Основная роль пиридоксальфосфата ярко проявляется при его работе в тандеме с ферментами из класса трансфераз. Если говорить точнее, речь идет о специфическом подклассе этих ферментов — аминотрансферазах.
Механизм действия в данном случае заключается в переносе аминогруппы ($-NH_2$). Кофермент забирает эту функциональную группу от молекулы-донора — исходной аминокислоты ($AK$). После того как аминогруппа присоединяется к пиридиновому кольцу кофермента (переводя его в форму пиридоксаминофосфата), она затем передается молекуле-акцептору. Таким акцептором выступает $\alpha$-кетокислота ($\alpha KK$). Благодаря этому элегантному механизму переноса, организм способен синтезировать новые аминокислоты и утилизировать старые.
Взаимодействие с ферментами класса Лиаз
Помимо трансфераз, пиридоксальфосфат абсолютно необходим для работы ферментов, относящихся к классу лиаз. В рамках этого класса нас интересует подкласс декарбоксилаз.
Задача декарбоксилаз — отщепление углекислого газа ($CO_2$) от субстрата. В присутствии пиридоксальфосфата происходит разрушение связи в молекуле аминокислоты, в результате чего от её $\alpha$-карбоксильной группы отрывается и высвобождается молекула $CO_2$. Этот процесс декарбоксилирования является важнейшим этапом модификации аминокислот.
Важно отметить, что, несмотря на участие в столь разных химических реакциях (перенос групп и отщепление углекислого газа), пиридоксальфосфат не взаимодействует с оксидоредуктазами, гидролазами или изомеразами в рамках описанных процессов метаболизма аминокислот.
ПФ работает как курьер: взял аминогруппу (стал пиридоксаминофосфатом) — передал альфа-кетокислоте (снова стал пиридоксальфосфатом).
Вопросы с занятий и экзамена
Из какого витамина образуется пиридоксальфосфат?
Он образуется из витамина B6, к формам которого относятся пиридоксин, пиридоксаль и пиридоксамин.
С какими классами ферментов работает этот кофермент?
В обмене аминокислот он является коферментом для трансфераз (аминотрансферазы) и лиаз (декарбоксилазы).
В чем химическое отличие пиридоксальфосфата от пиридоксаминофосфата?
Пиридоксальфосфат имеет альдегидную группу (-CHO) в положении 4 пиридинового кольца, а пиридоксаминофосфат — аминометильную группу (-CH2-NH2) в том же положении.
Что ещё разобрать по теме
- Детальный механизм реакции трансаминирования
- Специфичность аминотрансфераз к различным аминокислотам
- Реакции декарбоксилирования и их биологический смысл
- Процесс превращения витамина B6 в активный кофермент
Разберите тему целиком в курсе «Биохимия»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Пиридоксальфосфат» и ещё 3 574 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 115 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Энзимология»
Бесплатные видеоуроки: биохимияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.