enzimek, koenzimek, vitaminok
-
Upload
ursulaursula -
Category
Documents
-
view
85 -
download
2
Transcript of enzimek, koenzimek, vitaminok
![Page 1: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/1.jpg)
101
5. ENZIMEK, KOENZIMEK, VITAMINOK
5.1. Enzimek
5.1.1. Az enzimek általános tulajdonságai
Az enzimek a globuláris fehérjék körébe tartoznak. A szervezet folyamataiban fontos
szerepet játszanak, mint biokatalizátorok. Feladatuk abban áll, hogy a sejtekben végbemenı
biokémiai reakciók a fiziológiai körülmények között megfelelı sebességgel
végbemehessenek. A katalitikus folyamat során a peptidláncban egymástól távoli
aminosavrészek kerülnek olyan térhelyzetbe, hogy együttesen fejthetik ki hatásukat. A
fehérje felületén egy olyan sajátos szerkezeti részlet alakul ki, amelyhez a szubsztrát
molekula illeszkedik, és az enzimhez kapcsolódik. Ez a kötıhely. A kötıhely a molekulában
lévı ún. katalitikus hellyel együtt, ahol lejátszódhat a katalitikus reakció, az enzim aktív
centrumát képezi. A katalitikus helyen azok a funkciós csoportok találhatók, amelyek a
szubsztrátum átalakításában közvetlenől részt vesznek.
Az enzimek királis molekulák, képesek különbséget tenni enantiotóp csoportok és
felületek között, mintegy 96-98%-os sztereoszelektivitással.
Az enzimmőködés részletes folyamatát a tripszin és a kimotripszin-A példáján
mutatjuk be (5.1. és 5.2. ábra).
Mindkét enzim a szerinproteázok csoportjába tartozik. Nevük onnan ered, hogy
egyrészt proteázok, mert polipeptidek, proteinek hidrolízisét katalizálják. Másrészt pedig
azért különböztethetık meg a többi proteáztól, mert a katalitikus reakcióban a szerin
aminosav oldallánca játszik döntı szerepet. Mindkét enzimben a katalitikus helyen a
láncban egyébként távoli három aminosav a három-dimenziós szerkezetben térközeli
helyzetbe kerül: az aszparaginsav (Asp-102), a hisztidin (His-57) és a szerin (Ser-195).
Alapvetı különbség a két enzim között a kötıdési hely szerkezetében található.
A tripszin elınyösen olyan peptidkötést bont, melynek szomszédságában bázikus
oldalláncot tartalmazó aminosav, pl. lizin, vagy arginin helyezkedik el. Ekkor a kötıhely és
a szubsztrát között Coulomb-féle ionos kölcsönhatások alakulnak ki. A kimotripszin-A
esetében pedig az enzim felületén olyan zsebszerő képzıdmény keletkezik, mely hidrofób
kölcsönhatás révén rögzíti a szubsztrátot: a kimotripszin-A így olyan peptidkötést bont,
![Page 2: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/2.jpg)
102
melynek szomszédságában pl. fenilalanin van. Ez illeszkedhet a hidrofób falhoz az enzim
felületén. A kötıdési hely szerkezetében található alapvetı különbség határozza meg a
szerinproteázok specifikusságát.
A két különbözı típusú kötıhely az alábbi ábrán látható:
5.1. Ábra.
A tripszin és a kimotripszin-A kötıhelyének részlete.
A katalitikus reakció mechanizmusát a kimotripszin-A példáján mutatjuk be
(5.2. ábra).
5.1.2. A kimotripszin-A hatásmechanizmusa
Szerkezete régóta ismert. 1964-ben Hartley megállapította az aminosav-sorrendet, a
térszerkezetét Blow határozta meg 1967-ben. A kimotripszin-A a hasnyálmirigybıl
kristályosan izolálható, mintegy 245 aminosavat tartalmazó fehérjebontó enzim. Három
peptidláncból áll, melyeket diszulfán-kötések rögzítenek. Az aktív centrum részét itt is a
Ser-195, a His-57 és az Asp-102 aminosavak alkotják. Proteináz és peptidáz (hidroláz)
szerepe van: kedvezményezetten olyan helyeken bont, ahol a karboxilcsoport aromás
aminosav része: pl. fenilalanin, tirozin. Az enzim felületén a szubsztrát kötıdési helye
egyúttal a sztereospecifikusságot is meghatározza. Ha D-aminosav van jelen ebben a
helyzetben, az oldallánc „rossz” irányban, a zsebbel ellenkezı oldalon helyezkedik el. Ezért
![Page 3: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/3.jpg)
103
a szerinproteázok D-aminosavakat nem hidrolizálnak. Észter-kötést is bontanak, észteráz
aktivitásuk is van.
A peptidkötés hidrolízisének összegzett reakciója a következı:
R CNH
O
Q
+ H2Oenzim
R CO
OH
+ H2N Q
Az egyenletben R = az N-terminális, Q = a C-terminális peptid fragmens.
Az aromás oldallánc szerepe, mint említettük, abban rejlik, hogy a kötıhelyen az
aromás győrő a kötıhely hidrofób falához kapcsolódik. A folyamatot az 5.2. ábrán mutatjuk
be.
Az I-es képen a kiindulási állapotot tüntettük fel. A hidrolizálandó peptidkötést
tartalmazó fehérje aromás győrőjével már a kötıhelyhez kapcsolódott nem kovalens
kötéssel. Az enzim peptidláncában egymástól távol álló, de a térszerkezetben egymáshoz
közel került három aminosav, melyeket már említettünk, így kifejtheti katalitikus hatását. A
hisztidin imidazol-győrője egy proton-felvétellel és egy proton-vesztéssel járó lépésben vesz
részt, és kialakul a II-es képen látható enzim-szubsztrát komplexben a nukleofil szerin-
oldallánc. Az alkoholát anion a peptid-karbonilcsoport szénatomja ellen intéz nukleofil
támadást, melynek eredménye az un. elsı átmeneti állapot, vagy „tetrahedrális”
(tetragonális) átmeneti állapot, amely a III-as képen látható. Ezután a proton a C-terminális
fragmenshez kapcsolódik, mely a szén-nitrogén kötés hasadása után eltávozik. Az N-
terminális rész észterkötéssel kapcsolódik az enzimhez és így kialakul a gyakran „acil-
enzim” intermediernek nevezett vegyület, melyben a szubsztrátot és az enzimet kovalens
kötés köti össze (IV). A szerin tulajdonképpen alkoholízissel bontotta el az amid-kötést. A
következı lépésben keletkezik az V acil-enzim-víz komplexnek nevezett struktúra, a
hisztidin egy vízmolekulát deprotonál (V), és a keletkezett hidroxidion újabb nukleofil
támadással az észter szénatomhoz kötıdik. Ez egy észter-hidrolízis kezdı lépése. Kialakul
az un. második átmeneti állapot (VI), melynek stabilizálódása során a második peptid-
fragmens is szabaddá válik és eltávozik, miközben a proton a hisztidinrıl a szerin
hidroxilcsoportjára vándorol. Visszajutunk a VII-es képen bemutatott alapállapothoz: az
enzim készen áll a következı amid kötés hasítására.
![Page 4: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/4.jpg)
104
α
OCH2Ser-195 H
H
His-57
N
N
Asp
OO
C
NH
O
CH2
CH
Cterminális
Nterminális
α
N
N
His-57
H
H
O O
Asp
OCH2Ser-195
ENZIMENZIM
NH
C
NterminálisCH
CH2
Cterminális
O
I II
-102 -102
α
N
N
His-57
H
H
O O
Asp
OCH2Ser-195α
N
N
His-57
H
Asp
OO
OCH2Ser-195Nterminális
CH
CH2
C
O
ENZIMENZIM
NH
O
CNterminális
CH
CH2
Cterminális
Cterminális
NHH
IIIIV
-102-102
O
CNterminális
CH
CH2
ENZIMENZIM
OCH2Ser-195Nterminális
CH
CH2
C
O
OH
N
N
His-57
H
O OH
Asp
αOCH2Ser-195
N
N
His-57
HOH
α
H
Asp
OO
V VI
-102 -102
5.2. Ábra.
A kimotripszin-A hatásmechanizmusa.
![Page 5: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/5.jpg)
105
(az 5.2. ábra folytatása)
OH
C
NterminálisCH
CH2
O
ENZIM
OCH2Ser-195 H
H
His-57
N
N
Asp
OO
α
VII
-102
Fontosak a hisztidin reakciói. Ebben az imidazolgyőrő a fiziológiás pH-n könnyő
protoncserét tesz lehetıvé, mivel konjugált savának a pKa értéke ∼ 6,2. Az imidazol erısen
polarizálja a szerin hidroxilcsoportját, növeli ennek nukleofilitását. Minthogy a szerin
hidroximetil-csoportja rendszerint nem túlságosan reaktív, a hisztidin imidazolgyőrőjének a
szerin hidroxilcsoportján a negatív töltés kialakításában alapvetıen döntı szerepe van. Ez a
protonátmenet valószínőtlen, azonban az aszparaginsav (Asp-102) negatív töltésével
stabilizálni képes a hisztidin heterociklusos győrőjének protonálási folyamatát. Az enzim
centrumában végeredményben két egymást követı katalitikus reakció játszódik le: egy
bázis-katalizált átészterezés, majd egy bázis-katalizált alkoholízis, melyben bázisként a
hisztidin szerepel.
A kimotripszin-A reakciómechanizmusa jó példája az enzimek mőködésének.
Látható, hogy az aktivált állapotok energetikai stabilizálása és a reaktánsok meghatározott,
pontos térhelyzetben történı rögzítése mennyire fontos az aktiválási szabadenergia
csökkentésében.
Említettük, hogy a kimotripszin-A észterhidrolízist is katalizál. Az alábbi egyszerő
példa jól bizonyítja a szerin szerepét.
A trimetilecetsav-p-nitrofenil-észterét a kimotripszin A-val reagáltatva, a reakció
során az oldatban a p-nitrofenolát anion szabadul fel, mely UV-spetroszkópiával jól
követhetı. Ha ezután a reakcióelegybıl visszanyerjük az enzimet, azt tapasztalhatjuk, hogy
![Page 6: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/6.jpg)
106
az elvesztette aktivitását akár amid-, akár észterhidrolízises reakciókra. Így, miután a
trimetilacetil molekularész sem szabadult fel, gyanítható, hogy az enzim valamely elsırendő
fontosságú funkciós csoportja acilezıdött, megszüntetve az aktivitást. Végül is
röntgenvizsgálatokkal derült ki, hogy ez a szerkezeti rész pontosan a szerin-195
hidroxilcsoportja.
H3C C
CH3
CH3
CO
O NO2
E(nzim)E C
O
C(CH3)3
+ O NO2
Ezt a tényt az a kísérleti tapasztalat is alátámasztotta, hogy az így inaktivált enzimet
az erısen nukleofil hidroxilaminnal reagáltatva megkapták a trimetilecetsav hidroxámsav-
származékát, és ugyanakkor az ebben a reakcióban visszanyert enzim újra aktívnak
bizonyult.
E CO
C(CH3)3
+ H2N OH E + H3C C
CH3
CH3
CO
NH OH
Másik lehetısége az enzim gátlásának a tetrahedrális köztiterméken alapul. Ezt
támasztja alá a formilcsoport szerepe a gátlásban. Ez a gátló hatású aldehid polipeptidhez
kötött, mégpedig oly módon, hogy a formilcsoport szomszédságában aromás győrő kell,
hogy legyen. Az ilyen típusú vegyületek az aldehid-hidrát- ill. –acetál képzıdését használják
fel a tetrahedrális állapot kialakítására, és így az enzim nem képes a valódi szubsztráttal
kapcsolatba kerülni.
NH CH
CH2
C
O
Hpolipeptid
![Page 7: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/7.jpg)
107
C
OH
O
H
SerCH
OH
OH
Az irreverzibilis, kovalensen kötıdı inhibitorok közül a foszfátokat említhetjük meg,
melyek tipikusan kompetitív inhibitorok. Ilyenek a diizopropil-fluorofoszfát (DFP) és a
szarin (harci gáz), melyek szintén a szerin hidroxilcsoportjához kapcsolódnak és azt
blokkolják. Ezek a vegyületek minden olyan enzim inhibitorai, melyek az aktív helyen
szerint tartalmaznak. Gátolják a szerin-proteázokat, így az acetilkolin-észterázt is, mely
utóbbi idegi ingerület-átvitelben játszik fontos szerepet: az említett foszforvegyületekkel
történı bénítása során az inhibíció az életfunkciók gyors összeomlását eredményezi.
Felhasználási területük a rovarölık és ideggázok gyártása.
O P
F
O
O
diizopropil-fluorofoszfát (DFP)
O P
F
CH3
O
szarin
5.2. Koenzimek
Az enzimek nagy részénél a katalitikus funkciók mőködéséhez egy kisebb, nem
fehérje természető molekulára is szükség van. Ez az un. koenzim, mely valamilyen módon
kapcsolódik a fehérjéhez (az apoenzimhez) és így alakul ki a mőködésképes holoenzim. A
koenzimek egy része nukleotid-származék, más része pedig a további fejezetben szereplı
koenzim funkciójú vitamin.
5.2.1. Nikotinsav-amid tartalmú koenzimek
Nikotinsav-amidot tartalmaz a nikotin-adenin-dinukleotid (NAD+) és 2’-foszfátja,
a nikotin-adenin-dinukleotid-foszfát (NADP+).
![Page 8: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/8.jpg)
108
5.3. Ábra.
A NAD+ és a NADP
+ szerkezete.
Ezek a vegyületek voltaképpen pszeudonukleotidoknak is nevezhetık, hiszen
tartalmaznak DNS-ben, RNS-ben elıforduló bázist, azonban a molekulákban található
másik heterociklus nem sorolható a nukleinsav-bázisok körébe. (Az 5.3. ábrán kékkel
jelöltük a nikotinamid-részt és pirossal a 2’-foszfát helyettesítıt.)
Ezek a koenzimek oxidációs-redukciós folyamatokban vesznek részt, miközben
hidrogént vesznek fel ill. adnak le. A redox folyamat végeredményben a piridin-győrőn
játszódik le. A nitrogénatom pozitív töltése hatására a 4-es helyrıl elektronvándorlás indul
meg a nitrogén irányába. Ennek következtében a 4-es hely felé hidridanion (két elektron és
egy proton) intéz nukleofil támadást, mely eredményeképpen az aromás rendszer felbomlik,
kinoidális szerkezet alakul ki és a hidrogén a 4-es szénatomhoz kapcsolódik.
OOO
OO
OPOP
OHOH
H2NOC
N OO
NH2
N
N
N
N
OH OH
1'' 1'
5'
2'
nikotin-adenin-dinukleotid
NAD
4
2'
5'
1'1''O
OO
OO
OPOP
OHOH
H2NOC
N OO
NH2
N
N
N
N
OH O
P OO
O
NADP
nikotin-adenin-dinukleotid-foszfát
4
![Page 9: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/9.jpg)
109
NH
H
H
C
H
NH2
O
+ 2e H +
H
H
O
NH2
C
N H
HH
pro-R
NAD + AH2 A + NADH + H
NAD + H NADH
5.4. Ábra.
A piridingyőrő szerepe a NAD+ redukciójában.
Ilyen folyamat megy végbe pl. a májban az etil-alkohol acetaldehiddé történı
oxidációjakor. Ennek a folyamatnak deutériummal jelzett vegyületek segítségével történt
vizsgálata során megállapították, hogy az alkohol pirossal jelzett pro-S hidrogénje vándorol
a piridingyőrőre és a folyamat az alábbi reakcióegyenlettel írható fel:
CH3 C
OH
HNAD + CH3 C
H
O+ NADH + H
H
A NADH esetén a 4-es helyzető szénatomhoz kapcsolódó hidrogének nem
ekvivalensek, hanem enantiotópok. Ezt példázza a piroszılısav tejsavvá történı redukciója
is, mely a glikolízis során megy végbe. Ekkor a karbonil szénatomot mindig a pro-R
hidrogén támadja. Így az enantiotóp felületet képezı karbonilcsoport szénatomját a tér olyan
oldaláról éri a reagens (ebben az esetben a hidrogén) támadása, mely lehetıvé teszi a
sztereospecifikus reakció végbemenetelét, vagyis azt, hogy a reakcióban ne racém, hanem
L-tejsav képzıdjön.
![Page 10: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/10.jpg)
110
CH3
C O
COOH CH3
C
COOH
HO HL
H
O
C O
Glu
N N
His
H O CH3
CO O
pro-R
enzim
NH3
N NADH
H
5.5. Ábra.
A piroszılısav redukciója tejsavvá.
Megemlítjük, hogy ebben a reakcióban a szubsztrátot ionos kölcsönhatások rögzítik
a kötıhelyhez az enzim bázikus aminosav-oldalláncai segítségével, és a folyamatban fontos
szerep jut a protoncserében szerepet játszó hisztidinnek (His), valamint a glutaminsavnak
(Glu).
5.2.2. Flavin-adenin-dinukleotid
Redox-folyamatok koenzimje a flavin-adenin-dinukleotid (FAD):
A vegyület csak egy nukleinsav-bázist tartalmaz, ez az adenin, mely ribofuranóz és
foszfátrészeken keresztől kapcsolódik az ábrán kékkel jelılt riboflavinhoz, mely a B2-
vitamin. A másik heterociklusos győrő az izoalloxazin, melynek alapja a pteridinváz. Ez
utóbbi pirazin és pirimidin kondenzációjával írható fel az alábbi módon:
![Page 11: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/11.jpg)
111
1
2
34
5
6
78
9
10
O
O
O
OPO
O
O P
O
OH
OH
CH2
CH
CH
OHCH
O
H
O
CH2
CH3
CH3N
N
N
N
OH OH
N
NN
N
NH2
1'
2'
3'
4'
5'
B2-vitamin: riboflavin
adenozin-difoszfát
N
N
N
N
N
N
N
N
12
3
4
1
2
3
4
56
a
bc
d
1
2
345
6
7
8
pteridin = pirazino[2,3-d]pirimidin pirazin pirimidin
N
N
N
N
H
O
H
O
N
N
N
N O
H
O
H
alloxazin izoalloxazin
benzo[g]pteridin-2,4(1H,3H)-dion benzo[g]pteridin-2,4(3H,9H)-dion
1
2
34
56
78 9
103
9
5.6. Ábra.
A FAD szerkezete.
![Page 12: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/12.jpg)
112
Külön figyelmet érdemel a cukorrész, mely a ribóz redukált alakja, a D-ribit(ol), mely
a D- vagy L-ribóz redukciójakor keletkezik, optikailag inaktív cukoralkohol:
H
CHO
OH
OHH
H OH
CH2 OH
H
CH2
OH
OHH
H OH
CH2 OH
OH
C
OHCH2
H OH
CH2 OH
C OHH
C
OHH
D-ribózD-ribit(ol)
A koenzim mőködésének mechanizmusát részletesen a vitaminok tárgyalásánál
mutatjuk be.
5.2.3. A Koenzim-A szerkezete
Az egyik legismertebb koenzim a koenzim-A (CoA) (5.7. ábra). Tartalmaz egy
adenin-tartalmú nukleotid részt. Az 1940-es években F. Lipmann izolálta, szintézisére 1959-
ben került sor (Khorana). A ribofuranozid-győrő a 3’-helyzetben foszforilezve van és az 5’-
helyzethez kapcsolódó két foszforsav-csoport köti össze a vitaminként is ismert
pantoténsavval, amelyet a béltraktus baktériumai termelnek. A pantoténsav, melyet az ábrán
kékkel jelöltünk, két részbıl áll: egy hidroxisavból, mely a D-2,4-dihidroxi-
3,3-dimetilbutánsav, és az aminosavaknál már megismert β-alaninból, mely a
3-aminopropionsav. A pantoténsav β-Ala karbonilcsoportjához kéntartalmú amin
kapcsolódik: ez a ciszteamin, mely a ciszteinbıl vezethetı le (az ábrán narancssárga színnel
jelölve).
Fontos szerepe az acilcsoport szállítása, e szerepében legismertebb származéka az
acetil-koenzim-A (CoA-SAc). Ez a vegyület energiagazdag észter, így igen reakcióképes. A
tiolésztert a kénatom molekulapályáinak az oxigénétıl eltérı tulajdonságai destabilizálják a
csak oxigént tartalmazó észterekhez képest, ezért a tiolészter szabadenergiája a hidrolitikus
folyamatokban megnı.
![Page 13: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/13.jpg)
113
O
OHO
O
NH2
N
NN
N
PO O
O
P
O
O
O
P O
O
O
CH2C
CH3
CH3
CHC
OH
O
HNCH2CH2CO
HNCH2
CH2
SH
pantoténsav
ciszteamin
3'
3'
O
OHO
O
NH2
N
NN
N
PO O
O
P
O
O
O
P O
O
O
CH2C
CH3
CH3
CHC
OH
O
HNCH2CH2CO
HNCH2
CH2
SC CH3
O
koenzim-A
acetil-koenzim-A
5.7. Ábra.
A koenzim-A és az acetil-koenzim-A szerkezete.
5.3. Vitaminok
5.3.1. A vitaminok általános tulajdonságai
Olyan szerves molekulák, melyeket a szervezet többnyire nem képes szintetizálni, és
amelyekre azonban, ha kis mennyiségben is, de a biológiai folyamatokhoz alapvetıen
szükségünk van. Ezek a vegyületek az élethez nélkülözhetetlen, esszenciális anyagok.
![Page 14: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/14.jpg)
114
Elégtelen mennyíségük jellegzetes hiánybetegségeket okoz, pl. az elızıekben már
megismert C-vitamin hiánya skorbutot, a D-vitamin hiánya az angolkórt. A farkasvakság az
A-vitamin, különbözı ideggyulladások pedig D-vitaminok hiányára utalhatnak. A fenti
problémák elsısorban a régebbi idıkben léptek fel, azonban ma is felelıssé tehetı néhány
kórképben a vitaminhiány, pl. a C-vitamin hiánya szerepet játszhat a fogínyvérzések
kialakulásában. Ezek a panaszok azonban a helyes táplálkozással gyakorlatilag
megszüntethetık.
Ha a vitaminhiány részleges, azaz a vitamin bevitele a szervezet igénye alatt marad,
hipovitaminózisról beszélünk. Ezek a tünetek megfelelı mennyiségő vitamin szedésével
megszüntethetık. A teljes vitaminhiány, az avitaminózis, ma már nagyon ritka. Ez a
tünetegyüttes azonban a fontosabb vitaminok teljes bevitele hiányában már irreverzibilis
változásokat okozhat a szervezet mőködésében és így végzetes következményekkel járhat.
Néhány vitamin, pl. az A- és D-vitaminok hatékony formája a szervezetben képzıdik
és olyan receptorokon hatnak, melyeken a hormonok.
A szervezetbe kerülı, több esetben kiindulási vegyületnek tekinthetı formát, melyet
sokszor régebben a már aktív vitaminnak tekintettek, provitaminnak nevezzük. A szervezet
a vitamin aktív formáját ezekbıl a vegyületekbıl képes szintetizálni. Ilyen pl. az A-vitamin
esetén a β-karotin, vagy a D-vitaminok körében a még nem hidroxilezett, de már
győrőfelnyílt struktúrák.
Sok esetben a vitaminok a fejlıdésben is fontosak, gondoljunk csak a D2- és D3-
vitaminokra.
Egyes vitaminok a szervezet káros anyagai elleni védekezésben játszanak jelentıs
szerepet (A-, C- és E-vitaminok: un. gyökfogók). Ezek a káros anyagok többek között
oxigén felhasználásával képzıdhetnek, ilyenek a hidroxil-, hidroperoxi- és peroxid-gyökök,
melyek jelenlétének mutagén (a genetikai kódot megváltoztató), teratogén (magzatkárosító)
ill. cancerogén (karcinogén: rákot okozó) hatás tulajdonítható.
Ezeket figyelembe véve a vitaminok nemcsak a szervezet normális mőködéséhez
szükségesek, hanem azért is, hogy a károsító anyagok hatására aktivizálódó kóros
folyamatok ne léphessenek fel, ill. ezek hatását csökkentsék. Ezért hívjuk ezeket az
anyagokat preventív (megelızı hatású) szereknek is.
![Page 15: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/15.jpg)
115
5.3.2. A vitaminok csoportosítása
A vitaminok hagyományosan három nagy csoportba sorolhatók:
a) vízoldható vitaminok (pl. a B-vitaminok),
b) vízben nem, hanem zsírban oldódó vitaminok (pl. A-, D- E-, K-vitaminok),
c) vitaminszerő anyagok (vitogének).
A vízoldható vitaminok feleslege többnyire kiürül a vizelettel, azonban a zsíroldható
vitaminok túladagolására ügyelni kell, mivel ezek a zsírszövetekben (mint látni fogjuk,
szerkezetükbıl adódóan) elıszeretettel felhalmozódnak, és ezért nem ürülnek ki a
szervezetbıl, kifejtve a szükségesnél több mennyiségben jelentkezı káros (!) hatásukat. A
tipikus túladagolási jelenség a hipervitaminózis, D-vitaminok esetén pl. a kóros meszesedési
folyamatok.
A vízoldható vitaminok nagyobb része enzimek koenzimjének felépítésében vesz
részt és így fejtik ki hatásukat, melyek részletes reakciómechanizmusát a következıkben
ismertetni fogjuk. Az alábbiakban összefoglaljuk a vízoldható vitaminok néhány jellegzetes
hiánybetegségét, koenzim formáját és legfontosabb biokémiai reakcióit.
1. B1-vitamin (tiamin): hiánya beri-berit okoz, koenzimje a tiamin-difoszfát (tiamin-
pirofoszfát, a továbbiakban: TPP), reakciója: C=O melletti C-C kötés létesítése és
bontása,
2. B2-vitamin (riboflavin): hiánya dermatitiszt, növekedési problémákat okoz, koenzimje
a FAD, reakciója: oxidációs-redukciós reakciók, hidrogéngyök és 1 vagy 2 elektron-
transzfer,
3. Nikotinsavamid (B3-vitamin): hiánybetegsége a pellagra (gyomor-bél tünetekkel, bır-
és nyálkahártya-elváltozással, idegrendszeri tünetekkel járó betegség) és dermatitisz,
koenzimje a NAD+, reakciója oxidációs-redukciós reakciók, hidridanion-transzfer,
4. Pantoténsav (B5-vitamin): hiányakor idegrendszeri problémák léphetnek fel, koenzimje
a koenzim-A, reakciója: acetilcsoport szállítása,
5. B6-vitamincsoport (piridoxin): hiánya idegrendszeri megbetegedéseket okoz,
koenzimje a piridoxál-foszfát, reakciói: transzaminálás, dekarboxilezés, izomerizáció,
racemizálás,
![Page 16: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/16.jpg)
116
6. liponsav: hiányára növekedési problémák vezethetık vissza, koenzimje a lipoamid,
reakciója: oxidáció-redukció, hidrogén és acilcsoport átvitel,
7. Biotin (H-vitamin): hiánybetegsége a humán dermatitisz, koenzimje a biotin-karboxil-
szállító protein, reakciói: karboxilcsoport beépítése és szállítása,
8. Fólsav: hiánya anémiát (vérszegénység) okoz, koenzimje a tetrahidrofólsav, reakciója:
egy szén-egység (metil-, hidroximetil-, formil- és metiléncsoport) átvitele, szállítása,
9. B12-vitamin: hiánybetegsége a vészes vérszegénység, koenzimjében adenozin
kapcsolódik hozzá (ld. ott), reakciói: kötéshasítások ill. átrendezıdések,
10. C-vitamin (aszkorbinsav): hiánya a legendás skorbut volt, ma több más káros anyag
leküzdésében tulajdonítanak neki szerepet, reakciói: pl. hidroxilezés, gyökfogás.
5.3.3. Vízben oldható vitaminok
5.3.3.1. B1-vitamin
A B1-vitamint vagy tiamint 1912-ben Casimir Funk írta le, mint az élethez
nélkülözhetetlen „vital amin”-t, és B-vitaminnak nevezte. A vegyület neve késıbb lett B1-
vitamin, amikor több nitrogént tartalmazó vízoldható vitamint is felfedeztek.
N
N
CH2
H3C
NH2
N
S
CH3
CH2 CH2 OH
B1-vitamin : TIAMIN Cl
pirimidin tiazol (pKa : 2,4)
A vitamin két heterociklusos győrőbıl áll: helyettesített pirimidinbıl és tiazolból,
melyeket a tiazol nitrogénjén keresztül metiléncsoport köt össze.
Tiamin-pirofoszfát koenzim formájában az α-ketosavak (piroszılısav) oxidatív
dekarboxilezésében játszik szerepet.
![Page 17: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/17.jpg)
117
Cl
N
N
CH2
H3C
NH2
N
S
CH3
CH2 CH2 O P O P O
O O
O O
koenzim forma : tiamin-pirofoszfát
tiamin
ATP AMP
(TPP)
Korpában, gabonacsírában, élesztıben és nem utolsósorban a rizs héjában fordul elı.
Tartalmazzák a bab, borsó és a kukorica is. Állati szövetekben, így a májban, szívben és
vesében is megtalálható. Az erıs fızés roncsolja. Napi 1-3 mg szükséges a szervezet
számára, de ez a mennyiség függ a táplálkozástól: szénhidrát-fogyasztás növeli, zsír-,
fehérje- és alkoholfogyasztás csökkenti a szükségletet.
Általában idegrendszeri károsodások kezelésére használják. Ilyen a polineuritisz
(ideggyulladás), neuralgia (idegi fájdalom), isiász (ülıideg zsába) herpesz zoszter
(övsömör), szklerózis multiplex (idegrendszeri kórfolyamat: az idegek velıs hüvelyének
elvesztése), ill. alkoholizmus idegrendszeri következményei.
Hiánybetegsége a beri-beri, melynek két változata ismert. A „száraz” változat tünetei
az izomgyengeség, súlycsökkenés és idegrendszeri zavarok, míg a „nedves” beri-beri esetén
ödéma, szívelégtelenség lép fel. Az ismertetett tüneteket végeredményben a piroszılısav
felszaporodása okozza. Távol-Keleti betegség, a rizs hántolása okozta, hiszen ott ez a fı
energiaforrás. A modern táplálkozás egyik forrása azonban a hántolatlan rizs, melynek
fogyasztásával ezek a problémák elkerülhetık.
Koenzimje a tiamin-pirofoszfát (TPP), mely a tiamin adenozin-trifoszfáttal (ATP)
történı reakciójában keletkezik, eközben az ATP adenozin-monofoszfáttá (AMP) alakul.
Reakciójában a tiazolgyőrő C-2 poziciója játszik döntı szerepet (5.8. ábra).
A szomszédos elektronszívó csoport hatására a 2-es helyzető hidrogén protonként
lehasad, és az így keletkezett tiamin-pirofoszfát (TPP) karbanion nukleofil támadást intéz a
piroszılısav karbonilcsoportjának szénatomja ellen. Lejátszódik a nukleofil addíció, majd
egy protonfelvételt követıen dekarboxiláz enzim közremőködésével a vegyület
dekarboxilezıdik és kialakul az A közti termék.
![Page 18: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/18.jpg)
118
N S
OPP
H
1
3
-HN S
OPP
CH3 C
O
CO
O+
piroszılısav
N S
OPP
CCH3
O
CO
O
2
+HN S
OPP
CCH3
OH
CO
O
N S
OPP
CCH3 OH
dekarboxiláz
-CO2
A
+H
N S
OPP
CCH3
H
OH
"aciloil-tiamin"
-HN S
OPP
CCH3
OH
acil-anion szintézis-ekvivalens
SS
(CH2)4 COOH
liponsav
N S
OPP
CCH3
OH
S S
(CH2)4 COOH
-TPP
S SH
(CH2)4 COOH
CH3CO
+ HS-CoA
CH3CO S CoA+SH SH
(CH2)4 COOH
dihidro-liponsav
+
B
5.8. Ábra.
A piroszılısav dekarboxilezésének mechanizmusa.
Ebbıl protonfelvétellel az un. „aciloil-tiamin” keletkezik, mely protonleadás után a
B acil-anion szintézis-ekvivalenssé alakul (A és B egyébként a mezoméria viszonyában
állnak). A B inverz polározottságú acetil-szinton (Umpolung!) ezután, mint nukleofil a
![Page 19: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/19.jpg)
119
liponsav kénatomjára támad, a liponsav 1,2-ditiolángyőrője felnyílik és a vegyület a liponsav
redukált (felnyílt) formájához kapcsolódik. A liponsav a szervezetben proteinhez
kapcsolódik a proteinben található lizin aminosavon keresztül: ez a lipoxin. Errıl a
továbbiakban a TPP lehasad, a dihidroliponsavhoz kötött acetilcsoport a CoA-ra kerül a
dihidrolipoil-transzaciláz enzim segítségével. A reakció eredménye tehát acetil-koenzim-A
és dihidroliponsav. Ez utóbbi FAD koenzim és dihidrolipoil-dehidrogenáz enzim
közremőködésével visszaalakul liponsavvá és a keletkezett FADH2-t a NAD+ koenzim
FAD-dá oxidálja. Így felírhatók ezek a részfolyamatok is:
dihidro-liponsav + FADdihidrolipoil-
dehidrogenázliponsav + FADH2
FADH2 + NAD FAD + NADH + H
A bemutatott reakciók a következıképpen összegezhetık:
CH3 C COOH
O
+ HS CoA + NADliponsav
TPPFAD
AcS CoA + + +NADH H CO2
A folyamat során a piruvát dehidrogenáz ciklusról van szó: az oxidatív
dekarboxilezéskor az energiadús tioészter, az acetil-CoA keletkezik (∆G‡ = -33,5 kJ/mol). A
reakció lényege, hogy az umpolung segítségével az acilanion-ekvivalens a liponsav
felhasználásával az acetil-CoA-t eredményezi. A folyamat jelentısége abban áll, hogy az
acetil-koenzim-A, mely a citromsav-ciklus „üzemanyaga”, összeköti a glükóz- és a zsírsav-
metabolizmust, a 2-oxoborostyánkısav (oxálacetát) citromsavvá alakulásához ezúton
szolgáltatva az acetil-CoA-t.
![Page 20: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/20.jpg)
120
GLÜKÓZ
PIROSZİLİSAV ACETIL-KOENZIM-A
ZSIRSAV-METABOLIZMUS
O C
CH2
COOH
COOH HO C
CH2
COOH
COOH
CH2 CO S KoAAcS-CoA
HO C
CH2
COOH
COOH
CH2 COOH
oxál-ecetsavcitroil-koenzim-A citromsav
A fenti biokémiai folyamatból a szerves kémia, mint általánosítható umpolung
reakciót, a Stetter-reakciót (5.9. ábra) használja 1,4-dikarbonilvegyületek elıállítására.
N S
Ph
OH
BrNEt3
N S
Ph
OH
BrN S
Ph
OH
CHR O
BrR-CHO
N S
Ph
OH
CR OH
Br
+ CH2 CH COOEtR
CC
OEt
O
O
5.9. Ábra.
A Stetter-reakció.
Ez a reakció jól modellezi a tiaminból keletkezı acil-anion szinton
reakcióképességét. A negatív polározottságú szénatom α,β-telítetlen észterekre intéz
![Page 21: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/21.jpg)
121
nukleofil támadást a β-szénatomon keresztül, és az addíciós reakcióban a karbonilcsoportot
páros helyzetben tartalmazó oxoésztereket kapunk.
5.3.3.2. B2-vitamin
A B2-vitamin, más néven riboflavin a FAD koenzim része, szerkezetével már ott
találkoztunk. Növényekben, gombákban fordul elı és a májban is megtalálható. A
bélbaktériumok szintetizálják. Hiánya dermatitiszt, vakságot és idegrendszeri problémákat
okozhat. Nélkülözhetetlen a növekedésben. Hiányában a nyelv és az ajak duzzadása, súlyos
béltünetek, fáradtság, a hemoglobinszint csökkenése is felléphet.
Mőködésének alapja: oxidációs és redukciós reakciókban koenzimként funkcionál. A
teljes reakció két hidrogénatom (két elektron és két proton) 1,4-addíciója. A reakció a
pteridinvázas heterocikluson megy végbe, ahol R = a FAD koenzim tárgyalásánál már
megismert oldallánc.
N
N
NH
NCH3
CH3
R
O
O
N
N
NH
NCH3
CH3
R
O
OH
H
2
39
4
sárga oxidált forma szintelen redukált flavin
1 2
3
4
2H
-2H
FAD FADH2
Katalizátora a következı folyamatoknak:
1.) Részt vesz a triptofán oxidatív dekarboxilezésében, mely során indol-3-acetamid
keletkezik:
NH
CH2C
COOH
H2N H
L- (vagy S) triptofán
O2 H2O
triptofán-oxidáz--dekarboxiláz NH
NH2
O
indol-acetamid
![Page 22: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/22.jpg)
122
2.) A xantin húgysavvá történı átalakításában. A húgysav volt az elsı, vizeletbıl izolált
purinvázas vegyület, amelynek szerkezetét szintézissel is igazolták.
HN
NH NH
N
O
O
HN
NH NH
NH
O
O
O
H2O
O2+
H2O2
xantin-oxigenáz
xantin húgysav
Másik funkciója az elektrontranszfer reakciók körébe tartozik. Elsı lépésben a 10-es
helyzető nitrogénatom protonálódik, és a megfelelı konjugált sav keletkezik. Az így
kialakult pozitív töltéső vegyület felírható egy másik mezomer határszerkezettel is.
N
N
NH
N
H
R
O
O
N
N
NH
N
H
R
O
O
10
e
N
N
NH
N
H
R
O
O
szemikinon
HFADH2
5.10. Ábra.
A FADH2 keletkezése FAD redukciójával.
Egy elektron felvételével az un. szemikinon intermediert eredményezi. A páratlan
elektront tartalmazó gyök egy hidrogénatomot vesz fel ez idáig nem teljesen tisztázott
![Page 23: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/23.jpg)
123
folyamatban, és a FAD redukált formája, a FADH2 a reakciósor végeredménye. A
folyamatot az 5.10. ábrán vázoltuk fel.
3.) A rendszer képes egyelektronos oxidációval a nem hemoglobinhoz kötött vas(II)-t
vas(III)-má oxidálni:
FeII FeIII
4.) Részt vesz kétszer egyelektronos redukcióban: az oxigént hidrogén-peroxiddá alakítja.
O22 e
H O O H
Így oxidáz és dehidrogenáz reakciókban, pl. a NADH redukáló ágens és a Fe3+ egy
elektronos oxidáló ágens között intermedierként funkcionál. Ez a szerepe a mitokondriális
elektrontranszportban.
5.3.3.3. Pantoténsav
A koenzim-A alkotórésze. B5-vitaminnak is nevezik. Két szerkezeti egységbıl
tevıdik össze, egyik az ábrán lilával jelzett β-alanin, mely amidkötéssel kapcsolódik a
dihidroxisavhoz. A koenzim-A felépítéséhez szükséges, szabályozza az élesztı növekedését.
Bélbaktériumok is termelik.
HOOC CH2 CH2 NH C C C
O
H OH CH2OH
CH3H3C
pantoténsav
β-Ala
Hiánya az élı szervezetekben a növekedés és a szaporodás gátlását idézi elı. Az
egészséges szervezet mindenféle sejtjében megtalálható. Gazdag forrása az élesztı, a máj és
a tojássárgája, valamint a zöld növényi részek.
![Page 24: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/24.jpg)
124
5.3.3.4. Niacinamid
A niacinamid vagy B3-vitamin tulajdonképpen nikotinamid, a nikotin-adenin-
dinukleotid (NAD+) és 2'-foszfátja a NADP+ koenzimek fontos része. A koenzimeknél már
tisztáztuk az oxidációs és redukciós reakciókban betöltött szerepét. Sav formája a niacin,
vagy nikotinsav.
N
CONH2
N
COOH
nikotinsavamid : niacinamid nikotinsav : niacin
A "vitamin" fogalomtól eltérıen az emberi szervezet képes szintetizálni a
triptofánból B6-vitamin segítségével.
Növényekben és állati szervezetekben is széleskörően megtalálható, így a
rizskorpában, búzakorpában, élesztıben, májban, húsfélékben, vesében és a halakban
(elsısorban a heringben).
Hiánya elsısorban a nagyrészt kukorica alapú táplálékon élıkön mutatkozik.
Fáradtság, gyomor-bélrendszeri zavarok, száj- és nyálkahártya gyulladások a tünetek. Fellép
a pellagra két formája: érdes bır és fekete elszínezıdések a nyelven és a bırön, a nyelv
dagadása, hasmenés, valamint idegrendszeri zavarok is észlelhetık. A tünetek a niacin vagy
a niacinamid adagolására elmúlnak. Miután a biológiai rendszerekben a savamid
(niacinamid) fordul elı, ezért ezt tekintik vitaminnak annak ellenére, hogy a sav (niacin)
amidálása az állati szervezetben könnyen végbemenı folyamat.
5.3.3.5. B6-vitamincsoport
Ebbe a csoportba a következı piridin-származékok tartoznak:
Ide sorolható a piridoxál, mely a 4-es helyzetben könnyen karbonsavvá oxidálódható
aldehid-csoportot tartalmaz, a piridoxin vagy piridoxol, az elıbbi alkohollá redukált
formája, valamint a piridoxamin, amelyben aminometil-csoport a reakciókban résztvevı
funkciós csoport. Mindhárom vegyület további fenolos hidroxil- ill. metilcsoport
helyettesítıket tartalmaz.
![Page 25: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/25.jpg)
125
NH3C
HO
CHO
CH2OH
NH3C
HO
CH2OH
CH2OH
NH3C
HO
CH2NH2
CH2OH
piridoxál piridoxin vagypiridoxol
piridoxamin
Koenzimjeként a 3-as helyen lévı hidroximetil-csoport alkoholos
hidroxilcsoportjának foszforilezett származéka, a piridoxál-foszfát szerepel.
NH3C
HO
CHO
CH2OH ATP
NH3C
HO
CHO
CH2 O P
OH
OH
O
koenzim forma: piridoxál-foszfát
Növényi magvakban fordul elı. Hiánybetegsége során, amely ritkán figyelhetı meg,
bırelváltozások, vérszegénység, gyengeség, idegrendszeri bántalmak léphetnek fel. A
szervezetnek általában kevés B6-vitaminra van szüksége, melyet a normális étrend többnyire
fedez, azonban bizonyos gyógyszerek szedése növelheti az igényt. Ilyen például a
tuberkulózis kezelésére használatos IZONIAZID, melynek szerkezete izonikotinsav-
hidrazid. A vegyület a piridoxál aldehidcsoportjával hidrazont képezve blokkolja a vitamint,
mely ebben a formában nem képes a megfelelı biokémiai folyamatokban részt venni.
Biokémiai reakciói során az aminosavak metabolizmusában vesz részt. A
transzaminálás során oxosavakból aminosavak keletkeznek, a bemutatott példában
glutaminsav és oxálecetsav reakciójában α-ketoglutársav és aszparaginsav keletkezik. A
folyamatban a glutaminsav az amindonor aminosav, az oxálecetsav pedig az akceptor. A
reakcióban a glutamin-aszparagin-transzamináz vagy aminotranszferáz enzim is részt vesz.
A glutaminsav (vagy ahogy a biokémia tankönyvekben a fiziológiás körülmények között
elıforduló anionos formáját helyesen emlegetik, a glutamát), mint az ammónia-asszimiláció
![Page 26: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/26.jpg)
126
terméke kulcsszerepet játszik a transzaminálásban. Legtöbbször, de nem mindig,
aminosav/ketosav párként a glutamát/α-oxoglutársav (vagy α-oxoglutarát; α-ketoglutarát)
pár az aminotranszferázok szubsztrátja. Ugyanígy szerepel az aszpartát (aszparaginsav
anionos formája) ill. az oxálacetát is ebben a rendszerben, valamint az alanin/piruvát
(piroszılısav anionos formája) is. Az ezekhez az oxosav/aminosav párokhoz kapcsolódó
enzimek fontosak a klinikai diagnosztikában. Ilyenek a humán megbetegedésekben jellemzı
mértékő szérum glutamát-oxálacetát transzamináz (SGOT) és a szérum glutamát-piruvát
transzamináz (SGPT) aktivitások. Ezek az enzimek, melyek nagy mennyiségben
megtalálhatók a szív és a máj szöveteiben, a sejtek sérülése esetén, melyeket pl. a
miokardiális infarktus ill. a fertızı májgyulladás, esetleg más szerv kóros állapota okoz,
felszabadulnak a sejtbıl. Ezen enzimek aktivitásának mérése a vér szérumban
felhasználható egyrészt a diagnózis felállításában, másfelıl pedig a beteg kezelés hatására
történı reagálásának nyomon követésére is.
COOH
CH2
CH2
CH
COOH
NH2
COOH
CH2
C
COOH
O+
COOH
CH2
CH2
C
COOH
O
+
COOH
CH2
COOH
CH NH2
glutamin-aszparagin- -transzamináz
glutaminsav(donor aminosav)
oxálecetsav (akceptor)
α−keto-glutársav aszparaginsav
A következı katalizált reakció, a dekarboxilezés során aminosavakból aminok,
mégpedig un. biogén aminok keletkeznek, melyeknek a szervezet mőködésében igen fontos
szerepük van. A glutaminsav ezen az úton alakul át γ-aminovajsavvá a glutamin-
dekarboxiláz enzim közremőködésével, mely aminovegyületet az angol elnevezése (γγγγ-
aminobutyric acid) alapján GABA rövidítéssel használnak. A GABA rendkívül fontos idegi
ingerületátvivı anyagként mőködik a szervezetben. Ebbe a folyamatba avatkozik be pl. a
gyilkos galóca a mérgezés során.
![Page 27: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/27.jpg)
127
COOH
CH2
CH2
CH
COOH
NH2
glutamin-dekarboxiláz
-CO2
COOH
CH2
CH2
CH
H
NH2
GABA
(γ-amino-vajsav)
Végül példaként megemlítjük az aminosavak izomerizációs ill. racemizációs
reakcióit is, melyekben e vitamincsoportnak szintén szerepe van. A reakciók részletes
mechanizmusát az 5.11. ábrán mutatjuk be. A piridoxál Schiff-bázist képez az apoenzim
lizin aminosavjának ω-aminocsoportjával, ily módon kötıdve az enzimhez. A lizin helyére
az átalakítandó aminosav addíciós-eliminációs reakcióval kerül át, szintén aldimint képezve.
Az intermediert stabilizálja a fenolos hidroxilcsoport segítségével kialakult hidrogénhíd
kötés. E forma stabilizálásában gyakran fémionok, pl. Al3+ és Cu2+ ionok is szerepet
játszanak. Ezután a molekula kétféle köztitermékké alakulhat, attól függıen, hogy milyen
folyamatot katalizál az összetett reakcióban résztvevı enzim. A protonálódott nitrogénatom
irányába történı elektronáramlás hatására megtörtént dekarboxilezést követı protonfelvétel
és az imin kötés hidrolízise a megfelelı biogén aminhoz vezet. Másfelıl a kiindulási
aminosav-piridoxál Schiff-bázis protonvesztéssel az ábrán látható kinoidális intermedierré
alakulhat át. Ekkor az aminosav α-szénatomja és az α-helyzető nitrogénatom között kettıs
kötés jön létre. Ez a planáris szerkezet sztereotóp felületként szerepel a következı proton-
felvétel során. A bekapcsolódó proton ugyanis a planáris struktúra két oldaláról közelítheti
meg a támadás helyét. Amennyiben az enzimkomplexben van kitüntetett támadási iránya a
reagensnek, esetünkben a hidrogénnek, úgy optikailag aktív aminosav keletkezik. Ha a
reakció egyforma valószínőséggel játszódik le a sík mindkét oldala irányából, akkor
racemizáció történik. Bár a piridoxál-foszfát ezekben a reakciókban koenzimként mőködik,
a reaktív forma mégsem az aldehid, hanem inkább az aldimin struktúra, amely a vitamin és
az átalakítandó aminosav között jön létre. Ha pl. az így keletkezett aldimin szén-nitrogén
kettıs kötését (C=N) nátrium-tetrahidrido-boráttal (NaBH4) redukáljuk, az irreverzibilis
változás következtében (eltőnik a kettıs kötéses planáris felület) a rendszer elveszti
aktivitását, és alkalmatlanná válik aminosavak átalakítására.
![Page 28: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/28.jpg)
128
apoenzim
NH
O
C
NCH
N
HO CH2OP
LIZIN
(L) R CH
NH3
COO
enzim-LysN
O CH2OP
CHN
CH COO
R
H
H
(Ad + E)
N
CHO
HO CH2OP
+ R CH2 NH2
(biogén amin)
H, H2O-CO2
(dekarboxilezés) -H
N
HO CH2OP
CH
H
α
(kinoidális intermedier)
N
HO CH2OP
CH
H
COO
H
R C
N
+ H
(izomerizáció v. racemizáció)
N
CHO
HO CH2OP
+ H2O
+ (D)- vagy racém aminosav
N
CR COO
5.11. Ábra.
A B6-vitamin szerepe aminosavak dekarboxilezésében és izomerizációjában.
A vitamin által katalizált reakciókba a transzaminálás is beletartozik. Ekkor a
piridoxamin forma játszik fontos szerepet, melyben az aminofunkció adja az oxosavval
történı kapcsolódás lehetıségét szintén imin formájában. Végeredményben ez a
vitamincsoport mintegy 60 specifikus reakció katalízisében vesz részt.
![Page 29: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/29.jpg)
129
5.3.3.6. Liponsav
Hidrogénezési, dehidrogénezési folyamatok koenzimje. Az apoenzimhez történı
kapcsolódása az oldalláncban elhelyezkedı karbonsav funkción keresztül történik lizin
aminocsoportjával savamid formájában (lipoxin). Az ábrán az oxidált és a redukált formáját
tüntettük fel.
S SCOOH COOH
SH SH
liponsav dihidro-liponsav
Az emberi szervezet, eltérıen a többi vitamintól képes szintetizálni. A máj és az
élesztı gazdag liponsavban, egyúttal néhány baktérium növekedési faktoraként is ismert.
Szerepét az α-ketosavak dekarboxilezésében (acetilcsoport átvitel) már a tiamin
tárgyalásakor bemutattuk.
5.3.3.7. Biotin
A vitamint H-vitaminnak is nevezik, biotinként mégis jobban ismert. Fıleg az
élesztıben és a májban fordul elı. Hiánya bırbetegséget okoz, ilyenkor gyulladásos pír lép
fel az egész testen (dermatitisz: bırgyulladás), valamint hámlás, szırkihullás és
körömsérülések is tapasztalhatók. Innen a H-vitamin név. Németül a bır ui. Haut.
Biciklusos vegyület, telített imidazol és telített tiofén kondenzációjával vezethetı le.
A győrőkapcsolat cisz-konfigurációjú, a sztereocentrumok 2S,3S,4R-konfigurációjúak.
Jobbra forgató, optikailag aktív molekula.
NHHN
S
O
H HH
COOH
1
2345
6
10
1'2'
3'
(+)-2S,3S,4R-biotin
![Page 30: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/30.jpg)
130
5.12. Ábra.
A biotin térbeli szerkezete.
A biotin a tojásfehérje egyik összetevıjével, az avidin nevő fehérjével komplexet
képez, így biológiailag inaktívvá válik: az avidin (mint bázikus protein) tehát erıs
antagonistája a biotinnak (amely karboxilcsoportot tartalmaz). Pl. a sok madártejfogyasztás
esetén biotinhiány léphet fel. A tojásfehérje leköti a biotint, azonban melegítés hatására,
amikor denaturálódás következik be, a vegyület újra szabad állapotba kerül. A biotin a
karboxilcsoportja segítségével protein lizin aminosav aminocsoportjához kötıdik peptid-
kötéssel, így a protein és a biotin proteidet alkot (lipoxin).
Biokémiai funkciója karboxilcsoport bevitele (CO2 beépítése), a reakciót a
biotinfüggı karboxiláz enzim katalizálja.
A reakció mechanizmusa során a biotin molekulán elıször karboxilátcsoport épül az
1'-helyzetbe (5.13. ábra). Ennek forrása a széndioxid felvételével keletkezı hidrokarbonát-
ion, valamint a folyamathoz adenozin-trifoszfát (ATP) is szükséges. A biotin 1'-helyzető
nitrogénatom szabad elektronpárja irányából elektronátmenet indul a hidrokarbonát-ion
karbonil szénatomja felé. Ebben a lépésben alakul ki a biotin-1-karboxilát, mely diacil-
aminként viselkedve erıs acilezıszer.
![Page 31: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/31.jpg)
131
NHHN
S
O
H HH
CO NH
Lys
protein
C
O
HO O
CO2
ATP O P
O
OH
OH + +
NHN
S
O
H HH
CO NH
Lys
protein
OOC
+ ADP + P
5.13. Ábra.
A biotin karboxilezése.
Ez utóbbi a megfelelı, koenzim-A-hoz kötött acilcsoporttal, az 5.14. ábrán R = H
esetén acetil-koenzim-A-val reagál oly módon, hogy az acilcsoporton protonvesztéssel
keletkezett karbanion nukleofil támadást intéz az N-karboxilát karbonil-helyettesítı
szénatomja ellen. A folyamat a transzkarboxiláz enzim katalízisével megy végbe, a
reakcióban pl. R = H esetén malonil-koenzim-A keletkezik. Ez utóbbi fontos szerepet játszik
a zsírsavak metabolizmusában. A bruttó reakció szabadenergiája, ∆Go: -2,1 kJ/mol.
![Page 32: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/32.jpg)
132
NHN
S
O
H HH
CO NH
Lys
protein
C
O
OR CH
CO S CoA
+
R CH
C
C
O O
O
S CoA + BIOTIN
(R=H, acetil-koenzim-A)
(R=H, malonil-koenzim-A)
transzkarboxiláz
5.14. Ábra.
Karboxilcsoport bevitele biotin segítségével.
Hasonló reakcióban az akceptor ketosav, így piroszılısav is lehet, ekkor oxálacetát
képzıdik.
CH3
C
COO
O + H2O + CO2 + ATPbiotin
COO
CH2
C
COO
O
piroszılısav oxálacetát
+ ADP + P + H
![Page 33: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/33.jpg)
133
5.3.3.8. Fólsav
B10-vitaminnak is nevezik. Három fı részbıl áll, a 2-amino-4-hidroxi-6-
metilpteridinbıl, p-aminobenzoesavból és L-glutaminsavból.
COOH
CH2
CH2
CH NH
COOH
C
O
NH CH2N
N
N
N NH2
OH
12
34
5
6
78
910
pteridin-komponensp-amino-benzoesavL-glutaminsav
fólsav
A természetben elıforduló fólsav nemcsak egy glutaminsavat tartalmaz, hanem
többet is. Ezek száma egymáshoz kapcsolódva 3-8 között van, vagy esetenként még több is.
A glutaminsavak nem a szokásos peptid-kötéssel kapcsolódnak egymáshoz, hanem az α-
aminocsoport és a γ-karbonsav funkció között jön létre savamid-kötés. Ez a szerkezet
valószínőleg azt a célt szolgálja, hogy a fólsav a sejtben maradhasson, miután a sejtbıl csak
a fólsav monoglutamát formája képes kijutni.
Koenzim formája a tetrahidrofólsav (H4F). A koenzim két lépésben alakul ki (5.15.
ábra): a folát-reduktáz enzim elıször a fólsavat NADPH koenzim közremőködésével
dihidrofólsavvá (H2F) alakítja, amely egy további redukciós lépésben alakul át a
koenzimmé. Ebben a származékában a pteridin szerkezeti egység pirazingyőrője telített
formában létezik.
Növényi levelekbıl izolálható. Jelentıs mennyisége található az élesztıben, májban
és a vesében. Baktériumok növekedéséhez szükséges, ezért baktériumok specifikus
növekedési faktorának tekinthetı. Erre vezethetı vissza, hogy pl. a baktériumellenes hatású
szulfonamidok, melyek a p-aminobenzamid résznek bioizosztér analogonjaiként léphetnek
fel, gátolják a baktériumok növekedését és reprodukcióját. Voltaképpen a fólsav
bioszintézise során a szulfonamid a p-aminobenzamid szerkezeti egység helyébe épül be,
amely így már nem képes kifejteni a baktériumok fejlıdésében egyébként fontos szerepét.
![Page 34: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/34.jpg)
134
COOH
CH2
CH2
CH NH
COOH
C
O
NH CH2N
N
N
N NH2
OH
12
34
5
6
78
910
pteridin-komponensp-amino-benzoesavL-glutaminsav
folát-reduktáz
(NADPH)
COOH
CH2
CH2
CH NH
COOH
C
O
NH CH2N
N
N
N NH2
OH
HH
H
dihidro-fólsav (H2F)
N
N
N
N NH2
OH
HH
H
H
CH2NH
O
C
COOH
NHH C
CH2
CH2
COOH
H
tetrahidro-fólsav (H4F)
5.15. Ábra.
A tetrahidrofólsav kialakulása.
Központi biokémiai funkciója egy szénegység átvitele (5.16. ábra). A folyamat során
hangyasav, ATP és tetrahidrofólsav enzimkatalizált reakciójában elıször a 10-es helyzető
nitrogénen formilezett származék keletkezik (N10-formil-H4F). A formilcsoportnak a
pteridingyőrő 5-ös nitrogénjére történı győrőzárásakor a formil-vegyület 5 tagú, kondenzált
győrőt alakít ki a pteridin-részhez kapcsolódva. Ez az N5,10-meteniltetrahidrofólsav. Az
N5,10-metenil-H4F a továbbiakban elıször metilén-származékká redukálódik a NADPH
![Page 35: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/35.jpg)
135
koenzim segítségével. Az így keletkezett fólsav-származék metiléncsoport átvitelében
játszik szerepet. További hasonló (NADPH) redukció győrőfelnyílással a pteridingyőrő 5-ös
nitrogénjén metilcsoporttal szubsztituált tetrahidrofólsavhoz vezet (N5-metil-H4F), melynek
a metilcsoport szállításában van jelentısége.
H4F + ATP + HCOOHszintetáz
C
O
N
C
CH2
O H
NH
NH
NH
N NH2
O
L-Glu10
+ ADP +
+ Pi
N10-formil-H4F
C
O
N CH2N
NH
NH
N NH2
OCH
L-Glu10
5
N5,10-metenil-H4F
N CH2N
NH
NH
N NH2
OCH2
NADPH
NADPH
N CH2N
NH
NH
N NH2
OH
CH3
N5-metil-H4F
5.16. Ábra.
Az N5-metiltetrahidrofólsav bioszintézise.
Metiléncsoport átvitelére a glicinbıl történı szerin-bioszintézist említhetjük (5.17.
ábra). A piridoxál-foszfáthoz Schiff-bázis formájában kapcsolódott glicin az N5,10-metilén-
H4F és szerin-hidroximetil-transzferáz enzim reakciója hatására átalakul, hidroximetil-
csoport épül be a szerin α-szénatomjára A következı hidrolitikus lépésben a szerin és a
piridoxál-foszfát szabaddá válik.
![Page 36: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/36.jpg)
136
H2N CH2 COOH
Gly
+ piridoxál-foszfát
NH
HO CH2OP
CH
N5,10-metilén-H4Fszerin-hidroximetil-transzferáz
N
HO CH2OP
CH
H
H2O
HOOC CH
NH2
CH2OH
Ser
+ piridoxál-foszfát
N
CH
COO
N
CHOOC CH2 OH
5.17. Ábra.
Glicin átalakulása szerinné.
A metilcsoport átvitelére példa a nukleinsavak körében a dezoxiuridilsav uracil
bázisának metilezése az 5-ös helyzetben, mely reakció során dezoxitimidilsav keletkezik,
valamint az aminosavak bioszintézisénél a homocisztein metioninná történı alakítása:
HOOC CH
NH2
CH2 CH2 SH
homocisztein
HOOC CH
NH2
CH2 CH2 S CH3
metionin
B12
Mindkét esetben a metilcsoport átvitelében az N5-metiltetrahidrofólsav játszik
jelentıs szerepet.
![Page 37: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/37.jpg)
137
5.3.3.9. B12-vitamin
Szerkezete hasonlóságot mutat a porfirinvázzal (5.18. ábra).
N
N
N
N Me
Me
MeH2N
O
H
H2N
OMe
Me
HH2N
O H
NH
O
O
H
Me
Co
P
O
O
N
N
Me
OO
HO
CH2OH
H
Me
Me
MeH
NH2
O
H
NH2
O
H
NH2
O
Me
CN
5,6-dimetil-benzimidazol
α-ribofuranozid
korrin-váz
5.18. Ábra.
A B12-vitamin szerkezete.
Központi részét négy pirrolgyőrőbıl álló rendszer képezi, mely azonban a
porfirinváztól eltérıen nem alkot delokalizált planáris struktúrát. Ez a korrinváz. Központi
atomja a kobalt, amely heterociklusos bázishoz, az 5,6-dimetilbenzimidazolhoz kötıdik. A
hatodik koordinációs kötést a cianidion foglalja el, ez azonban az izolálás során került oda.
Ezen a részen a vitamin a szövetekben vizet (akvakobalamin), vagy hidroxidiont
(hidroxokobalamin) tartalmaz. Szerkezetét totálszintézis segítségével állapították meg.
Koenzimjében a cianocsoport helyett adenozin ribofuranóz molekulájának 5'-helyzető
szénatomja kapcsolódik a kobalthoz.
![Page 38: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/38.jpg)
138
Állati szervezetekben, fıleg a májban, húsban, tojásban és tejben, valamint
mikroorganizmusokban található. Csak mikroorganizmusok szintetizálják. Növényekben
nem fordul elı, amire ügyelniük kell a vegetáriánusoknak. Hiánya vészes vérszegénységet
okoz. Felszívódása a gyomor nyálkahártyája segítségével történik, ez glikoproteint választ ki
("intrinsic factor"), amely megköti a vitamint és megvédi az elbomlástól. Éppen ezért
hiányát a felszívódás zavarai is okozhatják. A vérben a transzkobalamin nevő speciális
fehérjéhez kötıdik, és a szervezet a májban tárolja.
Biokémiai szerepe a metabolizmusban sokrétő. Részt vesz átrendezıdésekben
(mutázok), kötések hasításában, szén-szén kötés hasításában, pl.:
H3C C
CO
COO
H
SCoA
CH2 CH2
COO
CO SCoA
szukcinil-koenzim-A L-metil-malonil-koenzim-A
Szén-nitrogén-kötés hasításában, pl. a lizin metabolizmusában:
CH2CH2CH2CH2
NH2
CH
NH2
COOHD-α−lizin-mutáz
CH3 CH
NH2
CH2CH2 CH COOH
NH2
Koenzimként szerepet játszik metilcsoport aktiválásában, így a metildonor N5-metil-
tetrahidrofólsavval együtt a homocisztein metioninná történı átalakításában. A szén-oxigén
kötés hasításában is részt vesz, ez a folyamat tulajdonképpen átrendezıdésnek tekinthetı:
CH3 CH CH2
OH OH
diol-dehidráz CH3 CH2 CO
H
Szerepe van ezen kívől a ribonukleotidok dezoxiribonukleotidokká történı redukciós
átalakulásában is (ribonukleotid reduktáz).
![Page 39: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/39.jpg)
139
5.3.4. Zsírban oldódó vitaminok
A továbbiakban a zsíroldható vitaminok közül az E- és K-vitaminokat mutatjuk be,
az A- és D-vitaminok az elızı fejezetekben már ismertetésre kerültek.
5.3.4.1. Az E-vitamin
Az E-vitamin, más néven α-tokoferol, fenolos hidroxilcsoporttal és
metilcsoportokkal helyettesített benzopirángyőrőt, valamint alifás, apoláris és így hidrofób,
vagyis lipofil oldalláncot tartalmaz. Az oldalláncban az aszimmetrikus szénatomok (R)-
konfigurációjúak. Növényi olajokban (pl. búzacsíraolajban) fordul elı.
O
CH3
H3C
HO
CH3
CH3
(CH2)3 CH
CH3
(CH2)3 CH
CH3
(CH2)3 CH
CH3
CH3
R
R R
1
234
56
7
8
benzopiránα-tokoferol (α-TH)
E-vitamin:
Hiánya jellegzetes tüneteket okozhat a reprodukciós képesség csökkenésében,
valamint izomsorvadás léphet fel. A hormontermelı mirigyek tevékenysége is kórosan
megváltozik. Természetes táplálkozás esetén azonban a vitaminhiány kialakulása
meglehetısen ritkán fordul elı.
Az α-tokoferolban a győrőn lévı metilcsoportok az 5-, 7- és 8-as helyzető
szénatomokhoz kapcsolódnak. Más tokoferolok is ismertek, így a β-tokoferol, melyben két
metilcsoport található az 5-ös és 8-as helyeken, a γ-tokoferol, melynek 7,8-dimetil-
szubsztituált benzopirán az alapváza. A δ-tokoferol csak egy metilcsoportot tartalmaz, a 8-as
helyen. Természetesen a 6-os helyzető fenolos hidroxilcsoport és a terpenoid jellegő
oldallánc mindegyik változatban megtalálható.
Erıs antioxidáns, képes szabad gyökök „megfogására”, azaz redukciójára. Ebben
jelentıs szerepe van a fenolos hidroxi-szubsztituensnek. A molekula tulajdonképpen
győrőbe zárt hidrokinonnak tekinthetı, és mint ezt az 5.19. ábrán látható részletes
![Page 40: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/40.jpg)
140
reakciómechanizmus is mutatja, a vegyület a szabad gyökök redukciója folyamán kinonná
oxidálódik.
O
CH3
H3C
HO
CH3
CH3
(CH2)3 CH
CH3
(CH2)3 CH
CH3
(CH2)3 CH
CH3
CH3
R
R R
1
234
56
7
8
benzopiránα-tokoferol (α-TH)
-H
O
CH3
H3C
O
CH3
CH3
R
α-TH(R=fenti oldallánc)
-H , -HO
CH3
H3C
O
CH3
R+H2O
O
CH3
H3C
O
CH3
OH
CH3
R
α-tokoferol-kinon
5.19. Ábra.
Az E-vitamin oxidációja αααα-tokoferol-kinonná.
A különbözı helyeken metilcsoportokkal helyettesített vegyületekben a metil-
helyettesítık a hidrokinonnak megfelelı forma elektródpotenciálját befolyásolják, amely
hatással van az illetı tokoferol-származék redukciós készségére.
A reakció során elsı lépésben az α-tokoferol (α-TH) hidrogénatomot veszít, mely
lezárhatja egy szabad gyök lánc végét, pl. peroxidgyököt hidroperoxid-csoporttá alakítva. Az
![Page 41: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/41.jpg)
141
így keletkezett tokoferol-gyök ezután újabb hidrogénatomot és protont veszítve vízzel
reagál. Az aromás rendszer megbomlik, a benzopirángyőrő felnyílik és kialakul a stabilis α-
tokoferol-kinon. Ez az útja annak, hogy az elsı lépésben keletkezett tokoferol-gyök
stabilizálódhat.
A vegyületnek fontos szerepe van többszörösen telítetlen zsírsavak peroxidációjának
gátlásában. Ismeretes, hogy a membrán lipidek részét alkotó többszörösen telítetlen
zsírsavak kettıs kötései között metiléncsoportok találhatók. A következı ábrán a lipidnek
ezt a kis részletét rajzoltuk fel, ahol L a lipidet jelenti, vagyis az LH képlettel azt a hidrogént
is jelöljük, amely gyökösen lehasadhat az oxidációs folyamat során. A lipid-peroxidok újabb
lipidekkel reagálva lipidgyököket hozhatnak létre. Mind ez utóbbiak, mind pedig a
peroxidgyökök az α-tokoferollal történı reakcióban semleges molekulákká alakulnak:
H H
LH (L=lipid)
LOO + LHL
LOOH
LOO + α−ΤΗ LOOH + α−Τ
L + α−ΤΗ LH + α−Τ
A fenti ábrán vázoltuk fel a folyamatot, melynek során a keletkezett tokoferolgyökök
az elıbbi mechanizmus szerint kinonná stabilizálódnak. Az emellett keletkezı hidroperoxid-
csoport hidroxilcsoporttá történı redukcióját a glutation végzi glutation-peroxidáz enzim
katalízisével, így a láncok lezáródhatnak. (Megjegyezzük, hogy hasonló hatású a szelén is.)
5.3.4.2. K-vitaminok
A K1-vitamin vagy fillokinon növényekben (spenótban, káposztában, általában a zöld
levelekben) található:
![Page 42: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/42.jpg)
142
O
O
( CH2CH2 CH
CH3
CH2)3 H
K1-vitamin: fillokinon
2-metil-1,4-naftokinon
CH2
Fı része 2-metil-1,4-naftokinon, melyhez apoláris oldallánc kapcsolódik egy
telítetlen kötéssel, amely egy izoprén egység része. A K2-vitamin, más néven menakinon,
mely a bélben, illetve baktériumokban található, hasonló szerkezető. Ekkor azonban a
naftokinon-győrőhöz kapcsolódó oldallánc izoprén-egységekbıl áll.
O
O
)n
n=6-9
K2-vitamin: menakinon
CH2 CH C
CH3
CH2 H(
Az apoláris oldallánc biztosítja a vegyületek zsíroldhatóságát. A K-vitamin
szükséges faktora a véralvadásnak, illetve néhány faktorának (II, VII—X), és hiánya
vérzékenységet okoz. Bizonyos antibiotikumok hatására mennyiségük csökkenhet. Ilyenkor
csökkenhet a véralvadáshoz szükséges idıtartam. Éppen ezért e gyógyszerek szedésénél erre
ügyelni kell.
Szerepére az 5.20. ábrán bemutatott folyamat írható fel.
![Page 43: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/43.jpg)
143
protein
CH2
CH2
COO
+
OH
OH
R
KH2(R=apoláris oldallánc)
O2protein
CH2
CH2
COO
CH2
CH
COO
protein + H2O +
+
O
O
O
R
K-vitamin epoxid
γ-glutamil-karboxiláz
CO2
protein
CH2
CH COO
COO
a Ca2+ ionkötı oldala
5.20. Ábra.
A Ca2+
kötı oldal kialakulása K-vitamin segítségével.
A protrombin nevő fehérje N-terminális aminocsoportja mellett glutaminsav
található. A K-vitamin elısegíti ennek acilezését oly módon, hogy a reakció
eredményeképpen a protrombin Ca2+ iont köthessen meg. Ez az elıfeltétele a protrombin →
trombin átmenetnek. Ezt követi a fibrinogén fibrinné történı átalakulása és megkezdıdhet a
vérlemezkék kicsapódása, a véralvadás folyamata. Az itt leírt igen vázlatos folyamatot a
következı reakciók indítják meg. A K-vitamin elıször a NADH koenzim segítségével a
redukált származékává (KH2) alakul. Ezután a protein-glutaminsavnak a karboxilcsoporttal
szomszédos szénatomjáról a K-vitamin redukált formájával (KH2) történt reakciójában és
oxigén felhasználásával protonvesztéssel karbanion keletkezik, valamint a K-vitamin
epoxidja. Az így keletkezett karbanion széndioxiddal a γ-glutamil-karboxiláz enzim
![Page 44: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/44.jpg)
144
katalizálta reakcióban alakul át olyan származékká, mely már két ionizált karboxilcsoportot
tartalmaz. Ez a szerkezeti részlet már alkalmas kálciumion megkötésére, ezen az úton alakul
ki a Ca2+ ion kötı oldala.
5.3.5. Vitaminszerő anyagok: az ubikinon
Ebbe a csoportba sorolhatók a már érintılegesen tárgyalt inozit, kolin, karnitin (a
zsírsav transzportját segítı enzim része), „p-aminobenzoát” és ubikinon. Közülük az
ubikinont tárgyaljuk. Ezt a kinonokhoz tartozó vitaminnak is tekinthetı vegyületet a
mitokondrium tartalmazza:
CH3O
CH3O
CH3
CH2
O
O
CH C
CH3
CH2 H)n(
A vegyület kinon, melyhez izoprenoid típusú oldallánc kapcsolódik. Baktériumokban
az ubikinon 6 izoprénegységet tartalmaz (n=6), míg állati szövetekben n=10, vagyis az
oldallánc tíz izoprén egységbıl áll, ez utóbbit nevezik néha koenzim-Q10-nek vagy Q10-nek.
Ez a vegyület is zsíroldható, az apoláris oldalláncának köszönhetıen.
Fontos szerepe van a sejtlégzésben és az elektron-transzportban. Ennek folyamán az
ubikinon elıször elektron-felvételével gyökanionná alakul, melyet szabad gyök
intermediernek neveznek, majd ez utóbbi protont vesz fel. Ez a lépés az un. protonált szabad
gyökhöz vezet. Ezt újra egy elektron, majd egy proton felvétele követi, melynek során az
ubikinon redukált, hidrokinon formája keletkezik (5.21. ábra).
![Page 45: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/45.jpg)
145
R R
RR
O
O
+ eR R
RR
O
O
szabad gyök intermedier
+ HR R
RR
O
OH
protonált szabadgyök
+ e
R
OH
R
R
O
R
+ H
OH
R
R
OH
R
R
hidrokinon
1 1 1
1
2
3
4 2
3
2 4
3
4
1
2 2
3
4
3
4
R1=R2= CH3O,
R3= CH3,
R4= izoprenoid oldallánc
5.21. Ábra.
Az ubikinon redukciójának mechanizmusa.
Az oxidációs-redukciós folyamatokban újabb kutatások eredményei szerint
szemikinon intermedier is jelentıs szerepet játszik.
O
CH3O CH3
R
OH
CH3O
szemikinon intermedier
R = a fenti oldallánc
Az ubikinon egy- és kételektronos reakciókban vesz részt. Egyelektronos
folyamatban a szemikinon keletkezik. Reakcióiban jelentıs szerepe van a citokrómoknak.
Végeredményben megfelelı közbensı struktúrát jelent a két elektront szállító flavin-
koenzim és az egy elektront hordozó citokrómok számára.
![Page 46: enzimek, koenzimek, vitaminok](https://reader033.fdocument.pub/reader033/viewer/2022050804/5490f606b47959072a8b4f1e/html5/thumbnails/46.jpg)
146