Основы биохимии Том 1 - А. Ленинджер 1985

Биомолекулы
Витамины и микроэлементы: их роль в функционировании ферментов
В пище животных должны содержаться многочисленные неорганические вещества

Для нормального роста и выполнения биологических функций человеку и животным кроме витаминов необходим также целый ряд неорганических элементов. Эти элементы можно разделить на два класса: макроэлементы и микроэлементы. Макроэлементы, к которым относятся кальций, магний, натрий, калий, фосфор, сера и хлор, требуются организму в относительно больших количествах (порядка нескольких граммов в сутки). Часто они выполняют более чем одну функцию. Например, кальций служит структурным компонентом неорганического вещества костей гидроксиапатита, состав которого можно приблизительно описать формулой [Са₃ (РО₄)₂]₃. Вместе с тем ионы Са²⁺ играют роль очень важных регуляторов в цитозоле клетки, где их концентрация составляет менее 10^-6 М. Фосфор в форме фосфата представляет собой необходимый компонент внутриклеточной ATP-зависимой системы переноса энергии.

Более непосредственное отношение к действию ферментов имеют незаменимые микроэлементы (табл. 10-2 и 10-3), суточная потребность в которых не превышает нескольких миллиграммов или микрограммов, т.е. сопоставима с потребностью в витаминах. Известно, что в пище животных обязательно должно содержаться около 15 микроэлементов.

Большинство незаменимых микроэлементов служит в качестве кофакторов или простетических групп ферментов. При этом они выполняют какую-нибудь одну из трех (по меньшей мере) возможных функций. Во-первых, незаменимый микроэлемент сам по себе может обладать каталитической активностью по отношению к той или иной химической реакции, скорость которой в значительной степени возрастает в присутствии ферментного белка. Это особенно характерно для ионов железа и меди. Во-вторых, ион металла может образовать комплекс одновременно и с субстратом и с активным центром фермента, в результате оба они сближаются друг с другом и переходят в активную форму. Наконец, в-третьих, ион металла может играть роль мощного акцептора электронов на определенной стадии каталитического цикла. Ферменты, для активности которых необходимы ионы металлов, часто называются металлоферментами.

Таблица 10-2. Микроэлементы и их биологические функции

Таблица 10-3. Необходимые микроэлементы, биохимические функции которых точно еще не установлены