|
|
Основы биохимии. Том 2ой. пируват 4- НСОа + АТР->- оксалоацетат 4- ADP + Рг ацетнл-СоА 1 1 В животной клетке этот фермент (мол. масса 600000) находится только в митохондриях; фермент состоит из четырех субъединиц, к каждой из которых пептидной связью, образуемой с ?-ами- 14. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. I 583 ногруппой остатка лизина, присоединена молекула биотина. Каждая субъединица содержит также один прочно связанный двухза-рядный катион: ??2+— для фермента дрожжей, Мп2+ —для фермента печени крыс. Эти свойства присущи всем главным фиксирующим С02 ферментам животных клеток. Биотин присоединяется к уже сформированному холоферменту при участии особого фермента, катализирующего последовательность ? + АТР ч—*· ?—AMP + РРг ?—AMP + биотин < > биотинил—? -(- AMP где в качестве промежуточного продукта, вероятно, образуется фосфоамид аденилата и специфического остатка лизина. Исключительно низкая /С„иотин (70 нмоль/л) находится в соответствии с ничтожными пищевыми потребностями в этом витамине. Фиксация С02 происходит в две стадии: Е—биотин + АТР + НСОз" ч—*¦ Е— биогин~ОЭ2 4- ADP + Рг (1) ?—биотин~СОа + пируват ; t ?—биотин -f- оксалоацетат (2) Структура соединения биотин—СОг такова: О II ?? ?—СОО ~ О - II белок -NH—C-iCH^-k^/J Г-Ы-карбоксибиогпинилфермент AG° для гидролиза карбоксибиотинового комплекса составляет около —4 700 кал/моль; в связи с этим данный комплекс может служить в качестве эффективного карбоксилирующего агента. Наиболее характерной чертой «пнруваткарбокснлазы является абсолютная потребность в ацетил-СоА; в отсутствие этого положительного эффектора фермент не способен катализировать фиксацию С02 на биотине. Если фиксация С02 на связанном с белком биотине протекает в отсутствие пирувата и фермент затем освобождается от ацетил-СоА, то последующий перенос С02 на пируват все еще может происходить. Однако роль пирувата в процессе синтеза оксалоацетата не ограничивается его участием в качестве субстрата реакции — пируват также ускоряет каталитический процесс в стадии карбоксилировання биотина. Фермент, возможно, обладает специфическими центрами связывания для СоА-произ-водных жирных кислот с более длинной цепью, которые также выполняют роль положительных эффекторов. Аспартат — сильный отрицательный эффектор некоторых микробиальных пируваткар-боксилаз. 584 III. метаболизм В растениях и микроорганизмах содержится фосфоенолпиру-ваткарбоксилаза, катализирующая реакцию фосфоенолпируват + С02 4- Н20 -»¦ оксалоацетат -(- Pj Фермент из Е. coli оказался тетрамером из субъединиц с мол. массой по 100 000 у характеризуется сигмоидной кривой для зависимости скорости реакции от концентрации фосфоенолпирувата. Однако в присутствии ацетил-СоА или фруктозодифосфата эта зависимость изображается гиперболической (уменьшение К.™^"" и увеличение Углах)- Этот фермент также заметно ннгибируется ас-партатом и стимулируется NADH. Вместе с тем другой фермент, фосфоенолпируват-карбоксифосфотрансфераза, присутствующий у Propionibacterium и Entamoeba histolytica, катализирует реакцию фосфоенолпируват + С02 -f- Pj < * оксалоацетат -J- РР; Этот фермент также представляет собой тетрамер из субъединиц с мол. массой по 100 000. 14.5.1. Метаболизм промежуточных продуктов в цикле лимонной кислоты 14.5.1.1. Образование фосфоенолпирувата Существуют обстоятельства, при которых промежуточные продукты цикла лимонной кислоты и другие соединения, способные превращаться в эти продукты, направляются на синтез глюкозы путем обращения гликолитической последовательности. Однако, как ранее указывалось (рис. 14.2 и разд. 14.4.2), этот процесс жестко лимитирован в связи с исключительно низкой скоростью обратной пируваткиназной реакции. Обходный путь, минующий этот заблокированный участок, обеспечивается действием фосфое-нолпируваткарбоксикиназы (мол. масса 75000), которая катализирует реакцию оксалоацетат -f- GTP (или ITP) -*¦ фосфоенолпир\ ват 4- GDP (или ШР) + COs /^оксалоацетат составляет ~2 мкмоль/л; АС7°=—4 000 кал/моль. Фос-фоенолпируваткарбоксикиназа локализуется преимущественно в цитозоле, хотя небольшие количества фермента найдены и в митохондриях печени большинства видов животных. Только для печени кролика активности фермента в митохондриях и цитозоле сравнимы. Особые функции этих двух форм не известны, но это различные белки; митохондриальный фермент дает лишь слабую перекрестную реакцию с антителами к ферменту цитозоля. GTP для реакции должен поставляться митохондриями. Он может возникать либо при окислении ?-кетоглутарата (гл. 12), либо под действием нуклеозид-дифосфаткиназы (гл. 12): АТР + GDP -?—+ GTP + ADP 14. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. I 5R5 Мощность фермента, измеренная в клетках, производящих максимальное количество глюкозы, достаточна для обеспечения потребности этого процесса в GTP. Тропические злаки, равно как и некоторые микроорганизмы (Propionibacte-rium shermani и амеба Entamoeba histolytica), приобрели способность к интересному другому решению этой проблемы, а именно у них имеется фермент пиру-ватортофосфат—дикиназа. которая катализирует суммарную реакцию MgATP2" + Р?~ + пируват- ?—*¦ фосфоенолпируват3" + MgPP?~ + AMP3- + 2Н+ Keq для реакции в том ее виде, как она записана, составляет Ю-5, что должне» было бы оказаться неблагоприятным; но реакция в этом случае идет в нужном направлении благодаря забуфериванию двух протонов и становится необратимой, если РР; гидролизуется неорганической пирофосфатазой (РР( —2—»- 2Pj). Механизм, по-видимому, таков (Е — фермент): ??? ?? ? + AMPPP ->- E~PP + AMP ? 7 ? ? E~PP-f Рг ->- E~P + PPf ? ? ?~? + пируват -»- ?-)-?—енолпнр\ват 14.5.1.2. Малик-фермент Этому ферменту одно время придавали большое значение в фиксации С02; малик-фермент катализирует реакцию: СО„ СООН + I сн, н+ нсн I ' + I С=0 -f NADPH ->-ь НСОН ¦+- NADP+ I I соон соон По способу своего функционирования он аналогичен изо-цитратдегидрогеназе и подобно ей нуждается в Мп2+. Однако, в связи с тем что малик-фермент действует как механизм для генерации NADPH, его роль в метаболизме, вероятно, обратна той, которую играет изоцитратдегидрогеназа. Малик-фермент найден в цитозоле клеток печени и жировой ткани, но присутствует также в митохондриях сердца, мозга и коры надпочечников. Митохондрн-альный фермент и фермент цитозоля — это различные белки. Ферменту митохондрий свойственна положительная кооператив-ность в отношении малата, т. е. сигмондная кривая скорости реакции, в то время как для фермента цитозоля характерна гиперболическая кривая. Добавление к митохондрнальному ферменту сукцината в той же концентрации, как в митохондриях, снимает кооперативность, что проявляется в смене снгмоидной кривой, характеризующей кинетику кооперативного процесса, гиперболой; 4—1358 S8G III. МЕТАБОЛИЗМ Рис. 14.6. Кинетика малик-фермента. / — фермент цитозоля; 2 — фермент митохондрий; 3 — фермент митохондрий в присутствии сукцината. [малат] такой характер кривой объясняется, вероятно, тем, что все места связывания эффекторов заполнены при этой концентрации сукцината так, что Vmax достигается при очень низких значениях [малата] (рис. 14.6). В митохондриях животных клеток имеется еще один фермент, синтезирующий малат, который утилизирует NAD+, а не NADP+. В отличие от малик-фермента этот фермент не способен декарбок-силировать оксалоацетат при рН 5 в отсутствие пнрндиннуклеоти-да. Роль этого фермента неизвестна. 14.5.1.3. АТР-цитрат-лиаза В цитозоле клеток печени и жировой ткани АТР-цитрат-лиаза тетрамер из идентичных субъединиц (мол. масса 110 000) катализирует реакцию цитрат -f- АТР -f- СоА -*¦ ацетил-СоА + оксалоацетат -f- ADP + P^ Практически одна молекула АТР расходуется на молекулу цитрата для обращения результатов действия цитратсинтазы в митохондриях. Начальная стадия процесса, по-видимому, заключается в реакции АТР с карбоксильной группой фермента с образованием ферм ~ Р. В экспериментальных условиях реакция может происходить в отсутствие АТР, если субстратом служат цитрилфосфат или цитрил-СоА. На основании вышеизложенного сложная реакция, катализируемая АТР-цитрат-лиазой, может быть представлена в виде нескольких последовательных стадий (Е = фермент): ? + АТР <—*¦ Е~Р + ADP Е~-Р -\- цитрат ( > Е-·-цигроил^-Р ? ¦ · ¦ цитроил~-Р < >. Е~цитрат -\- Pt Е~цитрат-f-СоА < > Е-·-цитроил~СоА ? ¦ - ¦ цитроил~СоА < > ? -f- ацетил-СоА -f- оксалоацетат 14. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. I 547 Хотя эта реакция и снабжает цитозоль оксалоацетатом, ее основная функция заключается в генерации ацетил-СоА для синтеза жирных кислот (разд. 14.6.1). У многих бактерий имеется фермент цитрат-лиаза, который катализирует суммарную реакцию цитрат -»¦ ацетат + оксалоацетат Наиболее изучен фермент из Klebsiella pneumoniae. Это гексамер, построенный из: трех различных субъединиц (?,?,?)6· ?-Цепь (мол. масса 11 ООО) ковалентно соединена с дефосфо-СоА эфирной связью между гидроксилом серина и б'-фосфатом-адениловой части молекулы кофермента; между сульфгидрильной группой дефосфо-СоА и ацетатом возникает тиоэфирная связь (установлено при изучении изолированного фермента). Отсюда следует, что ?-цепь относится к ацил-переносяшим белкам (разд. 17.6.1.). ?-Цепь катализирует реакцию ацетил—переносчик -f- цитрат ->- цитрил—переносчик -|- ацетат а ?-цепь катализирует другую реакцию: цитроил—переносчик -*¦ ацетил—переносчик + оксалоацетат Таким образом, цитрат-лиаза напоминает различные биотинсодержащие ферменты, включающие также один белок-переносчик, который служит субстратом для-последующих реакций, катализируемых парой прочно связанных ферментов, а именно ацетил-СоА—карбоксилазой (разд. 17.6.1) и метилмалонил-СоА—карб-оксилтрансферазой (разд. 14.9.3). 14.6. Глюконеогенез 14.6.1. Путь образования глюкозы из молочной кислоты Впервые предположение об обратимости гликолиза было высказано в связи с наблюдением, что молочная кислота, образовавшаяся из гликогена при сокращении изолированной мышцы в анаэробных условиях, медленно исчезает после введен |
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 |
Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb) |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [обратная связь] |