Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

при синтезе жирных кислот.

nadp+ +

соон

нсон I

носн I

нсон

нсон I

н2соро3н2

6-фОСфОГЛЮКОЦОВЧЯ

Кислота

nadph + н+ +

cooh

нсон I

с=о

нсон

I

нсон

I

н2соро3н2

з-кето-6-фосфо-глюконовая кислота

со2

+

сн2он

с=о I

нсон

I

неон I

HjCOPOaHg

D-рибоэо-3-фосфат

Взаимопревращения пентоз. Фосфопентозоизомераза катализирует взаимопревращение кетопентозных и альдопентозных форм —· реакцию формально близкую к действию гексозофосфатизомеразы (разд. 14.4.1) и фосфотриозоизомеразы (разд. 14.4.2). Продуктом реакции является тот рибозо-5-фосфат, который требуется для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Остальную часть превращений в этом «пути» составляет устройство для распределения рибозо-5-фосфата, который может образоваться либо в ходе указанных реакций, либо при распаде нуклеиновых кислот. Эта часть пути начинается с превращения фонда рибозо- и рибулозо-5-фос-фатов в ксилулозо-5-фосфат.

сн,он I

с=о

эп и мераза

носн : нсон н2сороэн2

D-ксилулозо-• 5-фосфагл

с=о I

нсон нсон

н2соро3н2

D-рибулоза.-5- фосфат

изомераза

сно I

неон I

неон I

нсон

н2соро3н2

D-pvi6o30-5-фосс)эат

Фосфопентозоэпимераза катализирует эпимеризацию у атома С-4; предполагают, что механизм реакции включает промежуточное образование 2:3-ендиола. Фермент из Е. coli состоит из трех идентичных субъединиц (мол. масса 35000).

Транскетолаза. о-Ксилулозо-5-фосфат служит источником активного гликолевого альдегида в транскетолазной реакции. Фер-

14. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. I

гоз

мент состоит из двух идентичных субъединиц, каждая с мол. массой по 70000, использует тиаминпирофосфат как кофермент, требует для своего действия Mg2+ и катализирует перенос двухугле-гюдного фрагмента от 2-кетосахара к атому С-1 различных аль-доз. Донорная кетоза должна обладать L-конфигурацией при С-3; -образующаяся кетоза имеет ту же конфигурацию. К числу наиболее важных реакций, катализируемых транскетолазой, относится реакция, в которой продуцируется семиуглеродный сахар седогеп-тулоза. «Активная гликольальдегидная» группа представляет собой ?,?-диоксиэтилтиаминпирофосфат — соединение, напоминающее «активный» ацетальдегид, образуемый в ходе окислительного декарбоксилирования пирувата (разд. 12.2.1); механизмы этих ре--акций подобны. При транскетолазной реакции не появляется свободный гликолевый альдегид, реакция легко обратима.

Гсн2он1

НОСН

iCH,OHi

II I

носн I

нсон I

н2соро3н2

D-псилулоэо-5-фосфат

СНО I

НСОН НСОН

НСОН I

НСОН

СНО НСОН

D-рибозо-5- фосфат

НгСОРОзНг HjCOPOjHj D-сеЭогсптулоэо- р-глиц.еральЭегио'-?-фосфат Э-фосфат

Трансальдолаза. Другой фермент этого ряда — трансальдола-за—катализирует перенос углеродных атомов 1, 2 и 3 от кетозо-¦фосфата на С-1 альдозофосфата. Три изофермента трансальдолазы •обнаружены у дрожжей (мол. масса 77 000, 68 000 и 64 000); каждый состоит из двух субъединиц.

сн,он|

С=0 I

,'НОСН

-t-

нсон

L___+V_---j

нсон ¦+ нсон

I

н2соро3н2

Д-сеЭогептулозо-1- фосфат

СНО ;

I

НСОН I

Н,СОР03Н2 0-глии.ерапьЗе-гиЭ-З-фосфагп

НСОН

Н2СОР03Н2 D-фруктоэо-6-фосфат

СНО

I

НСОН I

НСОН

D-эритрозо-4-фосфат

!Хотя реакция кажется подобной альдолазной реакции (разд. 14.4.2), свободный диоксиацетон или его фосфатный эфир

¦г*

604

III. МЕТАБОЛИЗМ

не могут служить субстратами и не появляются также в ходе реакции; фермент катализирует только реакции переноса, в ходе которых между карбонилом переносимого диоксиацетонового фрагмента и ?-аминогруппой лизинового остатка фермента образуется промежуточное шиффово основание. Подобным образом связывание субстрата происходит и при действии альдолазы (разд. 14.4.2), и считают, что трансальдолазная реакция идет точно таким же путем, за исключением неспособности инициироваться свободным ди-окси ацетоном.

Эритрозо-4-фосфат, возникающий под действием трансальдола-зы, может превращаться по нескольким известным метаболическим путям, один из которых заключается в присоединении двухугле-родного фрагмента в реакции, катализируемой транскетолазой, с образованием фруктозо-6-фосфата. У растений и микроорганизмов эритрозо-4-фосфат участвует также в синтезе фенилаланина (гл. 20).

j CH2OH j СНО

iii i

[С=0 ! НСОН

L1------' i

НОСН + НСОН

i i

НСОН НСОН

I i

Н2СОРОэН2 Н2С0Р03Н2

D-ксилулозо- D-эритрозо-

5-Сросфат 4-фосфат

Циклический характер фосфоглюконатного окислительного пути. Выше уже рассматривались все ферменты и промежуточные продукты, характерные для этого пути. Для его действия, однако, требуются еще четыре фермента, участвующих в гликолизе. Это фосфотриозоизомераза, катализирующая взаимопревращение гли-церальдегид-3-фосфата и диоксиацетонфосфата, альдолаза, катализирующая образование фруктозо-1,6-дифосфата из двух триозофос-фатов, фруктозо-1,6-дифосфатаза, гидролизующая фруктозо-1,6-ди-фоофат до фруктозо-6-фосфата, и глюкозофосфатизомераза, .превращающая фруктозо-6-фосфат в глюкозо-6-фоофат. Как известно, это те ферменты, которые участвуют в образовании гексоз из триоз путем обращения гликолитической последовательности.

Памятуя о всех написанных выше реакциях, можно реконструировать систему, в которую непрерывно поступает глюкоза и из которой выходит С02 в качестве единственного углеродного соединения. В этом можно убедиться путем рассмотрения ряда балансовых уравнений, представленных в табл. 14.3, которые в итоге

Гсн,он1

носн i

неон i

неон

i

неон I

н,соро3н,

Ю-фрукгтюао-Ь-фосфагп

сно i

нсон

н2соро3н2

D-ГлицеральВе-гиЭ-З-фосфат

14. метаболизм углеводов. I

605

описывают превращение 6 молей гексозофоофата в 5 молей гексо-зофоофата и 6 молей С02. Отметим, что единственная реакция, при которой выделяется С02, — это реакция окисления 6-фосфоглюко-новой кислоты.

На первый взгляд предлагаемое описание последовательности реакций кажется довольно трудным, но оно может стать более понятным, если принять во внимание следующие соображения. Действие фосфоглюконатного пути как окислительного механизма полностью завершается на стадиях 1 и 2, когда NADP+ восстанавливается и С02 выделяется. Окисление 6 молей гексозы в стадиях 1 и 2 приводит к отдаче 12 пар электронов NADP+, т. е. именно того количества, которое образуется при полном окислении 1 моля глюкозы до 6 молей С02. В результате стадии 2 остается 6 молей рибулозо-5-фосфата. Если он используется в процессе синтеза нуклеотидов и т. д., то должна лишь произойти его изомеризация в рибозо-5-фосфат. Однако если углеродные атомы 6 молей пентозы подвергаются перестройке с образованием 5 молей гексозы, то это, по крайней мере теоретически, есть следствие полного окисления одного из исходных 6 молей глюкозы. Такая трансформация углерода пентоз в гексозы начинается на стадиях 3 и 4, и в результате на балансе остаются 2 моля тетрозы и 2 моля пентозы. Стадия 5 приводит к получению из этих продуктов дополнительных 2 молей гексозы и 2 молей триозы. В стадиях 5—8 осуществляется превращение двух триоз в одну гексозу. В каждой серии реакций образующаяся гексоза представляет собой фрук-тозо-6-фосфат. Наконец, путем изомеризации последнего возникают 5 молей глюкозо-6-фосфата, который может вновь войти в последовательность со стадии I и т. д.

Попытки измерить относительные количества глюкозы, превратившейся через гликолитический и фосфоглюконатный пути, были основаны на том, что в последнем случае весь образуемый сначала С02 должен происходить только из С-1 глюкозы, в то время как при совместном действии гликолиза и цикла лимонной кислоты начальные скорости выделения 14С02 из 1-14С-глюкозы и 6-,4С-глю-козы не должны различаться. В поперечнополосатой мышце млекопитающих, по-видимому, не происходит прямого окисления глюкозы через фосфоглюконат, и катаболизм глюкозы идет целиком через гликолиз и цикл лимонной кислоты. В печени существенная часть (вероятно, 30% или более) С02, возникающего из глюкозы, образуется при действии фосфоглюконатного окислительного пути. В молочной железе, семенниках, жировой ткани, лейкоцитах и коре надпочечников млекопитающих даже более высокая доля глю-козного катаболизма происходит через окисление фосфоглюкона-та. Преимущества, которые организм получает в результате функционирования фосфоглюконатного пути, кроме образования пентоз для синтеза нуклеотидов, по-видимому, связаны с тем, что процесс

Таблица 14.S Реакции фосфоглюконатного окислительного пути

Стадия

Фермент

Реакция

Баланс углерода

1 Глкжозо-6-фосфат-де-гидрогеназа

2 Фосфоглюконатдегид-рогеназа

3 Пеитозоэпимераза Пентозоизомераза Транскетолаза

4 Трансальдолаза

5 Пентозоизомераза Транскетолаза

6 Триозоизомераза

7 Альдолаза

8 Фосфатаза

9 Гексозоизомераза

6 глюкозо-6-фосфат + 6NADP+ —? глкжонат + 6NADPH + 6Н+ 6 6-фосфоглюконат + 6 NADP+ — фосфат + 6NADPH + 6Н+. + 6С02

¦ 2 ксилулозо-5-фосфат -г 2 рибозо-5-фосфат • 2 рибозо-5-фосфат

G 6-фосфо-¦ 6 рибулозо-5-

2 глицеральдегид-3-¦*1ат + 2 фруктозо-6-

фосфат .

2 рибулозо-5-фосфат

2 рибуЛ03О-б-фОСфаТ-г*. ?????5?-^-???.?2 ксилулозо-5-фосфат + 2 рибозо-5-фосфат—*¦ 2 седогептулозо-7-фосфат + 2 глицеральдегид-3 фосфат

2 седогептулозо-7-фосфат + 2 фосфат—>¦ 2 эритрозо-4-фосф: фосфат

2 рибулозо-5-фосфат—»-2 ксилулозо-5-фосфат 2 ксилулозо-5-фосфат + 2 эритрозо-4-фосфат—*¦ —*¦ 2 глицеральдегид-З-фосфат + 2 фруктозо-6-фосфат

глицеральдегид-З-фосфат —*¦ диоксиацетонфосфат диоксиацетонфосфат —>- глицеральдегид-З-фосфат—*¦ фруктозо-1,6-дифосфат фруктозо-1,6-дифосфат—*¦ фруктозо-6-фосфат + + Pi

5 фруктозо-6-фосфат—>¦ 5 глюкозо-6-фосфат

6(6) -> 6(6)

6(6) -> 6(5) +6(1)

2(5) 2(5)

¦* 2(5) - 2(5)

2(5)+2(5) -» 2(7)+2(3)

2(7)+2(3)

2(5)

2(4)+2(6)

* 2(5)

2(5)+ 2(4) -> 2(3) +2(6)

-> (3)

(3)

(3) + (3) -„ (6)

(6) —* (6)

5(6) -> 5(6)

Суммарный процесс:

6 глкжозо-6-фосфат + 12NADP+—*¦ 5 глкжозо-6- 6(6) фосфат + 6С02 + 12NADPH + 12Н+ + Р<

5(6)+ 6(1)

14. метаболизм углеводов. I

607

не нуждается в дополнительной затрате АТР, не зависит от наличия четырехуглеродных дикарбоновых кислот цикла лимонной кис

страница 14
< 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]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(15.09.2019)