Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

лоты и, что, вероятно, наиболее важно, использует NADP+ в качестве единственного акцептора электронов. Как указано ранее (разд. 12.5), маловероятно, чтобы АТР могла эффективно образовываться путем митохондриального окисления NADPH, образующегося в цитоплазме. Большая часть генерированного в фосфоглю-конатном пути NADPH используется в качестве восстанавливающего агента, особенно при синтезе жирных кислот и стероидов. Это согласуется с распределением соответствующих ферментов в различных органах. Печень, молочная железа, семенники и кора надпочечников— места активного синтеза жирных кислот и/или синтеза стероидов, в то время как эти процессы не характерны для метаболизма поперечнополосатой мышцы ткани, где не обнаружено окисления фосфоглюконата.

Действие фосфоглюконатного пути, очевидно, зависит от наличия NADP+. В печени скорость процесса контролируется двумя путями. 1. Количество обеих дегидрогеназ резко уменьшается даже после краткого периода голодания и достигает прежнего уровня в течение нескольких часов после кормления. 2. Оба фермента чрезвычайно чувствительны к величине отношения [NADP+]/[NADPH]. При величине соотношения 0,02 их активность максимальна, при 0,01 она уменьшается на 90%.

Анаэробное происхождение рибозы. Как описано выше, окисление глюкозо-6-фосфата дает возможность для образования рибозы. Однако любая клетка, наделенная транскетолазой, трансаль-долазой, ферментами взаимопревращения пентоз и обычными ферментами гликолиза, может также производить рибозо-5-фосфат неокислительным путем, как это видно из следующих уравнений:

транс-

фруктозо-6-фосфат -f глицеральдегид-3-фосфат ->¦

КСТОЛЭЗЗ

->· эритрозо-4-фосфат + ксилуло2о-5-фос<3 ат (1)

транс-

фруктозо-6-фосфат 4- эритрозо-4-фосфат ->-

альдолаза

-»¦ глицеральдегид-3-фосфат -|- седогептулссо-7-ff осфат (2)

транс-

седогептулозо-7-фосфат -\- глицер?льдегид-3-фосфгт ->-

К6ТОЛ 333

-*¦ риСозо-5-фосфат + ксилулозо-5-фос(|:ат (3)

2 ксилулого-5-фосфат ->- 2 рибулозо-5-фосфат -»- 2 рибозо-5-фо:фат

—---—— (4)

2-фруктозо-6-фосфат + глицергльдегид-З-фосфат-->- 3 рибозо-5-фосфат

Величины относительных вкладов окислительного и неокислительного путей для итогового образования пентозы в животных тканях невыяснены.

.008

III. МЕТАБОЛИЗМ

Образование ?-дезоксирибозного компонента нуклеотидной -единицы ДНК происходит путем превращения соответствующих рибонуклеотидов; это изложено в гл. 24.

14.8.1. Метилглиоксалевый окольный путь

Метилглиоксаль был обнаружен в тканевых автолизатах полвека назад. Позднее было убедительно доказано широкое распространение глиоксалазы, катализирующей превращение метилгли-¦лксаля в лактат (13.5). Однако смысл этих данных оставался не-щонятным, поскольку источник метилглиоксаля не был выявлен. ;Это соединение приобрело новое значение в связи с описанием метилглиоксальсинтазы, изолированной из Е. coli и P. vulgaris. Катализируемая реакция такова:

СН-ОН СН3 I I

С=0 -> C=0 + Pj

СН20—Р03Н2 сно диоксиацетон- метилгли-фосфат оксаль

Фермент, димер из идентичных субъединиц (мол. масса 67 ООО) с Km от 0,2 до 0,5 ммоль/л, действует при физиологических концентрациях субстрата. Синтаза проявляет аллостерические свойства с субстратом, но только в присутствии ?,·, который при более высокой концентрации ведет себя как ингибитор, каковыми являются фосфоенолпируват, 3-фосфоглицерат и РР,-. Этот фермент и глиоксалаза могут образовать окольный путь, минующий идущие с доалым выходом АТР стадии гликолиза:

глюкоза+ 2АТР ->- фруктозо-1,6-дифосфат + 2ADP (1)

фруктозо-1,6-дифосфат ->¦ 2 диоксиацетонфосфат (2)

2 диоксиацетонфосфат -»- 2 метилглиоксаль -(- 2Рг (3)

2 метилглиоксаль ->¦ 2 лактат (4)

Хотя этот процесс и перекрывает возможности для образования АТР, он подготавливает углерод глюкозы для использования в синтезе жирных кислот, в цикле трикарбоновых кислот и в синтезе некоторых аминокислот. Наряду с этим путь образования метилглиоксаля мог бы служить в качестве приспособления для освобождения Рг при его дефиците, который может возникать вследствие накопления слишком больших количеств фруктозодифосфата. Биологическое распространение и метаболическая роль этого окольного пути нуждаются в исследовании.

14. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. I

60#

14.9. Некоторые альтернативные пути метаболизма углеводов в растениях и микроорганизмах

14.9.1. Путь глиоксиловой кислоты

Дополнительный путь для генерации дикарбоновых кислот функционирует ? растениях и микроорганизмах, ио не обнаружен в тканях животных. Этот путь становится возможным благодаря двум специфическим ферментам — изоцитрат* лиазе и малат-синтазе. В растениях эти ферменты связаны с субклеточными частицами, которые называются глиоксисомами. Изоцитрат-лиаза катализирует реакцию, обратную реакции альдольной конденсации:

СООН I

НОСН

соон

СН2 СНО

НССООН -я—*¦ I -f- ?

I сн, соон

сн,

2

соон

соон

изолимонная янтарная глиоксиловая кислота кислота кислота

Эта реакция не нуждается в дополнительной энергии в отличие от обсуждавшейся ранее (разд. 14.5.1) реакции при участии АТР-цитрат-лиазы, потому что продуктом реакции являются две кислоты, а не ацил-СоА. В противоположность бактериальной цитрат-лиазе (разд. 14.5.1) изоцитрат-лиаза не включает белок-перенос чик, и при ее действии не происходит образования промежуточного сукцинилфер* мента. У Е. coli, где изоцитрат-лиаза индуцируется при выращивании на ацетате, фосфоенолпируват служит как репрессором биосинтеза этого фермента, так и аллостерическим ингибитором уже существующего фермента. Малат-сиитаза кал тализирует конденсацию ацетил-СоА с глиоксилатом при образовании малата, т. е. реакцию, аналогичную образованию цитрата из оксалоацетата (разд. 12.2.2.):

СН3

СООН I

СНО сн,

С=0 + ?- v I + CoA-SH

I СООН НСОН

S—СоА I

СООН

ацетил-СоА глиоксило- яблочная вая кислота кислота

Во взаимодействии с описанными ранее ферментами цикла лимонной кислоты упомянутые два фермента обеспечивают чистый выход сукцината за счет конденсации ацетил-СоА с глиоксиловой кислотой (рис. 14.12). Суммарная реакция описывается следующим уравнением:

2 ацетил-Co \ -f NAD+ -»- янтарная кислота -f 2СоА -f NADH -f- ?+'

Образовавшийся сукцинат может подвергнуться превращениям в реакциях цикла лимонной кислоты до оксалоацетата, который затем может реагировать с ацетил-СоА. В другом варианте оксалоацетат может превратиться в фосфоенолпируват и далее в глюкозу. Таким образом, углерод ацетил-СоА, полученный при окислении жирных кислот (гл. 17), может быть утилизирован для синтеза углес*-

610

[II. МЕТАБОЛИЗМ

-ацетил-Co А

жирные кислоты -f-

оксалоацетат

изоцитрат

глюкозо-6-фосфат

V

глиоксилат-|-сикцинагп

+ 1

-ацетил-СоА f

k фумарат

фосфоенолпируват \

оксалоацетат /

.малат

Рис. 14.12. Глиоксилатный цикл. Окисление жнрных кислот дает ацетил-СоА, вступающий в цикл в двух точках. Каждый оборот цикла приводит к генерации одной молекулы сукцината. Последний может быть окислен до оксалоацетата в системе реакций цикла лимонной кислоты (рис. 12.1); оксалоацетат декарбокси-лируется и фосфорилируется до фосфоенолпирувата (разд. 14.5.1); последний превращается в глюкозо-6-фосфат путем обращения гликолитической последовательности (рис. 14.1). Следовательно, для образования двух молекул сукцината, дающих одну молекулу гексозы и две молекулы С02, требуется затрата четырех молекул ацетил-СоА. Прерывистая линия показывает ингибиторное влияние фосфоенолпирувата на функционирование изоцитрат-лиазы.

дов. Это превращение, не имеющее места у животных, может происходить у растений и различных микроорганизмов благодаря действию изоцитрат-лиазы и ма-лат-синтазы, отсутствующих в тканях животных. Главный контроль скорости этого процесса, по-видимому, осуществляется за счет [фосфоенолпирувата], поскольку это соединение является отрицательным эффектором изоцитрат-лиазы.

J4-9.2. Метаболизм ацетилфосфата у микроорганизмов

Большинство микроорганизмов, подобно клеткам животных, окисляет пируват до ацетил-СоА, который вступает в цикл лимонной кислоты. Альтернативным путем является фосфокластическое расщепление у Е. coli:

СН3СОСООН + Рг--* СН3СООР03Н2 + НСООН

пировиноград- ацетилфосфат муравьиная

ная кислота кислота

Ацетилфосфат под действием фосфотрансацетилазы может превращаться в аце-тил-СоА

ацетилфосфат + СоА \ >- ацетил-СоА -|- Рг

У некоторых микроорганизмов фосфатная группа ацетилфосфата может использоваться вместо АТР в процессе фосфорилирования различных гексоз.

14.9.3. Биосинтез пропионовой кислоты у микроорганизмов

У пропионовокислых бактерий исходным моментом в синтезе пропионовой кислоты является необычный перенос С02 от метилмалонил-СоА на пировино-градную кислоту, который катализируется биотинсодержащим ферментом, метил-

14. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. I

611

малонил-СоА—карббксилтрансферазой (мол. масса 790 000). Фермент включает полипептидные цепи трех типов, причем общее число их равняется шести. Кроме того, фермент содержит шесть эквивалентов либо ??2+, либо Со2+, либо обоих-вместе, что зависит от состава среды. Один из трех полипептидов содержит биотин, К1к обычно соединенный с ?-аминогруппой лизина. Как и у других ферментов1 этого типа, биотин служит здесь для акцептирования и переноса С02, и биотин-полипептид — субстрат для двух других белков, различающихся по своим фер>-ментным свойствам:

?

Е—биотип -f метилмалонил-Со К -> ?—биотип—С02-{-пропионил-СоА

II

?—биотин—С02 + пируват ->- ?—биотин -|- оксалоацетат

СН3 СООН

I I

с=о +сн3—сн

II

СООН СО—SCoA

пировино- метилмало-градная нил-СоА кислота

Образовавшийся оксалоацетат восстанавливается в сукцинат путем обращений обычных реакций цикла лимонной кислоты через малат и фумарат. Транстиоэсте-раза катализирует перенос СоА-фрагмента с пропионил-СоА на сукцинат, образуя свободный пропионат и сукцинил-СоА.

Конечная стадия этого процесса состоит в регенерации метилмалонил-СоА из1 сукцинил-СоА. Эта реакция катализируется метилмалонил-СоА-мутазой, коферментом которой служит дим

страница 15
< 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
(21.09.2019)