Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

ия в модифицирующих или же в ал-лостерических п,?нтрах отрицательного эффектора Mg2+-ATP4 , который является также субстратом; в результате увеличивается Кт для фруктозо-6-фосфата. При промежуточных ?[???] цитрат усиливает этот эффект АТР; стало быть, все более высокие концентрации обоих субстратов требуются, если реакция должна продолжаться. По-видимому, центр ингибирования может занимать или АТР, или цитрат. При любой концентрации отрицательного эффектора эти вызываемые АТР или цитратом воздействия ослабляются рядом (положительных эффекторов, а именно AMP, ADP и ?,; наиболее эффективен AMP. В отсутствие ингибирования, вызванного АТР, т. е. при низкой [АТР], положительные эффекторы неэффективны; предполагают, что они каким-то образом разряжают отрицательные эффекторы, возможно простой заменой. Связывание этих эффекторов свидетельствует о наличии той же кооперативное™, как и при связывании субстрата, т. е. связывание второй молекулы эффектора происходит быстрее, чем связывание первой, и т. д.

Мышечный и дрожжевой ферменты нуждаются в присутствии Кф или ??|. Последний снижает Km как для фруктозо-6-фосфата, так и для АТР. Совокупность этих эффектов К+ и NH4 может либо усилить, либо выключить действие фермента в пределах физиологических концентраций различных главных эффекторов, контролирующих его функцию.

Фосфофруктокиназа Entamoeba histolytica, называемая 6-фосфофруктокина-зой (РР,-), необычна в том отношении, что она использует неорганический пиро-фосфат, а не АТР в качестве донора фосфата:

фруктозо-6-фосфат-j-РРг < > фруктозо-1,6-дифо:фат + Рг Внутриклеточная концентрация РРг у этого организма составляет 0,18 ммоль/л,. т. е. значительно превышает K^i для этого фермента; поэтому реакция протекает со значительной скоростью.

Печень содержит две изоферментные формы фосфофруктокина-зы; минорная форма, очевидно, идентична с главенствующей формой мышечного фермента. Присутствует также небольшой полипептид, который активирует главный изофермент L.2, связываясь с его молекулой на каком-то ином участке, чем тот, на котором эффективен AMP. Будучи связанным таким образом, этот полипептид способствует увеличению устойчивости фермента к тепловой денатурации.

14.4.2.2. Фруктозо-1,6-дифосфатаза

Поскольку фосфофруктокиназиая реакция сопровождается изменением свободной энергии, AG° = —4 500 кал/моль, ее обращение

¦И. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. I

должно было бы потребовать введения не менее чем + 4 500 кал/моль; этот процесс поэтому практически необратим. Отсюда следует вывод, что это и есть пусковая стадия гликолиза. Бывают, однако, обстоятельства, при которых полное обращение гликолиза, т. е. обратное превращение лактата в глюкозу, приобретает особое значение в метаболизме. Один из ферментов, который создает такую возможность, — это фруктозо-1,6-дифосфатаза,. катализирующая реакцию

Mg2+

фруктоэо-1,6-дифосфат ¦ > фруктозо-6-фосфат + Рг Н2О

Фермент (мол. масса 130 000) представляет собой тетрамер,. построенный из четырех неидентичных субъединиц. Фруктозоди-фосфатаза находится в цитозоле, и очевидно, что ее конкуренция-с присутствующей там фосфофруктокиназой могла бы приводить к непрерывному бесполезному циклу. Однако возможность возникновения такого рода цикла предотвращается благодаря тому, что контрольные механизмы для действия фруктозодифосфатазы как: раз обратны тем, которые регулируют активность фосфофруктокиназы. В присутствии одних лишь субстратов фосфатаза полностью-активна, и кинетика реакции описывается гиперболической кривой. Связывание АТР или ADP несколько снижает скорость реакции, но одновременно придает ей высокую чувствительность к AMP, который является аллостерическим ингибитором; таким образом, в присутствии АТР (как и при более высоких концентрациях ADP) и при условии низкого уровня AMP зависимость скорости реакции от концентрации фруктозо-1,6-дифосфата описывается-сигмоидной кривой и реакция идет при той заниженной V'max, которая устанавливается при максимальном связывании АТР.

При экспериментальном диабете, вызванном стероидами коры надпочечников или аллоксаном (разд. 7.1.1), действие печеночных лизосомальных протеаз приводит к отделению от каждой субъединицы небольшого фрагмента, содержащего единственный остаток триптофана. Получающийся в результате фермент обладает повышенной чувствительностью к своим аллостерическим эффекторам..

14.4.2.3. Альдолазная реакция

Фермент альдолаза катализирует обратимое расщепление фруктозо-1,6-дифосфата между С-3 и С-4 с образованием диоксиацетонфосфата и фосфатного эфира изомерной альдотриозы (глице-ральдегида). Равновесие сильно сдвинуто в направлении обратной.

566

III. МЕТАБОЛИЗМ

реакции, т. е. образования фруктозодифосфата из двух триозофос-фатов (табл. 14.1).

?????,?, нс=о I I с=о + нсон

н2сон н2соро3н2

ЕЗиоксиацегтюн- Р-глицеральЭегиб-фосфат 3-фосфат

Альдолазы были получены из многих источников. Согласно имеющимся для ряда изученных препаратов данным, фермент представляет собой тетрамер (мол. масса 160 000). Животные ткани содержат по меньшей мере три различные альдолазы, характерные для мышцы, печени и мозга соответственно. Все альдолазы расщепляют фруктозо-1,6-дифосфат до диоксиацетонфосфата и 3-фосфоглииеринового альдегида и могут катализировать обратную конденсацию диоксиацетонфосфата с различными оксиальде-гидами, хотя и с неодинаковой скоростью. Мышечный фермент, появляющийся в печени на ранних стадиях жизни, в дальнейшем заменяется. Полагают, что в метаболическом отношении это имеет значение только в том смысле, что мышечный фермент расщепляет фруктозо-1-фосфат довольно медленно, в то время как фермент печени расщепляет его столь же быстро, как дифосфат. Сохранение эмбрионального фермента печени (мышечная форма) у взрослого организма обусловлено генетическим дефектом, который ограничивает метаболизм принимаемой с пищей фруктозы у страдающих этим дефектом людей.

Для мышечного фермента продемонстрированы следующие реакции:

диоксиацетонфосфат -\- D-глицеральдегид < > о-фруктозо-1-фосфат диоксиацетонфосфат L-глицеральдегид < > ь-сорбозо-1-фосфат диоксиацетонфосфат + ацетальдегид < t метилтетрозо-1-фосфат

Все гидроксидные группы у атомов углерода новообразованной •связи находятся в транс-положении относительно друг друга. Фермент проявляет абсолютную специфичность к диоксиацетонфос-•фатному компоненту этих реакций. Если мышечный фермент инкубировать с указанным субстратом в отсутствие какого-либо альдегида, то удается наблюдать, что один из двух водородных атомов при том атоме углерода, который не этерифицирован с фосфатом, лабилизуется и обменивается с протонами среды. При вос-•становлении этой смеси борогидридом диоксиацетонфосфат прочно связывается с аминогруппой лизинового остатка фермента, что указывает на образование кетимина. Полагают, что при этом ла-

он н

фруктозо-1,6-бифосфэгп

14. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. I

567

билизуется специфически обмениваемый водород (на схеме выделен жирным шрифтом) у соседнего атома углерода, так что протон передается на какую-либо основную группу фермента; образующийся в итоге карб-анион затем атакует альдегидный углерод молекулы другого субстрата.

сн2ОР03н2 сн2ОР03н2 e-nh,+ 0=с ? — n=c +н20

неон неон

'Подобно этому, фруктозо-1,6-дифосфат связывается с ферментом в форме кетона с незамкнутой цепью. Фуранозное кольцо сс-аномера спонтанно открывается и закрывается 8 раз в секунду, в то время как кольцо ?-аномера открывается и закрывается 35 раз в секунду. В стационарном состоянии имеется 81% ?-формы, 15% а-формы„ 1,5% ге.и-диола и 2% кетона, но количество последнего достаточно для поддержания максимальной скорости ферментного процесса.

Мышечная альдолаза не нуждается в ионах металлов при иных кофакторах, в то время как фермент из дрожжей и многих бактерий активируется Fe2+, Со2+ или ??2+ и инактивируется связывающими металл реагентами. ??2+, очевидно, и есть тот катион, который содержится в нативном ферменте. Это позволяет рассматривать ион ??2+ как льюисовскую кислоту, благодаря взаимодействию которой с кислородом кетогруппы субстрата облегчается ферментативная реакция, подобно тому как это происходит за счет ?-аминогруппы лизинового остатка у мышечного фермента.

14.4.2.4. Триозофосфатизомераза

Дноксиацетопфосфат и о-глицеральдегид-З-фосфат также родственны по структуре, как фруктозо- и глюкозо-6-фосфаты; подобно гексозофосфатам, триозофосфаты тоже могут взаимопревра-щаться; эта реакция катализируется триозофосфатизомеразой.

сн2он нс=о I I с=о ==± нсон I I

сн2оро3н2 сн2оро3н?

Эиоксиацеглон- П-глицеральЗегиЗ-.фосфат 3-фосфат

568

III. МЕТАБОЛИЗМ

Фермент (мол. масса 56 000) представляет собой димер из двух неидентичных субъединиц. Раствор диоксиацетонфосфата содержит смесь приблизительно равных количеств гелг-диольной формы и кетоформы.

>=о + нон^чс^°Н ^ ^он

Очевидно, что все три фермента, для которых диоксиацетонфосфат служит субстратом (альдолаза, триозофосфатизомераза и глице-рол-3-фосфат—дегидрогеназа) специфичны к кетоформе.

14.4.2.5. Восстановление диоксиацетонфосфата в глицерофосфат

В то время как диоксиацетонфосфат направляется в главное «русло» гликолиза под действием изомеразы, диоксиацетонфосфат может иметь и другое метаболическое назначение, которое существенно для метаболизма липидов, а именно участие в синтезе глицерофосфата. Это осуществляется под действием глицерол-3-фосфат—дегидрогеназы.

СН2-0-Р032- СН,_0-роз2-

С=0 + NADH + Н+ НСОН + NAD4"

СН2ОН СН,ОН Виоксиацегтюнфосфагп глицеро- 3 - фосфат

Фермент (мол. масса 62 000) изучен лишь ограниченно. Он, по-видимому, имеет один аллостерический центр для каждого из четырех субстратов в дополнение к каталитическому центру. Связывание NADH способствует связыванию диоксиацетонфосфата, причем уменьшается сродство к глицерофосфату; NAD4" оказывает противоположное действие. У цыплят мышечный и печеночный ферменты совершенно различны. Каждый построен из двух идентичных субъединиц, но субъединицы печеночного и мышечного -ферментов различаются. Фе

страница 6
< 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
(23.09.2019)