Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

.13. Механизм действия простагландинов

Вариабельность картины действия различных простагландинов, описанная выше, позволяет считать, что в тканях-мишенях имеется не один-единственный рецептор, а несколько. Более того, различия в характере действия PGE] и PGE2, а также PG серий ? и F свидетельствуют о том, что небольшие структурные изменения могут иметь большое значение и обусловливать силу и характер ответной реакции. Действие отдельных простагландинов на сокращение матки и желудочно-кишечной мускулатуры, секрецию, транспорт ионов и различные метаболические процессы привлекли внимание к роли Са2+ и циклического AMP в механизме действия простагландинов. Однако наблюдаемые противоположные эффекты простагландинов на уровень сАМР в тканях, зависящие от вида изучаемой ткани, и на сопряжение интенсивности потока Са2+

832

III. МЕТАБОЛИЗМ

со стимуляцией аденилатциклазы (гл. 11) в настоящее время дают возможность только для спекулятивных рассуждений по вопросу о молекулярной основе действия простагландинов.

19.5. Краткие итоги

Совершенно очевидно, что простагландины являются сильнодействующими, широко распространенными веществами, активными в первую очередь в местах их биосинтеза. За исключением эффекта ингибирования агрегации тромбоцитов, а следовательно, и нормального свертывания крови, вызываемого in vivo высокими дозами или продолжительным введением ингибиторов простаглан-динсинтазы, например аспирина, другие разнообразные эффекты простагландинов были выяснены при введении этих веществ в фармакологических дозах. Остается еще неясным, вызывает ли недостаточность простагландинов дополнительные вредные последствия и не может ли эндогенная сверхпродукция простагландинов играть роль этиологических факторов в заболевании.

ЛИТЕРАТУРА

Книги

Cuthbert ?. F., ed., The Prostaglandins, J. B. Lippincott Co., Philadelphia, 1973.

Horton E. W., Prostaglandins, Springer-Verlag New York Inc., New York, 1972.

Karim S. ?. M., ed., Prostaglandins: Chemical and Biochemical Aspects, University Park Press, Baltimore, 1976.

Karim S. ?. M., ed.. Prostaglandins: Physiological, Pharmacalogical and Pathological Aspects, University Park Press, Baltimore, 1976.

Ramwell P. W., ed., The Prostaglandins, vols. 1 and 2, Plenum Publishing Corporation, New York, 1973, 1974.

Обзорные статьи

Andersen ?. ?., Ramwell P. W., Biological Aspects of Prostaglandins, Arch. Intern.

Med., 133, 30—50, 1974. Oesterling Т. O., Current Status of the Prostaglandins, Am. J. Hosp. Pharm., 31,

355—361, 1974.

Samuelsson В., Structures, Biosynthesis and Metabolism of Prostaglandins, pp. 107— 155, in: S. J. Wakil, ed., «Lipid Metabolism», Academic Press, Inc., New York, 1970.

Samuelsson В., Granstrom E., Green K-, Hamberg M., Hammarstrom S., Prostaglandins, Annu. Rev. Biochem., 44, 669—695, 1975.

Zor W., Lamprecht S. ?., Mechanism of Prostaglandin Action in Endocrine Glands, pp. 85—133, in: G. Litwack, ed., «Biochemical Actions of Hormones*, vol. 4, Academic Press, Inc., New York, 1977.

Глава 20

МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. I. РАСТЕНИЯ И МИКРООРГАНИЗМЫ

Фиксация азота и аммиака. Синтез аминокислот и фиксация серы

Растения и микроорганизмы усваивают за год ??12 ? С02, образуя различные соединения, характерные для живых организмов. Общий процесс может быть схематично представлен в следующем виде:

/IV

C02 + SO^N2(NCQ+Pi -»-

—-*¦ 02 -f- белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды и т. д.

Метаболизм и жизненные циклы у растений и микроорганизмов направлены в основном на обеспечение роста и размножения. У них нет относительно продолжительных динамических стационарных состояний, характерных для взрослых животных. Первичным усваивающим энергию процессом является фотосннтетнче-окая, восстановительная фиксация С02, приводящая к образованию углеводов (гл. 16); синтезы всех остальных органических соединений биосферы начинаются с промежуточных продуктов метаболизма углеводного обмена. Азот и сера, необходимые для синтеза аминокислот, находятся в окружающей среде в окисленном состоянии SO4-, N2 и NOg. Прежде чем эти элементы смогут внедриться в аминокислоты, они должны быть восстановлены. Йз образовавшихся аминокислот далее синтезируются все другие азотсодержащие соединения. В этой главе суммированы современные представления о процессах, с помощью которых находящиеся в окружающей среде формы азота и серы восстанавливаются до метаболически доступных форм и, взаимодействуя с промежуточными продуктами углеводного обмена, обеспечивают синтез 20 аминокислот, характерных для всех живых организмов.

20.1. Фиксация азота

Восстановление N2 до аммиака, обычно называемое фиксацией азота, может осуществляться только микроорганизмами. Растения

?·34

III. МЕТАБОЛИЗМ

не могут восстанавливать азот, однако могут вступать в симбио-тические отношения с бактериями своих корневых клубеньков (обычно относящимися к роду Rhizopus) и таким образом вносить значительный вклад в обогащение почвы азотом. Симбиотичеокие и фотосинтетические азотфикснрующие системы в основном обеспечивают ежегодную фиксацию примерно ??7 ? ?2. В то же время свободно живущие нефотосинтезирующие бактерии, например Azotobacter и Clostridium, вносят, по-видимому, относительно небольшой вклад в фиксацию азота; исследование таких организмов позволило, однако, получить значительную информацию о биохимии фиксации азота.

Подсчитано, что из всего количества фиксируемого азота от 10 до 15% приходится на долю сине-зеленых водорослей, осуществляющих восстановление N2 в NH3 с помощью нитрогеназной системы (см. ниже) такого же типа, как и у большинства клубеньковых бактерий. Происходящее в океанах восстановление N2 осуществляется сине-зелеными водорослями; величина их вклада оказывается неопределенной, поскольку восстановление происходит только в относительно поверхностных прибрежных водах, где для водорослей оказываются доступными различные питательные вещества.

Основные компоненты биологической системы фиксации азота следующие: 1) нитрогеназа, — главный ферментный комплекс процесса; 2) сильные восстановители, такие, как восстановленные ферредоксин (разд. 13.2) или флаводоксин (разд. 13.2); 3) АТР; 4) система регуляции скорости образования аммиака и ассимиляции ???; биосинтез нитрогенаэного комплекса тормозится при накоплении аммиака. Система фиксации азота должна быть изолирована от молекулярного кислорода, который инактивирует витрогеназу и конкурирует за восстановитель (у аэробных бактерий) .

Некоторые штаммы Rhizobium проявляют нитрогеназную активность и при культивировании в отсутствие растения-хозяина; это показывает, что данный микроорганизм обладает генетической информацией для биосинтеза нитрогеназы.

20.1.1. Восстановление азота

Стехиометрия суммарного процесса фиксации азота следующая:

N2 -f- бе + 12АТР + 12Н20 -—»· 2NHt + 12ADP + 12Р; -f 4Н+

«Нитрогеназа» может также катализировать восстановление соединений, содержащих тройные связи, например N20, NH3, HCN, других нитрилов и таких не содержащих азота соединений, как ацетилен. Именно восстановление последнего является основой

20. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. I

835

брожение

АТР

дыхание

воссгпанавлива-_е

'ющая система

ферревоксин^. флавойоксин

нитрогеиаэа

??4+

фотосинтез

Рис. 20.1. Общая схема фиксации азота.

обычно применяемого метода определения активности нитрогеназы.

Природа доноров электронов различна у разных групп азот-фиксирующих организмов. У аэробных бактерий, например Azotobacter и Rhizopium, необходимые для фиксации азота восстановители, а также АТР образуются в ходе углеводного обмена в реакциях с участием NADP. Фотосинтетические бактерии и сине-зеленые водоросли способны к фотохимическому образованию сильных восстановителей; при восстановлении NO3 (см. ниже) последний выступает как конечный акцептор электронов вместо 02.

Нитрогеназный комплекс был разделен на два белковых компонента, каждый из которых в отсутствие другого не обладает ферментативной активностью. Величина этих белков различна у разных микроорганизмов-источников. Один из белков имеет ? от 150 000 до 270 000, содержит Mo, Fe и лабильный сульфид; другой имеет ? от 50 000 до 70 000, содержит Fe и лабильный сульфид. Непосредственным восстановителем может служить либо ферредоксин (разд. 13.2.1), либо флаводоксин (разд. 13.2). Наиболее эффективным двухвалентным катионом является Mg2+, однако Mn2+, Fe2+ и некоторые другие также функционально активны. На рис. 20.1 приведена общая схема фиксации азота. Нитрогеназная реакция более детально рассматривается в гл. 13.

Регуляция активности нитрогеназы осуществляется двумя путями. «Грубый» контроль заключается в подавлении синтеза фермента избытком одного из продуктов реакции — аммиака; тонкий контроль состоит в регуляции активности фермента другим продуктом реакции, ADP, или более точнее отношением ATP/ADP. Если образование АТР уменьшается и отношение ATP/ADP снижается до 0,5 или ниже, фиксация азота нитрогеназой прекращается.

20.1.2. Восстановление нитрата

В чистой дождевой воде имеются нитраты, образующиеся в атмосфере в результате электрических разрядов. Различные микроорганизмы и большинство высших растений могут использовать в качестве источника азота нитраты, восстанавливая их в NH3 путем двухстадийного процесса. На первой стадии, катализируемой

836

III МЕТАБОЛИЗМ

нитратредуктазой, происходит двухэлектронное восстановление нитрата в нитрит. В клетках бактерий и растений донором электронов служит NADH, а у грибов — NADPH. Нитратредуктазы грибов и Chlorella являются флавопротеидами. Путь переноса электронов (разд. 13.5.3) может быть представлен следующей схемой:

NADH(NADPH) ——> FAD —Fe4S4 —Mo —"—>- NO3 -»- NOJ

В процессе восстановления NO3 происходит, по-видимому, обратимое изменение валентности молибдена (Мо^—*Мо4+). Суммарная реакция, катализируемая нитратредуктазой из Е. coli, следующая:

NADH + NO3 + Н+ -»- NAD+ + N07 + Н20

Нитратредуктаза из Е. coli является высокомолекулярным (??~ ~ 500 ООО) связанным с мембраной белком, содержащим молибден, негемовое

страница 60
< 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)