Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

го присоединения воды по ?,?-двойной связи второй протон из среды поступает в ?-положение, а гидроксид-иая группа — в ?-положение. Протоны и кислород, поступающие из среды, обозначены звездочками.

20. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. I

857

СН3—СН—СН—СООН

OH ??2

треонин

??3 + СН,—СН,—С—COOH

О

??-кетомасляная кислота ?

UCHO

\ +ThPP 2\+СН3С

? ?

-С—С—COOH НО ОН

Н* + NADRMg2*

й.р-виокси-р-метилвалериановая кислота 4j-H2o

СНЯ

-с—с—соон I

СН3—сн2~

н о

^-кето - ?- мети лва лериа-новая кислота

переамини-рование

он

I

-с—соон I

с=о I

сн3

оС-ацето-оС-оксимасляная кислота

•л| ?

сн3—сн,—с—с—соон II

? ??2 изолейцин

Рис. 20.7. Путь синтеза изолейцина. Ферменты обозначены номерами, стоящими около стрелок: 1 — треониндегидратаза; 2—5 обозначают те же самые ферменты, что 1—4 соответственно на рис. 20.8.

20.4.1.7. Валин

Синтез валина весьма сходен с синтезом изолейцина. Общими для обоих путей являются четыре фермента, которые находятся в клетке, по-видимому, в виде полиферментного комплекса, связанного с субклеточными структурами.

Синтез начинается с конденсации ацетальдегидного фрагмента молекулы пировиноградной кислоты со второй молекулой пирувата. Так как для реакции необходимы тиаминпирофосфат (ThPP) и Mg2+, предполагают, что в качестве активного ацетальдегида выступает ?-оксиэтилтиаминпирофосфат (разд. 12.2.1).

Продуктом конденсации является ?-ацетомолочная кислота. Превращение последней в ?,?-диоксивалерат катализирует ферментный комплекс диоксикислота — редуктоизомераза, требующий Mg2+ и использующий NADH. Этот комплекс включает ацетоаце-тат-мутазу и редуктазу. Первый фермент катализирует пинаколи-новую перегруппировку ?-ацетолактата в а-кето^-оксиизовалериа-новую кислоту, которая затем превращается редуктазой в ?,?-диок-сиизовалериановую кислоту. Далее в результате реакции дегидратации образуется ?-кетоизовалерат. Из последнего в результате пе-реаминирования с глутаматом образуется валин (рис. 20.8). У Klebsiella aerogenes, который в обычных условиях превращает пируват в ацетоин, два независимых фермента катализируют кон-

21—1358

858

III. МЕТАБОЛИЗМ

сн,—с—COOH + СН3 С—СООН

О

^ ? СН,—С—С—СООН

1 ?

? ??, валин

лереаминиро-

СН,

О

СН,

-с—с-I II ? О

СООН

оС-кетоизовалериано-вая кислота

СНз

СН,—С—С—СООН + СО,

J II I *

О ОН ацетомолочная кислота

I NADH Mg-'-

СНз

?

-С-

? -с I I

НО ОН

СООН

оС.В-Эиоксиизовалериа-н эя кислота

Рис. 20.8. Путь синтеза валина. Ферменты обозначены номерами, стоящими около стрелок: J — ацетолактатсинтаза; 2 — диоксикислота—редуктоизомераза; 3 — диоксикислота—дегидратаза; 4 — аминотрансфераза аминокислот с разветвленной цепью. ThPP — тиаминпирофосфат.

денеацию, приводящую к образованию ?-ацетолактата. Если К. aerogenes растет в присутствии валина, то образование одного из этих ферментов репрессируется; при этом, однако, остающейся активности (другого фермента) оказывается достаточно для образования ацетолактата в количестве, удовлетворяющем потребности роста. В то же время образование валина оказывается уменьшенным.

20.4.1.8. Лейции

Синтез лейцина начинается с снкетоизовалерата, который является также непосредственным предшественником валина. В результате конденсации с ацетил-СоА (напоминающей конденсацию при образовании цитрата) образуется изопрапиляблочная кислота. Последующие стадии, приводящие к образованию с^кетоизокапроата, аналогичны стадиям образования ?-кетоглутарата из цитрата. Последовательность реакций завершает переаминирование (рис. 20.9). У Neurospora первый фермент биосинтетичеокой цепи а-изопропил-малат — синтаза репрессируется лейцином. Синтез ферментов, катализирующих последующие реакции цепи, индуцируется продуктом первой реакции; синтез же индуктора регулируется по механизму обратной связи.

20.4.1.9. Лизин

Синтез лизина осуществляется двумя различными путями. Один из них, так называемый путь диаминопимелиновой кислоты, функционирует у бактерий, некоторых классов низших грибов, водорос-

20. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. I

859

лей и высших растений. Другой, который называют путем амино-адипиновой кислоты, функционирует у других классов низших грибов, у высших грибов и у Euglena.

На диаминопимелатном пути углеродная цепь лизина синтезируется из пирувата и аспартата. ?-Аспартилполуальдегид (разд. 20.4.1.2) вступает с пируватом в реакцию альдольной конденсации, катализируемую конденсирующим ферментом дигидропиколинат-синтазой; при этом освобождаются две молекулы воды и образуется 2,3-дигидродипиколинат. Последний превращается NADPH-зависимой А1-пиперидеин-2,6-дикарбоксилат-дегидрогеназой в ?'-пи-перидеин-2,6-дикарбоксилат; при гидролизе последнего образуется а-амиио-е-кетопимелат. У Е. coli далее происходит сукцинилирова-ние (за счет сукцинил-СоА), а затем в результате переаминирова-ния и десукцинилирования образуется ьь-а,е-диаминопимелат. Это соединение в результате реакции, катализируемой эпимеразой, превращается в лгезо-диаминопимелат, который декарбоксилируется пиридоксальфосфатзависимой декарбоксилазой, специфичной к ме-зо-изомеру, с образованием лизина. Этот путь синтеза показан на рис. 20.10. У Bacillus megaterium для ацилирования а-амино-е-ке-топимелата используется не сукцинильная, а ацетильная группа.

В приведенной последовательности реакций у Е. coli (рис. 20.10) имеются по крайней мере два регуляторных пункта. На одном из них осуществляется аллостерическая регуляция лизином аспартаткиназы III, которая катализирует первую стадию процесса, ведущую к образованию ?-аспартилполуальдегида (разд. 20.4.1.3).

S—СоА о=с—соон

с=о I

сн.

ацетил-СоА

I

+ н-с-сн3 сн.

о? nemo зовале риановая кислота

но—с—соон I

Н—С—СН3

I

СН3

??-изопропил яблочная кислота

соон I

?2?—С—?

н-

н

Н—С—СН3

I

сн.,

о=с—соон I

?—С—И

I

Н—С—СН3

I

СН3

ot- кетоизокапроно-вая кислота

о=с—соон

н—с—соон I

н—с—сн3 I

СН3

о!-кета-р-карбокси-изо капроновая кислота

но—СН—соон I

н—с—соон I

Н—С—СН3

I

сн.

р-иэолропиляблочнаи кислота

Рис. 20.9. Путь синтеза лейцина. Ферменты обозначены номерами, стоящими около стрелок: / — а-изопропилмалат-синтаза; 2—?-изопропилмалат-изомераза; 3— изопропилмалатдегидрогеназа; 4 — декарбоксилаза; 5 — аминотрансфераза аминокислот с разветвленной цепью.

21*

860

III. МЕТАБОЛИЗМ

COOH

I

CH,

CHO

I

CH, I ' HCNH,

COOH

Ji-аспартпил-полуальЭегио

COOH

I

c=o I

CH

II

CH

I

CH,

I

HCNH, ? 1

L COOH

?

с

HC^ ^CH,

сцкцнниа-СоА

соон I

с=о

I

сн,

? 2

сн, I

сн, I

HCNHCOCH,

? ? -

COOH CHXOOH N сукцинил-оС-амино-е-кето пимелиновая кислота

' HOOC-Cv хн—соон ?

2,3-ОигиЭройипиколиновая кислота

COOH

с=о I

сн, I 2 сн2 I

сн2

HCNHj,

Н2

н,с ?

ноос—с*

сн2

I , ^сн—соон

I

соон

??-амино-ь-кетопиме-линовая кислота

Д-липерийеин-г.б-йикар-боновая кислота

соон I

H,NCH СН2

I

сн,

сн, I "

HCNHCOCH2

I I

COOH CHjCOOH N-cyKU.HHHn-L,L-ci,e-Эиаминопимелиновая кислота

СООН

I

H,NCH

" I сн, I -

-* СН, ->

? - 5 сн, I '

HCNH,

I -соон

L,L-Ot,E-

Зиаминопимелиновая кислота

соон I

HCNH,

? -

сн,

j -

сн, I

сн, ? -

HCNH,

соон

мезо-??,? -Эмаминопимели-новая кислота

H,CNH2

СН2 ? ?

сн2 I

сн2

I

HCNH,

I 2

COOH

Рис. 20.10. Путь синтеза лизина (через диаминопимелиновую кислоту). Номера, стоящие около стрелок, обозначают ферменты, участие которых в качестве катализаторов либо установлено, либо предполагается: / — конденсирующий фермент (дигидропиколинат-синтаза); 2 — Д'-пиперндеин-2,6-дикарбоксилат-дегидрогеназа; 3 — ?-сукцинилдиаминопимелат-глутамат—аминотрансфераза; 4 — ?-сукцинилди-аминопимелат-десукцинилаза; 5 — эпимераза; 6 — диаминопимелатдекарбоксилаза.

Характерным свойством аспартаткиназы III является ингибирование ее лейцином, а также синергическое ингибирование двумя аминокислотами—лейцином и лизином. Другим регуляторным пунктом при синтезе лизина является конденсация полуальдегида с пиру-ватом (это «точка ветвления» в направлении синтеза лизина); соответствующий фермент ингибируется лизином. В данном случае осуществляется регуляция скорости первой реакции в последовательности, ведущей только к лизину.

20. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. I

861

При аминоадипатном пути синтеза лизина для построения углеродной цепи используются ацетил-СоА и ?-кетоглутарат. Эти два предшественника конденсируются, образуя гомоцитрат. Из последнего в ходе реакций, аналогичных реакциям цикла лимонной кислоты (рис. 12.1), образуются последовательно ^ыс-гомоакони-

сн3 +

СОСоА

ацетип-СоА

СООН I

СН2

СН2 ^

I 1

с=о I

соон

оС-кетоглугла-ровая кислота

СООН I

сн2

. сн2 ^ I ^

носсоон I

н,ссоон

гомолимонная кислота

СООН I

сн2

± сн, ^ I "

ссоон II

нссоон

^цс-гомоакони-товая кислота

соон I

сн, I

х> сНг з~ НССООН

I

НОССООН ?

гомоизолимон-ная кислота

4\ NAD\Mg2+

нс=о I

сн,

сн2 I

сн,

ATP.NADPH.Mg2·

I

HCNH,

I 2

СООН 8-полуаль8егиЭ сС-аминоаЗипино-вой кислоты

7 Цглутакш!, NADPH, + ?*

СООН

СООН I

СН,

сн2 I

сн, I

HCNR,

СООН ос-аминоаВипи-новая кислота

СООН I

сн2 I

<=н2 ^

сн, ? ¦ =с I

соон

ос- кетоаЭипино-вая кислота

о=

СООН I

СН2

I

СН,

НССООН I

о=с соон

щавелевоглута-ровая кислота

СН2

I

сн2

I

сн2

I

HCNH,

СН2

I

сн,

соон

I

соон

сахарофин

NAD-,HjO 8

H,CNH, СН,

I * сн,

сн,

HCNH2

I

соон

L-лизин

соон I

сн,

сн,

с=о I

соон

(Х-кетоглута-ровая кислота

Рис. 20.11. Путь биосинтеза лизина (через аминоадипнновую кислоту). Номерами, стоящими около стрелок, обозначены ферменты, участие которых в качестве катализаторов либо установлено, либо предполагается: J — гомопитратсиитаза; 2 — чыс-гомоаконитаза; 3 — гомоаконитатгидратаза; 4 — гомоизоцитратдегидроге-наза; 5 — ?-аминоадипат-глутамат—аминотрансфераза; 6 — а-аминоадипилполу-альдегиддегидрогеназа; 7 — аминоадипилполуальдегид-глутамат-редуктаза; 8 — са-

харофиндегидрогеназа.

«62

I

страница 65
< 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
(21.10.2019)