|
|
Основы биохимии. Том 2х выше процессов метилирования гомоцистеина образуется достаточное для нормального роста количество метионина. Следует отметить, что обычная диета не содержит гомоцистеина и что гомоцистеин, образующийся при переметилировании, используется в основном для синтеза цистеина; гомоцистеин, однако, может образоваться из S-аденозилгомоцистеина — продукта метаболизма метионина. В заключение следует подчеркнуть, что метионин является у животных главным источником метильных групп, которые в свою очередь поступают преимущественно от серина через N5- 10-метилтетрагидрофолат. 21. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. II 21.4.3. Метаболизм аммиака Равновесная концентрация аммиака в печени чрезвычайно мала; он является, однако, важнейшим метаболитом, образующимся в результате одной главной и нескольких минорных реакций и претерпевающим дальнейшие превращения по тем же трем основным путям, которые функционируют у растений и микроорганизмов (гл. 20). 21.4.3.1. Источники ??3 Основным источником ??3 является окисление глутамата глут-аматдегидрогеназой, находящейся как в митохондриях, так и в цитозоле печени (а также и в других тканях). глутаматдегидрогеназа L-глутамат + NAD (или NADP+) + Н20 ~ *~ я.—*¦ ?-кетоглутарат + NADH (или NADPH) + NHj" Глутаматдегидрогеназа печени (?? 336 000) состоит из шести идентичных субъединиц с известной аминокислотной последовательностью. Фермент млекопитающих может использовать любой из пиридиннуклеотидов; он является также аллостерическим ферментом, стимулируемым ADP и GDP и ингибируемым АТР, GTP и пиридоксаль-5'-фосфатом. Каждая субъединица содержит отдельные связывающие участки для субстрата, кофермента, а также для пуриннуклеозидных эффекторов, которые влияют на активность фермента. В печени глутаминовая кислота является главным продуктом переаминирования — основного механизма удаления аминогрупп аминокислот; глутаматдегидрогеназа же выполняет ключевую роль, катализируя освобождение (в виде ионов NHt) аминогрупп, поступивших от других аминокислот. Окислительное дезаминирование аминокислот. Этот процесс обеспечивает дополнительный, по-видимому, минорный путь освобождения NH3 из аминокислот. В печени и почках имеется неспецифическая оксидаза L-аминокислот, обладающая, однако, низкой активностью, ее простетической группой является FMN. Общая схема реакции следующая: R—CHNHsj—COOH + FMN+Н20 <—*- R—CO—COOH + NHS-f-FMNH2 (1) FMNH2 + 02 -»· FMN -f H202 (2) Образующийся пероксид разлагается каталазой (разд. 13.7.6), находящейся в перокснсомах. Простетической группой оксидаз L-аминокнслот яда змей и некоторых микроорганизмов является FAD. Оксидазы l-аминокислот катализируют окисление всех 896 III. МЕТАБОЛИЗМ обычно встречающихся аминокислот, за исключением серина, треонина и дикарбоновых аминокислот. Роль высокоактивной оксидазы ?-аминокислот в печени и почках остается загадочной. Этот цитоплазматический фермент (разд. 13.2 и 13.6.1) имеет в качестве простетичеокой группы FAD, он находится в пероксисомах почек, мозга и печени. Фермент катализирует окисление неприродных о-изомеров большого числа аминокислот; не имеется, однако, данных о том, что D-аминокиелоты участвуют в метаболизме млекопитающих. Этот фермент мог бы обеспечивать окисление D-аминокислот клеточных стенок бактерий, если бы происходило всасывание этих аминокислот из кишечника. Оксидаза D-аминокислот играет, возможно, определенную роль, катализируя окисление глицина, который является для нее хорошим субстратом: ? I ?2?—СН2—СООН + 02 + Н20 -> 0=С—COOH + NH3 -f - Н202 глицин глиоксиловая кислота В печени обнаружены также активные моноамино- и диаминок-сидазы. Эти флавопротеидные ферменты катализируют аэробное окисление различных физиологически важных аминов, например норадреналина и дофамина (гл. 45), до соответствующих альдегидов и NH3. Хотя количество каждого из отдельных аминов невелико, суммарный эффект действия аминоксидаз может вносить значительный вклад в пул аммиака. Неокислительное дезаминирование аминокислот. Группа пири-доксальфосфатзависимых дегидратаз катализирует удаление аминогрупп серина, цистеина, гомосерина, треонина и, возможно, гомоцистеина (гл. 23); во всех случаях образуются NH3 и соответствующая кетокислота. Весьма необычным является результат действия дегидратазы на гистидин; при этом наряду с освобождением аммиака образуется соответствующая акриловая кислота. Другие примеры неокислительного удаления аминогрупп аминокислот приведены в гл. 23. 21.4.3.2. Фиксация аммиака Образовавшийся NH3 может далее участвовать в трех основных реакциях. В цитозоле печени за счет NH3 возможно образование глутаминовой кислоты путем обращения глутаматдегидроге-назной реакции, поокольку NADPH цитозоля постоянно находится практически полностью в восстановленном состоянии. Размер синтеза глутамата (если он вообще происходит, особенно в условиях высокого уровня АТР и GTP, проявляющих ингибирующее действие) неизвестен. 21. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. II 897 Основным путем фиксации NHt является синтез глутамина. Эта реакция катализируется в печени и мозге глутаминсинтетазой (?? 350000). глутаминсинтетаза глутаминовая кислота + NH3 -f- АТР--*- глутамин + ADP + Pj Mg2+ илн Mn2+ Реакция протекает в две стадии. Первая стадия, в которой участвуют глутамат и АТР, приводит к образованию активированного связанного с ферментом интермедиата, ADP-у-глутамилфосфата. На второй стадии этот интермедиат реагирует с NH3; в результате образуются глутамин, ADP и Рь Глутаминсинтетаза тканей млекопитающих является октамером, состоящим из восьми идентичных субъедйниц, и, по-видимому, ассоциирована с эндоплазматический ретикулумом. Фермент из клеток животных значительно отличается от фермента микроорганизмов и, по-видимому, не подвергается сложной аллостерической регуляции, характерной для фермента из Е. coli (разд. 20.2.2). Глутамин непрерывно поступает из печени во все остальные органы, включая мозг. Гидролиз его осуществляется широко распространенной глутаминазой глутамин + Н20 ->¦ глутаминовая кислота -f- NH3 Глутамин может использоваться не только для синтеза белка. Роль глутамина как эквивалента непротонированного NH3 при осуществлении различных синтезов, а также как источника нетоксичной формы NH3 позволяет рассматривать его как временное хранилище NH3. 21.4.3.3. Синтез аспарагина Синтез аспарагина в тканях млекопитающих катализируется глутаминзависимой аспарагинсинтетазой. NH2 NH2 I I Mg2+ НООС— CH2—CH—COOH + H2NOC—СН2—СН2—СН—СООН + АТР -f н2о->¦ аспара1иновая кислота гл\тамин NH2 NH„ I I -»- H2NOC—CH2—CH—COOH + HOOC—CH2—CH2—CH—COOH + AMP + PPj аспарагин глутаминовая кислота В приведенной выше реакции глутамин может быть заменен NH3. Соответствующий фермент называется глутамин-амидотрансфера-зой, по ряду свойств он сходен с глутаминзависимой карбамоил-фосфатсинтетазой (разд. 21.4.3.5) и NAD-синтетазой (разд. 24.1.9.2). 898 III. МЕТАБОЛИЗМ 21.4.3.4. Синтез карбамоилфосфата Третьим путем метаболизма NH3 является синтез карбамоилфосфата, важного соединения для синтеза аргинина и пиримиди-нов. В печени млекопитающих имеются два различных фермента, катализирующих образование карбамоилфосфата, — карбамоил-фосфат-синтетаза I и карбамоилфосфат-синтетаза П. Первый из них локализуется в митохондриях печени и, по-видимому, отсутствует в других тканях. Этот фермент использует в качестве донора азота только аммиак; необходимым положительным аллостерическим эффектором для фермента является ?-ацетил-ь -глутаминовая кислота (AGA). AG A, Mg2+ NHj + НСОз + 2АТР ~__*_ H2N—CO—0Р03Н2 + 2ADP + ?; Основной функцией фермента является поставка карбамоилфосфата для синтеза аргинина, а следовательно, и мочевины (разд. 21.4.4)—главного конечного продукта метаболизма азота млекопитающих. Исследование механизма реакции позволяет предполагать, что первая молекула АТР активирует бикарбонат, превращая его в связанный с ферментом карбоксифосфат. Этот комплекс реагирует с ???, при этом образуется связанный с ферментом карба-мат и освобождается фосфат. В результате реакции со второй молекулой АТР образуются карбамоилфосфат, ADP и освобождается фермент. Регуляцию синтеза карбамоилфосфата можно рассматривать как осуществляющуюся по типу обратной связи, поскольку аргинин действует как отрицательный эффектор при образовании аце-тилглутаминовой кислоты, которая является стимулятором образования карбамоилфосфата. Карбамоилфосфат-синтетаза II, первоначально обнаруженная у бактерий, использует в качестве донора азота глутамин и не зависит от ?-ацетилглутамата; она катализирует следующую реакцию: М"2+ L-глутамин + НСОз -f- 2АТР + Н20 _Л_^ -»- H2N—CO—0Р03Н2 + 2ADP + Pj -Ь L-глутамат Этот фермент находится в цитоплазме клеток быстро растущих тканей, включая опухоли, и поставляет карбамоилфосфат для биосинтеза пиримидинов (разд. 24.1.5). Активность карбамоилфосфат-синтетазы II в ткани, по-видимому, пропорциональна скорости роста последней. 21.4.3.5. Синтез аргинина Как отмечено выше, «фиксация» NH3 в составе карбамоилфосфата является начальным этапом в серии реакций, ведущих через; 21. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. II 899 аргинин к конечному продукту метаболизма азота у млекопитающих, а именно к мочевине. На первой стадии синтеза аргинина, катализируемой орнитин-транскарбамоилазой, из карбамоилфосфата и орнитина образуется цитруллин: Транскарбамоилаза прочно ассоциирована с карбамоилфосфат-синтетазой I (см. выше) и, возможно, является частью общего с ней ферментного комплекса. Карбамоилфосфат-синтетаза II сходным образом ассоциирована с аспартат-транокарбамоилазой в биосинтезе пиримидинов (разд. 24.1.5). Образование ферментами ас-социатов позволяет избежать гидролиза карбамоилфосфата, лабильного в свободном состоянии. В результате следующей реакции, катализируемой аргининосук-цинат-синтетазой, происходит конденсация цитруллина и аопараги-новой кислоты: ?2? -С—ОР03Н2 -f- ?2?—СН2—СН2—СН2 —СН—СООН карбнмоилфос рат орнитин ? H2N-C—?—СН.,—СН2—СН2—СН—СООН + Pj II " I О NH2 цитруллин |
< 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] |