Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

х 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

страница 73
< 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)