Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

1.4.2.4). В результате декарбоксилирования 5-окситрипто-фана под действием 5-окситриптофан-декарбоксилазы, имеющейся в мозге, а также в почках, образуется 5-окситриптамин, или серотонин.

Значение серотонина как нейрогуморального фактора у человека рассматривается в гл. 37. Этот амии имеется также в ткани кишечника, тромбоцитах и тучных клетках; он является мощным сосудосуживающим агентом. Он входит также в состав многих ядов, например ядов ос и жаб. ?-Метилированные производные серотонина, например буфотеннн, весьма широко распространены у амфибий; они вызывают у млекопитающих нарушения деятельности центральной нервной системы.

Серотонин и главные продукты его метаболизма — 5-оксииндол-уксусная кислота и 5-метоксииндолуксусная кислота, экскрети-руются с мочой. Первая может образовываться в результате NAD-зависнмого окисления 5-окситриптофаля, который в свою очередь образуется из серотонина при действии моноаминоксида-зы. Ингибирование метаболизма серотонина путем введения ингибиторов моноамнноксидазы приводит к увеличению образования ?-ацетил- и ?-метилпроизводных серотонина.

22. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. Ill

929

НО-

СП

сн,—с—соон

но

N ?

5-оксиинйолпировинограонаЯ испода

1

-сн,-соон но

??,

5-оксиинЭолуксусна я кислота

J

-сн,—СН,ОН

Й-окситриттюфоп ?

ho-f^

NH, I

-сн,—CH—COOH

HO

N ?

5-окситриптофан

-CH,-CH,

? -

NH,

7

?

CHj—c=o

N - N

? ?

5-оиситриптамин (серотонин) 5-окситриптофаль

НО

-СН,—СН,—??

2 (

сн.

но

1

-СН,—СН,—??

2 (

сн,—с=о

J

N - мегпилсероггганин

NH2

-сн2—снг—соон

М'-ацещилсеротонин

NH-

I z сн,—сн.

?

триптофан i

—f—CHo—с—соон

Г !

J

?

шриптаммн

1

\4нЭох1пировинограЭнэя кислота

-CHj-COOH

иьЭолуксусная кислота

Рис. 22.6. Пути превращения триптофана.

5-Окситриптофол также является продуктом метаболизма серотонина; он образуется в результате действия моноаминоксидазы и экскретируется у человека с мочой; вместе с ним экскретируются его 5-метоксипроизводное и конъюгаты: 5-окситриптофол-О-суль-фат и 5-окситриптофол-О-глюкозидуронид. После перорального введения меченого серотонина более 80% меченых продуктов в моче приходится на долю 5-оксииндолуксусной кислоты; на долю 5-окситриптофола приходится примерно 2%. 5-Метокситриптофол находится в шишковидной железе; было показано, что он тормозит половое созревание самок крыс.

В норме с мочой выводится примерно 7 мг 5-оксииндолуксусной кислоты в сутки; установлено, что по этому пути метаболизи-руется 3% поступающего с пищей триптофана. У больных со злокачественным карциноидом ежедневно экскретируется до 400 мг

930

III. МЕТАБОЛИЗМ

5-оксииндолуксусной кислоты; выделение этого соединения увеличивается также при нарушении метаболизма триптофана, известном как болезнь Хартнупа (разд. 23.2.15). Микросомы печени также катализируют гидроксилирование индолсодержащих соединений в соответствующие 6-оксипроизводные; возможное метаболическое значение этого процесса неизвестно. Некоторые из рассмотренных выше превращений приведены на рис. 22.6.

Известны многочисленные другие примеры декарбоксилирования аминокислот, и некоторые из них рассмотрены в других разделах книги. Не всегда, однако, декарбоксилированию подвергаются свободные аминокислоты. Так, декарбоксилирование серина происходит только тогда, когда он образует сложноэфирную связь, входя в состав фосфатидилсерина (разд. 18.1.2.1); в результате образуется фосфатидилэтаноламин. В известной мере сходным образом протекает образование кофермента А; в этом случае пан-тоевая кислота (гл. 50) образует пантоиламнд цистеина, который затем фосфорилируется с образованием 4'-фосфопантетенна (разд. 24.1.9.3).

22.6. Биосинтез полиаминов

В живой природе широко распространены небольшие количества соединений, относящихся к группе полиаминов; эта группа включает следующие соединения:

H2N—(СН2)4—NH2 H2N—(СН2)5—NH2 H2N—(СН2)4—NH—(СН2)3—NH2 1,4-диаминобутан 1,5-диаминопентан спермидин

(щ тресцин) (кадаверин)

H2N-(CH2)3-NH-(CH2)4-NH-(CH2)3-NH2 спермин

22.6.1. Путресцин и кадаверин

Эти два амина образуются при бактериальном брожении из белков и давно известны из-за их неприятного запаха. Кадаверин образуется при декарбоксилирования лизина, а путресцин — при декарбоксилированни орнитина.

22.6.1.1. Путресцин

Исследования, проведенные как на клетках бактерий, так и на тканях млекопитающих, показывают, что биосинтез полиаминов является одним из наиболее ранних процессов, происходящих при пролиферации клеток. Из числа различных полиаминов путресцин представляет особый интерес, поскольку он ускоряет рост клеток как животных, так и бактерий и стимулирует синтез РНК.

Образование путресцина катализируется орнитиндекарбокси-

22. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. Ш

931

лазой — ферментом, определяющим скорость биосинтеза полиаминов (см. ниже). Среди ферментов млекопитающих этот фермент относится к числу тех, которые характеризуются наибольшей каталитической эффективностью (числом оборотов); его активность может повышаться гормонами, ускоряющими рост; содержание его увеличено в опухолевых клетках. Образующиеся из путресци-на спермидин и спермин (см. ниже) оказывают ингибирующее действие на активность орнитиндекарбоксилазы по механизму обратной связи.

У Е. coli синтез путресцина может осуществляться двумя путями — либо, как в клетках млекопитающих, в результате действия орнитиндекарбоксилазы, либо путем декарбоксилирования аргинина, катализируемого аргининдекарбоксилазой, с образованием агматина. Последний превращается в путресцин в ходе реакции, катализируемой агматин-уреогидролазой.

NH

—со2 II ? +н2о аргинин -*~ ?2?—С—N—(СН2)4—??2 ->- путресцин + мочевина

агматин

22.6.2. Спермидин и спермин

Оба эти амина являются постоянными компонентами клеток млекопитающих и во многих тканях находятся в весьма заметных количествах. Специфические функции этих аминов не установлены, однако их концентрации (так же как и путресцина) могут резко возрастать в период роста многих тканей, например при регенерации печени. Спермидин и спермин синтезируются многими микроорганизмами, однако для некоторых из них, например Aspergillus nidulatis и Hemophilus parainf luenzae, они являются необходимыми факторами роста.

В общем эти полиамины выступают как факторы, которые стабилизируют структуру мембран. Так, у упомянутых выше микроорганизмов при отсутствии полиаминов повышается проницаемость клеточной мембраны в гипотонической среде и происходит утечка содержимого клеток. Протопласты (бактерии, лишенные клеточной оболочки) некоторых видов не выдерживают инкубации в гипотонической среде в отсутствие соединений группы полиаминов; не наблюдается также набухания митохондрий. Спермидин прочно связывается с ДНК и может способствовать стабилизации ее двухспиральной структуры.

Синтез спермидина наблюдали в печени, предстательной железе, а также у Е. coli. После декарбоксилирования S-аденознлме-тионнна S-аденозилметионин-декарбоксилазой (реакция /, рис. 22.7) происходит необычная реакция, в результате которой углеродная цепь метионина (включая аминогруппу), а «е метильная группа, как при переметилировании, переносится на пут-

932

III. МЕТАБОЛИЗМ

coo-

НзС-S

CH

+ CO,

OH OH S-айеиози л метионин

NH,

OH OH ?-Be30iH2N—CH2—CH2—CHj—CH2—NH2 путресцин

HjC-S-CH,

CH

+ н2ы-сн2-сн2-сн2-сн2-кн-сн2-снг-сн2-ын2 + H+

спермийин

; OH OH

5-метилтиааВенааин

Рис. 22.7. Биосинтез спермидина; / — S-аденозилметионин-декарбоксилаза; 2—

аминопропилтрансфераза.

ресцин. Эти реакции приведены на рис. 22.7. 5'-Метилтиоаденозин, образующийся в ходе синтеза спермидина в предстательной железе, быстро подвергается дальнейшему превращению под действием фермента, катализирующего фосфоролитическое расщепление, приводящее к образованию аденина и 5-метилтиорибозо-1-фосфата. Спермин синтезируется в результате декарбоксилирования еще одной молекулы S-аденозилметионина и последующего переноса остающегося фрагмента метионина на спермидин; эта реакция катализируется аминопропилтрансферазой, которая отличается от фермента, катализирующего соответствующую реакцию при синтезе спермидина.

22.6.3. Метаболизм полиаминов

Метаболизм путресцина у млекопитающих не выяснен. У адаптированного штамма Pseudomonas из путресцина в результате окисления и переаминирования образуется янтарный полуальдегид; последний затем окисляется до сукцината, поступающего в цикл лимонной кислоты.

22. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. Ill

933

Окисление спермина и спермидина, как и ряда других моно-и диаминов, катализируется медьсодержащей оксидазой, которая была выделена в кристаллическом виде из плазмы быка и свиньи; мол. веса выделенных оксидаз соответственно равны (приближенно) 225 000 и 195 000, а содержание меди составляет четыре и три атома на молекулу белка.

H2N(CH2)3NH(CH2)4NH(CH2)3NH2 + 202 + 2Н20 -*~

спермин

-*¦ OHC(CH2)2NH(CH2)4NH(CH2)2CHO + 2NH3 + 2Н202

H2N(CH2)3NH(CH2)4NH2 + О, + Н20 ->- OHC(CH2)2NH(CH2)4NH2 + NH3 -f- н2Оз

спермидин

Окисление спермидина, катализируемое ферментом из Serra-tia marcescens, требующим FAD и дополнительного переносчика электронов, протекает по другому пути:

H2N(CH2)3NH(CH2)4NH2 + 02 ->- H„NCH2CH2CH2NH2 + -f Н20

НС СН2

спермидин I,Здиаминопропан ^ /

N

Д1-пирролин

См. литературу к гл. 23.

Глава 23

МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. IV

Гликогенные и кетогенные аминокислоты.

Метаболическая судьба индивидуальных аминокислот

Если аминокислоты поступают в печень в количествах, больших чем требуется для синтетических процессов, то избыток их не может откладываться в запас. В норме, однако, не происходит бесполезного выведения аминокислот; каждая из аминокислот подвергается деградации по такому пути, который позволяет аккумулировать (для последующего использования) значительную долю энергии полного окисления аминокислоты. Рассмотрение этих путей является главной задачей данной главы. В результате происходящих превращений большая часть углеродных атомов ами

страница 80
< 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
(15.09.2019)