Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

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

. В печени крыс деградация лизина происходит главным образом в митохондриях; при этом, по-видимому, осуществляются реакции, обратные тем, которые имеют место при синтезе лизина (разд. 20.4.1.9).

NH,

I

?,?—сн,—сн2—сн2—сн,—сн—соон

H2N—CH2—CHj—сн2—сн2—с—соон

ог-кето-Е-аминокагфоновая кислота

соон

H2C—NH—CH

I I

сн2 сн2

сн, сн,

сн2

HCNH,

I

соон

I

соон

сахаросрин

"?' чСООН

Д -пиг,ери8еин-2-карооновая кислота

ЛГ^СООН ?

липеколиноваа кислота

->Г "СООН Л!-пипериВеин-Ь-карбоновая кислота

?

0=С—СН2—СН,,—CHj—сн2—СООН NH2

ot-аминоаЭипил -S-полуа льЭегиЭ

1

НООС—СН2—СН2—СН2—СН—СООН NHj,

ci-аминоаЭипиновая кислота

1

НООС—СН2—СН2—СН2—COSCoA глутарил -СоА

-со,

NAD* СоА5Н

НООС—CHj,—СН2—СН2—С—СООН ct-кетоаЭипиновая кислота

НООС—СН2—СН=СН—COSCoA глутакони л- СоА

-со,

CHS—СН=СН—COSCoA кротонил-СоА

2 СН3—С—СоА О

2 ацетилгСоА

HP J NAD*

СН3—С—СН,—COSCoA

аЦепгаацетил-СоА

Рис. 23.9. Предполагаемые пути метаболической деградации лизина.

27*

956

III. МЕТАБОЛИЗМ

В ходе деградации лизина образуется сахарофин (разд. 20.11), далее открывается прямой путь (обходящий циклические промежуточные соединения) к а-аминоадипил-е-полуальдегиду (рнс. 23.9). Этот полуальдегид образуется также и в ходе другого пути деградации лизина (рис. 23.9), начинающегося окислительным дез-аминированием, которое катализируется оксидазой L-амннокислот печени. Образующаяся кетокислота спонтанно циклизуется в А'-пи-перидеин-2-карбоновую кислоту; восстановление последней ферментом, функционирующим как с NADH, так и с NADPH, приводит к пипеколиновой кислоте. Последняя окисляется в ?'-пипери-деин-6-карбоновую кислоту, которая в присутствии АТР и Mg2+ окисляется митохондриями печени до ?-аминоадипиновой кислоты (через стадию полуальдегида). Печень содержит пиридиннуклео-тидзависимый фермент, катализирующий окисление а-аминоади-пил-е-полуальдегида в ?-аминоаднпиновую кислоту. Последняя путем переаминирования переходит в ?-кетоадипиновую кислоту, из которой в результате окислительного декарбоксилирования образуется глутарил-СоА; дальнейшие превращения приведены на рис. 23.9.

Третий путь деградации лизина в тканях млекопитающих, а также у дрожжей протекает через стадии образования ацнлнро-ванных промежуточных соединений и, таким образом, обходит путь, включающий стадию циклизации кетопроизводного лизина

СН,

снч

NH2 I

H2N—(СН2)4СНСООН

лизин

NH,

с=о

? ? -

HN—(СНг)4СНСООН

?-?- ацетиллизин

О

О

II

NH2(CH2)4CCOOH —

rt-кето-е-аминокап-роновая кислота

Д^пилерчЗеин-

2- карбон овая кислота

и т.о.

с=о I II HN—(СН2)4С—СООН

о4-кето-Е-ацетами9о-капроновая кислота

ОН

HN—(СН2)4СНСООН

оС-окси-ь-ацетамиЭо-капроновая кислота

НООС(СН2)3СООН

•глутаровая кислота

ОН

I

• H2N(CH2)4CHCOOH

оС-окси- ь-аминокапро-ноаая кислота

Рис. 23.10. Ацилированные промежуточные соединения, образующиеся в процессе

деградации лизина.

23. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. IV

957

NH,

СН2—СН2—СН;—СН2—СН—СООН СН2—СН,—СН,—СН,—СН—СООН ¦—> ??, ??, ??,

d-лиэин l-лизим

Н..О переаминиро-

СН,—СН,—СН,—СН,—С—??, СН,—СН,—СН,—СН,—СООН ,

j^^" - ванне

??2 О NH,

б - аминовалериановая г-аминовалерамиЭ кислота

? NAD*

CoASH , ,„ __, ^-, , „ , -?20 ,

0=C—CH,—CH,—CH,—COOH > НООС—СН,—СН,—СН,—С—S—СоА

глутаровый

полуалВегив глутарил-СоА

?,? О

НООС^СН,—СН=СН—С—S—СоА С°2 > СН3—СН=СН—С—S—СоА-> Acetyl СоА

О О глутакопи л - СоА кротонил - СоА

Рис. 23.11. Катаболизм лизина микроорганизмов.

в пипеколиновую кислоту. Фермент печени катализирует образование е-А/-ацетнллизина. Ацильный остаток сохраняется на стадиях, ведущих к а-окси-е-ацетамидокапроновой кислоте (рис.23.10), из которой (после деацилировання) образуется глутаровая кислота. Если же деацнлнрование осуществляется на более ранней стадии, то возникает возможность метаболических превращений по пипеколатному пути (рис. 23.10).

Катаболизм лизина у микроорганизмов протекает через стадии образования промежуточных соединений, показанных на рис. 23.11. Взаимопревращение D- и L-лизина катализируется пиридоксальфосфатзависимой рацемазой. При действии t-лизин-оксигеназы (М 191 ООО) из L-лизина образуется ?-аминовалерамид. Молекула этой оксигеназы содержит две молекулы FAD и, по-видимому, катализирует окисление, дезаминирование и декарбоксилирование. Образовавшийся амид превращается затем дезамидазой в ?-аминовалериановую кислоту. Из последней в результате переаминирования образуется глутаровый полуальдегид; далее через стадии глутарил-СоА, глутаконил-СоА, кротонил-СоА происходит образование ацетил-СоА. Следует отметить, что переаминированне ?-аминовалерата с образованием полуальдегида и последующее окисление до глутарата происходит также у крыс.

Некоторые Clostridia сбражявают лизин; при этом первоначально происходит обратимое превращение L-лизина в ?-?-лизин, катализируемое пиридоксальфосфатзависимой аминомутазой {М 285 ООО):

NH2

!

H2N—СН2—СН2—СН2—СН2— С ?—С ООН <—> L-а-лизян

??2

-*¦ ?2?—СН2—СН2—СН2—СН—СН2—СООН

L-?-лизин

958

III. МЕТАБОЛИЗМ

В ходе этого превращения происходит перенос аминогруппы от а- к ?-углеродно-му атому и атома водорода (в противоположном направлении). При окислении ?-?-лизина образуются конечные продукты ферментации, а именно ацетат, бути-рат и NH3.

23.2.13. Аргинин

Катаболизм аргинина у млекопитающих, приводящий к образованию орнитина и мочевины, был описан выше (разд. 21.4.4). Был также рассмотрен путь дальнейших превращений аргинина (разд. 23.2); этот путь характерен также для В. subtilis и Е. coli.

У других микроорганизмов осуществляются различные пути катаболизма ар-гииииа. В ходе одного из таких путей происходит деградация до агматииа (разд. 22.6.1.1.) и 1,4-диаминобутаиа, далее образуются спермин и спермидин (разд. 22.6.2); в ходе другого пути образуется цитруллин, а из последнего — орнитии; еще одни путь включает последовательность превращений: ?-гуаиидинобутир-амид—»-у-гуанидиномасляиая кислота—унитарный полуальдегид; наконец, деградация по пути: ?-кетоаргпнин—«-у-гуанидпнобутнральдегнд—>-у-гуаниднномасля-ная кислота—>-у-аминомасляиая кислота+мочевииа.

23.2.14. Гистидин

Из гистидина в результате переаминирования может образоваться соответствующий имидазолпируват; однако главный путь деградации гистидина начинается катализируемым гистидин — аммиак-лиазой, а, ?-элиминированием молекулы NH3 с образованием урокановой кислоты. Механизм этой реакции включает промежуточное образование аминофермента.

?

? ??2 ? ilH2

HC=C—C-CH-COOH + ? — НС=С—CjrCH-COOH N„ NH н ?*. .?? ?~

Я с л

н н он

гистиЭин

?

Н20 + НС=С-С=СН-СООН + ??2—? ?^/??

Н NH3 + ?

урокановая кислота

Гистидин — аммиак-лиаза печени крысы является ферментом, нуждающимся в сульфгидрильных соединениях. В активном центре фермента (?? 200 ООО) находится остаток дегидроаланина

23. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ 1\

959

??

I

(СН2=-С—СО—). Активность фермента в печени крысы значительно увеличивается в период, предшествующий половой зрелости, достигая уровня, который сохраняется у взрослого животного. Увеличение активности у молодых животных ускоряется при гипо-физэктомии, что указывает на тормозящее влияние гипофизарных гормонов на активность и (или) синтез фермента. У лиц с врожденным заболеванием гистидинемией гистидин — аммиак-лиаза отсутствует; это приводит к повышению содержания гистидина в крови и моче.

Уроканатгидратаза катализирует трансформацию урокановой кислоты в имидазолон-3-пропионат. Эта реакция характеризуется вовлечением элементов воды и осуществлением процессов внутримолекулярного окисления и восстановления; ее механизм еще не установлен. Далее имидазолонпропионат-гидролаза осуществляет гидролиз до гх-формиминоглутаминовой кислоты. Формиминовая группа может быть перенесена специфической трансферазой в К5-положение тетрагидрофолиевой кислоты. Ы5-Формиминотетра-гидрофолиевая кислота гидролизуется, циклизуется в Г\т5,№°-мете-нилпроизводное; далее может образоваться Ы10-формил- или №,Г\[10-метилентетрагидрофолиевая кислота (рис. 21.2). Таким образом, атом С-2 имндазольного кольца гистидина возвращается в пул одноуглеродных фрагментов. Животные и люди с недостатком фолиевой кислоты или витамина В[2 выделяют большие количества формиминоглутаминовой кислоты; это свидетельствует о том, что главным путем метаболизма формиминогруппы является ее превращение в метальную группу.

Небольшое количество имидазолон-3-пропионата может окисляться до гидантоин-5-пропионата, который не подвергается дальнейшим превращениям, а выделяется с мочой. Пути метаболизма гистидина приведены на рис. 23.12.

У некоторых микроорганизмов формиминоглутаминовая кислота подвергается гидролизу либо до глутамата и формамида под действием формиминоглутамат-гидролазы. либо до формилглутамата и ??4 под действием N-формил-ь-глутамат-иминогидролазы. Последний фермент (?? 100 ООО) состоит из двух одинаковых субъединнц. Исследования, проведенные на микроорганизмах, позволили выяснить регуляторные механизмы, функционирующие иа пути деградации гистидина. У Klebsiella aerogenes гистидин —аммиак-лиаза. уроканатгидратаза и формими-ноглутамат-гидролаза индуцируются гистидином и урокановой кислотой, а репрессируются глюкозой и глицерином.

Эрготионеин — бетаин 2-меркаптогистидина находится в высокой концентрации в эритроцитах человека (20—30 мг/100 мл цельной крови) и обнаружен также в печени и мозге; его содержание высоко в семенной жидкости кабана. Этот бетаин, возможно, выполняет у млекопитающих определенные метаболические

III. МЕТАБОЛИЗМ

HC=C—СН,—CH2

I I I ?^,,?? ??2

?

гистамин

HC=C—СН,—СН,

I

-?—СН, ??,

1- метилгиотамин

НС=С—СН,—СН—СООН'

J. г.

?

НС=С—СН,—СН—СООН

I I 2 I

N^C^N-CH3 NH2 ?

ГметилгистиЭин

гистиЭин

НС==С—СН2—С—СООН I I II

?^?? О

им иЭазсл пировинограЭна" кислота

H3C-N^N ?

??,

Зметилгиг.тиЭин

НС=С—СН2—СООН

?^??

м иВазо л уксусная кислота

нс=с—сн=сн—СООН I I

?^?? ?

урокановая кислота

о=с

страница 85
< 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
(12.11.2019)