Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 13
Текст из файла (страница 13)
В реакциях такого типа функцию акцептора электронов почти всегда несет ГА(У. В молекуле сукцинат-дегидрогеназы изоаллоксазиновое кольцо ГА(л ковалентно связано с боковой цепью гистидина, входящего в состав фермента (Š— ГАВ). сравнимо с этой величиной для АТР ( — 7,3 икал/моль). Расщепление тиоэфирной связи сукцинил-СоА сопряжено с фосфорилированием гуаиозиндифосфата (ОЛЭР)п: Сукцинил-СоА + Р, .+ + ООР Сукцинат + ОТР + СоА. Эта легкообратимая реакция (Лбе' = = — 0,8 ккал/моль) катализируется сукцинил-Сел — синтетазой. Фосфорильная группа гуанозинтрифосфата (ОТР) в ходе реакции, катализируемой иуклеозиддифосфокиназой, легко переносится на аденозиндифосфат (АОР) с образованием АТР, ОТР + АОР СОР + АТР.
Образование высокоэнергетической фосфатной связи из сукцинил-СоА представляет собою пример субстратного фосфорилироваиия. В самом деле, это единственная реакция цикла трикарбоновых кислот, непосредственно приводящая к образованию высокоэнергетической фосфатной связи. По контрасту с нею, в процессе фосфорилирования, связанного с дыхательной целью (называемого также окислительным фосфорилироваиивм), образование АТР сопряжено с окислением ХА(УН или ГА(УНг под действием О,.
Мы уже встречались ранее с субстратным фосфорилированием при анализе двух реакций гликолиза: окисления глицеральдегнд-3-фосфата и превращения фосфоенолпирувата в пируват. Окислительному фосфорилированию посвящена следующая глава. 13.8. Регенериронаиие оксалоацетата нри окислении сукцнната Реакции соединений, содержащих четыре атома углерода, составляют последнюю Н Н ! РАО +  — С вЂ” С вЂ” В' ! Н Н ' В мышечной ткани голубя с АОР;Прим. ред. Часть П.
Генерирование 52 н хранение энергии ЕАОНг +  — С=С вЂ” Я' ! Н Н нунврвт Последняя стадия цикла карбоновых кислот: от кцината к оксалоацетату. Š— ГА(3 + Сукцинат Š— ГА(УНг + Фумарат. Молекула сукцинат-дегидрогеназы содержит кроме флавина четыре атома железа и четыре неорганических сульфида. Гем в состав этого фермента не входит. Атомы железа связаны с неорганическими сульфидами.
Белки такого типа известны как железосеронротеииы (Ге-Я-белки), или белки, содержащие негемовов железо. Железосеропротеины играют важную роль в электронтранспортных системах митохондрий и хлоропластов (разд, 14.4 и 19.9). Сукцинат-дегидрогеназа состоит из компонен- та 70 кДа, включающего ГАО и два кластера Геб-белков, и компонента 27 кДа, содержащего единичный кластер белков. Этот фермент в отличие от других ферментов цикла трикарбоновых кислот является интегральным белком внутренней мембраны митохондрий.
Сукцинат-дегидрогеназа непосредственно связана с цепью переноса электронов. ГА(ЗНз, образовавшийся при окислении сукцината, не отделяется от фермента (в противоположность )з(АВН). Два электрона ГА(ЗХз прямо переносятся на атомы Ге" фермента. Конечным акцептором этих электронов служит молекулярный кислород, что будет рассмотрено в гл. 14. Следующий этап цикла — гидратацня фумарата с образованием ь-маната. Фумараза катализирует стереоспецифическое транс-присоединение Н и ОН, как было показано в исследованиях с использованием в качестве метки дейтерия. Поскольку ОН-группа присоединяется только с одной стороны двойной связи фумарата, образуется исключительно ь-изомер малата, Н, СОО С ООС н Н, О1 СОО- н С, ООС 00 В конце концов малат окисляется, образуя оксалоацетат.
Эта реакция катализируется молот-дегидрогеяазой, и роль акцедтора электронов в ней опять выполняет )з)АВ '. Малат + ХАЮ' Оксалоацетат + + )з)АОН + Н 13.9. Стехиометрии цикла трнкарбоновых Суммарная реакция никла трикарбоновых кислот имеет следующий внд: Ацетил-СоА + ЗИАД' + ГАВ + + ОВР + Р, + НзО -' 2СОз + ЗЯАВН + + ГАВНг + ОТР + 2Н + СоА. 13. Цикл трнкарбоновых кислот 53 Такая стехиометрия цикла трикарбоновых кислот (рис. 135 и табл. 13.1) обусловлена следующими реакциями.
1. Два атома углерода включаются в цикл при конденсации ацетильного компонента (из ацетил-СОА) с оксалоацетатом. Два углеродных атома покидают цикл в форме СО, в ходе последующих реакций декарбоксилирования, катализируемых изоцитрат-дегндрогеназой н и-оксоглутарат-дегидрогеназой. Как будет вкратце обсуждаться ниже, атомы углерода, покидающие цикл, отличны от тех, которые в него включились, 2. Четыре пары атомов водорода покидают цикл в ходе четырех окислительных реакций. Две молекулы ХАЮ восстанавливаются в реакциях окислительного карбоксилирования изоцитрата и и-оксоглутарата, одна молекула ГАО восстанавливается прн окислении сукцинатв и одна молекула ХА(3 ' восстанавливается при окислении малага.
3. Одна высокоэнергетическая фосфатная связь (в форме СТР или АТР) генерируется из богатой энергией тиоэфирной связи сукцинил-СоА. 4. Потребляются лве молекулы воды: одна в синтезе цитрата при гидролизе цитрил-СоА, вторая — при гидратации фумарата. Заглядывая вперед, скажем, что ХА(зН н ГАЕ>Нз, образующиеся в цикле трикарбоновых кислот, окисляются в цепи переноса электронов (гл. 14).
Генерирование АТР происходит прн транспорте электронов от этих переносчиков на О , их конечный акцептор. На кажлую молекулу )з)АВН в митохондрии образуются три молекулы АТР, на каждую молекулу ГА(ЗНз — две молекулы АТР. Отметим, что только одна высокоэнергетическая фосфатная связь в расчете на один ацетильный ос~атак образуется непосредственно в цикле трикарбоновых кислот.
Олиннадцать фосфатных связей, более богатых энергией, генерируются при окислении трех молекул ХАЕН и одной молекулы ГАРН, в цепи переноса электронов. Молекулярный кислород непосредственно не участвует в цикле трикарбоновых кислот. Однако цикл функционирует лишь в азробных условиях, поскольку ХАО " СООСН,— С— СН, СН, СОО- СН, л ! НΠ— С вЂ” СОО ! СОО- С-СООС=О 1 цнтрат НС СН, СОО- цно-аконнтат Окоааоацатат з~ НАОН 9 СОО СОО СН НΠ— С вЂ” Н 1 Н вЂ” С вЂ” СОО СН НΠ— С вЂ” Н СОО СОО Итоцнтрат ,1в Н,О 4 СО л НАОН СООСОО ! СН СН а НС СН СОО С=О Фуна рот СОО о Окоотаутарат СОО 7 АОН. С вЂ” 8 — СоА 5 СН СН СН7 СНт г сьь- СОО НАОН Сукцннат Сукцннна Соа Часть Н. Генерирование и хранение энергии Рис.
13.5, Цикл трикарбоновых кислот. н гАЭ в митохондрии могут быть регенерированы только при переносе электронов на молекулярный кислород. Гликолиэ в принципе может протекать как в аэроб»ых, так и в апаэробиых условиях, тогда как цикл трикарбоповых кислот носит строго аэробпый характер. Напомним, что гликолиз может протекать в анаэробных условиях по той причине, что в процессе превращения пирувата в лактат происхо- дит регенерироваиие ХАР '. 13.10.
Пнруват-дегндрогеназный комплекс— органнзоваинаи система ферментов Обратимся теперь к механизму некоторых реакций. Окислительное декарбоксилирование пирувата с образованием ацетил- СоА катализируется пируват-дегидрогепаэпым комплексом, организованной системой трех видов ферментов (табл. 13.2). Превращения, катализируемые этим комплексом, описываются следующим сум- Ствлвв Кафвктар Тппц бпа Реакция Фермент Апетил-СоА + Оксалоацетат+ НзО Цитрат+ + СоА+ Н' СоА Цитрат-син- таза а — 7,5 Гс" Аконитаза Аконитаза б 420 в — 0,5 Газ и ХАН' г фд — 20 Изоцитрат-дегидрогеназа и-Оксоглута- ратдегццрогеназный комплекс + л — 7,2 Сукцинил-СоА + Р, + ООР Сукцинат + ОТР + СоА СукцинилСоА — снн- тстаза е — О,й Сукиинат-ле- гилрогеназа л 0 — 0,9 + 7,1 Фумараза Малат-дегил- рогеназа Нет ХАЙ" в л " Тпп равпцпп, в-канлепсвцпя; б- лвгплрвгвппв; в -гплрвтвцпп; и-субсгратпас фасфарплправвппе.
г-лакврбаксплправвппа; л-акпслеппе: Таблица 13.2. Ппруввт-лагвлрагеввзвмй пампвакс Е. сай Сокращение Число палей Прастагпчссв молекула квв группа Фермент Кптвлпзпруамвп ревпцн» Ппруввт-легплрагппазпмй компонент Дпгпдралвпапп.грввспцстплвзв 24 Дскврбаксплправвппп ппрувптп А плп Е, В плп Ез 12 Лппавмпл С ппн Е, Двгппралппапл-ле~ плрагепвзв ГАтз Превращение пирувата в ацстил-СоА происходит в четыре стадии. На первой стадии пируват соединяется с ТПФ и затем полвсргастся декирбоксилировонилх Реакция катализируется лирувлт-дегидрогенозным комлоненто,н мультифермситного комплекса.
13. Цикл трнкарбоиовых кислот Таблица 13.1. Цикл трпкврбммвмк кпслаг Нитрат чпс-Аконитат + ф Н,О нис-Аконнтат + НзО Изоцитрат Изоцитрат+ ХАР' о-Оксоглутарат + СОз + ХАОН о-Оксоглутарат + ХАО' + + СоА =Сукцинил-СоА н + СО, + ХАЕН Сукцииат + ГАВ (связанный с ферментом) фумарат + ф ГАОН, (связанный с ферментом) Фумарат + Н,О Малат 2;Манат + ХА(3' Оксалоацетат ф ХАОН ф Н' мариым уравнением: Пируват + СоА + ХАЮ' — Ацетил-СоА + СО, + ХАЕН. Механизм этой реакции гораздо сложнее, чем можно было бы думать, исходя только из сс стехиометрнн. Помимо стсхиомстрических кофакторов СоА и ХАР' в ней в качестве каталитических кофакторов участвуют тиоминлирофосфот (ТПФ),,еилолмид и ГА0.
ХАТз', г СоА, ТИФ, липоевая кислота, ГАО СоА Окпслеппп С,-фрвгменгв и перенос нв СаА Регсперправвппе окисленной формы пипавмплв Тиазопо кольцо Опяеппяемыа протон Активный атом угпородп йн С й С вЂ” СН вЂ” й 0 0 С=С вЂ” СНз — СНз — 0 — Р— 0 — Р— 0 й Нз 0 0 Тмаминпнрофоофат (ТПФ) й — +с — сн, + ес Я вЂ” С О О" й — С вЂ” СН з — + НΠ— С вЂ” С СН 8 — С з 0 0 У С Н+ + ' О=Сз' СН, й' Каронином ТПФ й' Промыкуточный продукт Пнруоат й й 1 1, со, й — С вЂ” СН, О и — 'с — сн, но — с=с" ~~ но — с — с сн 8 С 3 СН з Оз О й ~й-'с — сн, з-Ь р й но — с — с СН 3 й' Промежуточный продукт й резонансным форам монмзнрооомното пздрвзомзтмп.ТПФ Часть П. Генерирование н хранение энергии Пируват + ТПФ вЂ” ° Гидроксиэтил— — ТПФ + СО,.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
