Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 4
Текст из файла (страница 4)
— 8 — Сод Ацвтив Сва 5-адеисэилмстиоиии Урээдиндифссфаттлюкс эа ци ~ иди ил ифссфа ми а- пиятлиисрсл Фссфатилаэ Часть И. Генерирование н хранение энергии 16 Рнс. 11.11. Строение кофермента А )Со А). ла для реакции указанных переносчиков электронов с О, н для реакции АТР с водой. Стабильность этих молекул в отсутствие специфических катализаторов имеет существенное значение длл их биологической функции, поскольку ана обеспечивает воэморкнасть фсрмснтативиой регуляции клока свободной энергии и восстановительных эквивилгнтов.
11.10. Кпфермент А как универсальный переносчик аинльиых групп Кофермент А — другая молекула, занимающая центральное место в метаболиэме. В 1945 г. Липман установил, что для многих процессов ацетилирования, катилизируемых ферментами, требуется гермостабнльный кофактор. Этот кофактор был назван кофермгитом А (СоА), где А означает ацетилирование. Он был выделен, а несколькими годами позднее была определена его структура 1рис. 11.11). Реакционноспособной частью молекулы СоА является концевая сульфгидрильная группа.
Ацильные группы присоединяются к СоА при помощи тиоэфирной О 'я В"-С вЂ” 8 — СоА Ац .Свя связи. Образующееся в результате этого производное получило название ацил-СоА. Ацильная группа, связанная с СоА, часто бывает представлена ацетильной группой. Это производное называют ацетил-СоА. зэкк"' для гидролиза ацетил-СоА имеет большую отрицательную величину: Ацетил-СоА -1- Н О Ацетат + СоА -ь Н' Другими словами, ацгтил-СоА имеет высокий потенциал переноса ацетильиы.т групп.
СоА является переносчиком активированных ацетильных или других ацильных групп, подобно тому как АТР служит переносчиком активнрованных фосфорильных групп. Таблииа 11.3. Нсив~арьэе актвввраваииые иереиссчвки а мс~абслиэме о н сн, н 2 2 2 с — сн — сн — н — с- с — с-сн он о онсн, Пантотвнвт н — с — он сн,он нон,с он сн, й 3< н — с он н — с — он сн,он Инкотннат (ннаянн) Пнрндоконн (форма витамина Вя) Рнаофнаонн (внтаынн Вя) мин В, ) - прслшесз венпик Е А(3, а пантотсна! являстся компонснтолт аоформсптд Л. Молекулярная основа лейсзвия жирорастворимых витаминов (рис. 11.!3) изучена значительно хуже.
Визлмин К, необходимый для нормально!о свертывания крови, учасзвуст в карбоксилировации остатков !ну!амата в у-карбокси!.!у!амат (разд. Я.23). Витамин А (ретинол! предшес2вспник ретппаля, светопозлошаюшей !руины в сос2нвс зрительных пигментов (разл. 37.13). Недостаток этого витамина приводит к куриной слепоте. Кроме того. молодым живозцым витамин Л требуется Каферментнас аронзвал- нгж Внтамнл Тнамнн (внталнн В,) Рнбафлаанн (антамнн Вз! Тнамннннрафосфат Флавнналсннндннуялсатнл н флавнлманонуялса ~ 22л Ника ~ ннамнпаденннлн- Нняатнновая янслата (нналнн) Пнрнлоеснн.
лнрнлоясаль н лнрндоясамнн (внтамнн Вз) Пантотеновая кислота Бнотнн нуклеатнЛ Пнрнлоясальфосфа2 Кофермент А Ковалснтно связан с «арбояснзызамн Тс2разндрофалят Кобамндные «офсрмсн ~ ы Фолневая янсло2а Кобаламнн (внммнн В,з) 17 2-Н Рис. 11.12. С ! роение неко ! орых волорас ! воримых вн ! аминов. При дальнейшем рассмотрении процессов мстаболизмл мы встретимся и с лру! ими переносчиками лктивированных зрупп. Нскоторыс из них перечислены в табл. 1!3.
Эти переносчики опосрсдуют обмен активиронанных групп в многочисленных биохимических реакциях. Они лсйствизсльно играют очень сходную роль во всех формах жизни. Их универсальное присутствие— один нз интегральных момецзов биохимии. 11.11. Большинство волпрасгворимых витаминов являются компонентами коферментов Липман писал; нйрачи любят прописывать витамины, н миллионы люлей принимают их, однако потребовалась немалая биохимическая изобретательность, ч зобы понять. почему они необходимы и каким образом организм их использует». Витамины — органические молекулы, которые в малых количествах должны присутствовать в рационс высших животных. Эти молекулы израют почти одинаковую роль во всех формах жизни, однако высшие животные утратили способность их синтезировать. Сушествуют две группы витаминов: жирорастворимые, обозначаемые буквами А, (У, Е и К, и волорастворимые, к которым относятся витамины группы В.
Биохимическая роль водо- растворимых витаминов в основном известна. Большинство из них представляют собой компоненты коферментов (табл. !1.4). Например, рибофлавин (вита- Н о с н с н,с- с~~ с "с н — н н,с — с с с. с=о н н-с — н Таблнлл ! ! 4. Каферм«нтные нранзволные вено шрыя аодорас 2 варнмых внтамннов 11. Метаболизм: основные положения и обозначения сн СНз сн,— сн,— сн,— сн-сн,;н но н,с сн, сн, сн сн н и.твквфврия (вязании я) сн,он ратинов (витания а) сн, сн, сн, ! ! СНз — СН=С вЂ” СНз — СНз — СНз — СН вЂ” СНз з — Н Витания Кз но капьяифвриа (витазии ця) ненты.
Белки гидролизуются на 20 типов аминокислот; полисахарцды гцдролизуются до простых сахаров, таких, как глюкоза; жиры распадаются на глицерол и жирные кислоты (рис. 11.14). На этой стадии не происходит высвобождения биологически полезной энергии. На второй стадии многочисленные малые молекулы, образовавзииеся в результате первой стадии, распадаются до нескольких простых компонентов, играющих центральную роль в метаболизме.
Большинство из них-сахара, жирные кислоты, глицерол и некоторые аминокислоты †превращаются в ацетильную часть ацетил-СоА. На этой стадии происходит образование АТР, но в значительно меньшем количестве, чем при полном окислении ацетильного компонента ацетил-СоА. Третья стадия — это цикл трикарбоновых кислот и окислительное фосфорилирование, представляющие собой конечные общие пути в окислении топливных молекул. Ацетил-СоА привноси~ свои ацетильные компоненты в этот цикл, где они полностью окисляются до СО,. При окислении каждой ацетильиой группы имеет место перенос на )х(АТ)' и ЕА(л четырех пар электронов. В процессе переноса 18 Рис. 11.13.
Строение некоторых жирорастворимых витаминов. для роста. Метаболизм кальция и фосфора регулируется гормонам †производн витамина (л (разд. 20.26). При недостатке витамина 1л нарушается формирование костной ткани у растущих животных. Недостаточность витамина Е у крыс приводит к бесплодию. Этот витамин защищает ненасыщенные мембранные липины от окисления. 11.12. Стадии извлечения энергии яз пищевых веществ Рассмотрим в общих чертах процесс генерирования энергии у высших организмов, прежде чем перейти в последующих главах к детальному анализу этих реакций.
Ганс Кребс (Напк Кгебя) описал три стадии генерирования энергии при окислении питательных веществ. На первой стадии крупные, молекулы иищи расщепляются на более мелкие компо- Часзь Н. Генерирование и хранение энергии сн СНз СН з н-с)-сн=сн-сн-сн сн, Стадия! Живные кислоты и глицерин Аминокислоты показа и дезгпв Стадия и Стадия щ 19 электронов от восстановленных форм этих переносчиков к О, происходит генерирование АТР— пропесс, названный окислительным фосфорилированием.
Большая часть АТР, генерируемого при расщеплении пищевых веществ, образуется на этой третьей стадии. 11.13. Процессы обмена веществ регулируются множеством различных механизмов Даже в простейшей бактериальной клетке может протекать более тысячи взаимозависимых реакций. Очевидно, что эта сложная система должна строго регулироваться. Более того, регуляция обмена веществ должна быть гибкой в силу непостоянства условий внешней среды.
Исследование широкого круга организмов показало, что существует много различных механизмов регуляции метаболизма. Следует подчеркнуть, что хотя центральные метаболические пути в настоящее время почти полностью установлены, изучение механизмов их регуляции до сих пор находится в зачаточном состоянии. Немногие вопросы современной биохимии представля1ог собой настолько важную и захватывающую проблему. Рнс. 11.14. Стадии извлечения энергии из пищевых веществ. Главный механизм регуляции метаболизма — контроль количества некоторых ферментов.
Этот механизм широко исследовался у бактерий. Регуляция скорости синтеза р-галактозидазы и лругих белков, необходимых для использования лактозы, представляет собой классический пример, который летально рассматривается в гл. 28. Исследования, проведенные в последние годы, показали, что регуляции подвержена также скорость расщепления некоторых ферментов. Регуляция метаболизма достигается и путем контроля катилитическай активности определенных ферментов.
Общий и важный механизм регуляции — обритимый алластеричвский контроль. Например, во многих биосинтетических процессах имеет место аллостерическое ингибирование первой реакции конечным пролуктом процесса; это взаимодействие называют ипгибировапивм па принципу обратной связи, илн ретроингиоировапивм. Активность некоторых ферментов модулирустся также путем ковилвнтиых модификаций, таких, как фосфорилирование специфического серинового осзатка. Важный общий принцип метаболизма состоит в следующем: пути биосюипеза и рас- 11. Метаболизм: основные положения н обозначения а о й н е 3 0 0,25 0,50 0,75 1 Энвргютичвский Заряя Рис.
11.15. Влияние энергетического заряда на относительную скорость типичного генерирующего АТР (катаболического) пути и типичного использующего АТР (анаболического) пути. нада почти всегда разобщены. Это разобнзение, как будет показано в последующих главах, необходимо по энергетическим причинам. Оно также способствует регуляции метаболизма. У эукариот возможности метаболической регуляции и ее гибкость усиливаются благодаря наличию комнартментаиии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
