Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Его предпочтительной конформацией является конформация кресла. Заместители могут быть двух типов: аксиальные и экваториальные. В В-о-глюкопиранозе все гидроксильные группы — экваториальные. 12.2. Общяй обзор ключевык структур н реакций Изучение последовательности реакций в метаболическом пути значительно облегчаегся, если имеются точные данные о структуре реагирующих веществ и известны типы происходящих реакций. Промежуточные продукты гликолиза состоят из шести или трех углеродных атомов, Соединения, содержащие шесть атолюв углерода,— зто производные глюкозы и фруктоэьн соединения„ содержащие три атома углерода,— производные дигидроксиацетона, глицеральдегида, глицврата и пирувата.
Н вЂ” С вЂ” ОН Сн,он Гппцееапьдетад СН,ОН С=О СН,ОН йагпдееаепацетеп о о С Н вЂ” С вЂ” ОН СН ОН Гпацтмт ~~,г О С ! С=О СН Партеат Π— С вЂ” Π— Р— О О ЗФар ΠΠ— С вЂ” Π— Р— О !! О Д п2ДРпя Все промежуточные продукты гликолиза, расположенные в гликолитической последовательности между глюкозой и цируватом, находятся в фасфорилированной форме. Фосфорильные группы в этих соели- пениях связаны эфирной или ангидридной связью.
Рассмотрим теперь некоторые виды реакций, происходящих при гликолизе; 1. Перенос фосфорильной группы. Фосфорильная группа переносится от АТР на промежуточный продукт гликолиза или наоборот, 2. Перемещение фасфарильной группы. Фосфорильная группа перемещается внутри молекулы от одного кислородного атома к другому Π— Р=О ОН О О ! й — С вЂ” СН О вЂ” Р— Π— й — ' — СН ОН 2 т 2 Н О Й 3. Озомеризация. Кетоза превращается в альдозу или наоборот СН,ОН О С=О С вЂ” Н ! й Н вЂ” С вЂ” ОН й катета дпьдом 4. Дегидратация.
Элиминирование молект'и ~ волы. ! ! Н вЂ” С— С— ! !! Н вЂ” ~ — ОН вЂ” Н вЂ” С +Н,О Н Н 5. Альдалъное расщепление. Связь углерод — углерод расщепляется в результа~е обращения реакции альдольной конденсации. й С=О НΠ— С вЂ” Н й С=О ! НΠ— С вЂ” Н+ Н и О й — ОН+АТР й — Π— Р— О +АОР+ Нт 12. Глнколиз 27 Рис, 12.5. СН ОН СН ОРО,>- Ге сокиназз + АТР— ' Н Н +АОР+ Н+ Н Н Н ОН Гпюково Н ОН Гоюкозоа. фосфот СН ОН з О>РОН>С О СН>ОРО>т Н НО Н ОН Н ОН Н Овтктото.т,а Вясфосфот Н ОН гакково 28 12.3. Образование фруктозо-!,б-бисфосфата из глюкозы Начнем теперь наше пу>ешествие вниз по >ликолнтнческому пути. Реакции этого пути протекают в цитозоле клетки.
Первая стадия, представляющая собою превращение глюкозы во фруктозо-1,6-бисфосфат, происходит в три этапа: фосфорилирование, изомеризация и вторая реакция фосфорилирования, Стратегия этих начальных ступеней гликолиза сводится к образованию соединения, которое .иожет легко р»сизеплнтьсч на фосфорилиравинные фрагменты, содержиигие три углеродных атолаь Из >тих трехуглеродных фрагментов на последую>них этапах извлекается энергия. Глюкоза проникает в большинство клеток при помощи специфического переносчика илн системы активного транспорта (разд. 36.
(2). Судьоа глюкозы внутри клетки однозначна: она фосфарилируетсн при >частии АТР с ойразпваниеы глюкоза-б-фосфата. Перенос фосфорильной группы с АТР к >'идроксильной группе при С-6 глюкозы катализнруется гексокинаюй. Перенос фосфорильной группы — это основная реакция в биохимии. Фермент, каталнзирую>пий перенос фосфорильной группы от АТР к акцептору, называется киназой. Следовательно, гексокиназа — это фермент, способный переносить фосфорильную группу от АТР к различным шестиуглеродным сахарам (гексозам). Гексокиназа, полобно всем другим кинаэам, нуждается лля проявления своей активности в ионе Мйз ' (или другом лвухвалентном ионе металла, та- Часть П.
Генерирование и хранение энергии Электронная микрофотография псчсночной клетки. Гликолиз происходит в цнзозоле. (Печатается с любезного разрешения л-ра Аппе НцЬЬагд.) ком, как Мп" ). Двухвалентные ионы образуют комплекс с АТР. Структура лвух возможных комплексов Мйз" — АТР показана на рис. 12.7. Следующий этап гликолиза — это изомеризацин глюкоза-б-фосфата во фруктпзо-бфосфс>т. Шестичлгнное пиранозное кольцо >люкозо-6-фосфата превращается в пнтичлсннаг фуранозное кольцо фруктозо-6-фосфата.
Напомним, что у глюкозы с открытой цепью при С-1 находится альдегидная группа, тогда как лля фруктозы с открытой цепью характерно наличие кстогруппы при С-2. Альлегид при С-1 реа>ирует с гидрок- Рис. 12.6. СНтОРО т- гнюкютюфосфа' т ОтРОНтС О СНтОН йо~ Н Н ОН Гаикоаоафоефат Фруктото Юфоофат 12. Гликолиз Схематическое изображение а-углеропного скелета дрожжевой гексокиназы. Две идентичные субъединицы этого димерного фермента несимметрично взаимодействуют друг с прутом.
Глюкоза (окрашено зеленым) и АТР (окрашено красным) связаны с каталитическим центром каждого димера. Дополнительная молекула АТР (окрашено синим) связана на границе между субъединнцами. (Печатается с любезного разрешения д-ра Т)тошаз згейа) сильной группой при С-5, образуя пиранозное кольцо, а кетогруппа при С-2 взаимодействует с гидроксильной группой при С-5 с образованием фуранозного кольца.
Эта изомеризация глюкозо-6-фосфата во фрук- О О' 'О ) ) ) лдвнотнн †Π†Р†Π†Р†Π†Р†ΠΠ'(~ О ~~О О ллвнознн — Π— Р— О О Рис. 12.7. Способы связывания Мят т с АТР. тозо-б-фосфат представляет собою лревра- и)ение ильдозы к кенюэу. Смысл данной реакции станет понятен, если подставить в это уравнение формы сахаров с открытой цепью. о н 'С фруктозо-(,б-бисфосфата с образованием глицеральдегид-3-фасфата и дигидроксиаиетанфоефата. В лальнейших реакциях глнколиза участвуют трехуглеродные, а не шестиуглеродные соединения. Это превращение каталиэируется альдалазай.
Название фермента отражает приролу обратной реакции, прелставляющей собою альдольную конденсацию. Глицеральдегид-3-фосфат стоит на «столбовом пути» гликолиза. К дигидроксиацетонфосфату это не относится. Однако лигидроксиацетонфосфат может легко превращаться в глицеральдегид-3-фосфат. Эти соединения являются изомерами: дигидрок- Н вЂ” С вЂ” ОН ( НΠ— С вЂ” Н и+Он Н вЂ” С вЂ” ОН СнзОРОзз Гам«оза.вчасмфат (ааьдрза) Н ОН Ссзсазо о; -ол з|з ОН он ОН Н Фруктозм(,а Вмефеефат Фруатозо4 Фоефат сиацетонфосфат-кетоза, а глицеральдсгид-3-фосфат — альдоза. Изомеризация указанных трехуглеродных фосфорилированных сахаров катализируется триоэофаефат-иэомераэой. Реакция характеризуется большой быстротой и обратимостью.
В состоянии равновесия 96",г трнозофосфатов приходится на долю дигидроксиацетонфосфата. Тем не менее превращение дигидрокснацетонфосфата в глицеральлегид-3-фосфат протекает легко, поскольку последний эффективно удаляется. Н С ) Н вЂ” С вЂ” ОН СНзОРОзз Днгмдрокенацатон Фоефат Глнцаральдепзд. Зфоефат 0 чь . С Н вЂ” С вЂ” ОН СНзОРО з Глнцаральдапзд-афоефат (альдоза] СН,ОН С=О НΠ— С вЂ” Н ( Н вЂ” С вЂ” ОН ) Н вЂ” С вЂ” ОН ( Сн ОРО з ОО(мтазомфозфат (нотона За стадией иэомеризации следует вторая реакция фосфорилнрования.
(йруктаэо-бфосфат фасфорилируетсл за счет АТР с образованием фр»ктоэа-(,б-бисфагфагла. Реакция катализируется аллостерическим ферментом фосфафр»ктакиназой. Ход глнколнза лимитируется уровнем активности этого фермента. Каталитическая активность фосфофруктокиназы находится под аллостернческнм контролем со стороны АТР и некоторых других метаболитов (раза. 12.9). 12.4. Образование глицеральдегид- 3-фосфата путем расщепления н изомеризацни Вторая стадия гликолиза состоит из четырех этапов и начинается с расщепления СН,ОРОзз ГН ОРО з =О С=О :з НΠ— С вЂ” Н НΠ— ~ — Н + Н вЂ” С вЂ” ОН Н н — с — он СН ОРО Фруктоао4ЛЛ(мефоефат Часть X.
Генерирование н хранение энергии он,с Н Н ОР0,2- Н НО + АОР+ Н' Н СН,ОН заноз. Ьооз»зт.езомеоаза С=О ) СН,ОРО,' Дмгмдроаемацатонфоефат (котова) Глицвральдагид.з- фоефат Фруктово-1,БО и еф осф ат Дигидрокоиацвтонфоефат о й — С вЂ” Π— Р— О О Ацилфоефат С ) н — С вЂ” он СН Ороэ'- Глицаральдвпгд 3 фоафат + Атр 12.
Гликолиз 31 Таким образом, две молекулы глицеральдегид-3-фосфата образуются из одной молекулы фруктозо-1,6-бисфосфата при последовательном действии альдолазы и триозо- фосфат-изомеразы 12.5. Хранение энергии: фосфорнлнрованне, сопряженное с окислением глицеральлегид- 3-фосфата На предыдуших стадиях гликолиза происходило превращение одной молекулы глюкозы в две молекулы глицеральдегид-3-фосфата. Извлечение энергии при этом еще не имело места.
Напротив, на этой стадии расходовалось две молекулы АТР. Мы переходим теперь к ряду стадий, на которых происходит потребление энергия, содержащейся в глицералызегид-3-фосфате, О Орот '\~ С Н вЂ” С вЂ” ОН СН,ОРО,'- 1,3 аиофоофоглицврат 11,3 Бось Начальная реакция в этой последовательности представляет собою нреврагцснис глицсральдвгид-3-фосфата в 13-бисфосфоглицерат (1,3-БФГ), катализируемос глицеральдегид-3-фосфат — дегидрогеназой Π— ОРО,г Н вЂ” С вЂ” ОН СНторот' 1,З Вивфовфоглицарат Глицеральдегнд-3-фосфат + )чАО + + Р; 1,3-БФГ + )чА(3Н ч- Н'. При этой окислительно-восстановительной реакции происходит генерирование высокоэнергетичес кого фосфатного соединения. Альдегидная группа при С-1 превращается в ацилфосфат — смешанный ангидрид фосфорной и карбоновой кислот.
Энергия, необходимая лля образования этого анпшрила, имеющего высокий потенциал переноса фосфатной группы, высвобождается при окислении альдегидной группы. Заметим, что С-! в 1,3-БФГ пахали гся на окислительном уровне карбоновой кислоты. Образование 1,3-БФГ прелставляет собой пример фосфорилированич на субстратном уровне. Механизм этой сложной реакции, в которой окисление сопря.кено с фосфорилированием, мы рассмотрим несколько позднее (разд. 12.14), 12.6. Образование АТР нз 1,3-бисфосфоглнцерата На следующем этапе гликолиза высокий потенциал переноса фосфорильной группы, присущий 1,3-БФГ, используется лля гснерирования АТР.
И действительно, эго первая реакция гликолиза, в которой происхолит образоваггис АТР. Перенос фосфорильиой группы от ацилфосфашой группы 1,3-БФГ на АОР катализирустся фосфоглицсриткиназой. В качестве продуктов реакции образуются АТР и З-фосфоглицерат. + АОР ' " Н вЂ” С вЂ” ОН СНторозт Э.фоефегаицврат Таким образом, в результате реакций, катализируемых глицеральдегид-3-фосфат —- легидрогеназой и фосфоглицераткиназой, происходят следующие процессы. 1. Глицеральдегид-З-фосфат, альдегил, окисляется в З-фосфоглицерат, карбоновую кислоту. 2. НАР' восстанавливается в !з!АРН.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
