Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 40
Текст из файла (страница 40)
Суммарным результатом превращения одной молекулы глюкозы в лактат является образование двух (Р) (см. рис. 18.2) в ходе реакций, каталнзируемых фосфоглицераткиназой н пируваткнназой (рнс. 11.9). 3. Цикл лимонной кислоты. Одна ОР генерируется непосредственно в ходе цикла на стадии, каталнзируемой сукцннилтиокиназой (см.
рис. 17.3). Другая группа соединений, фосфягены, выступает в качестве резервуара высокоэнергетических фосфатов; к нх числу относятся креатннфосфат, содержащийся в мышцах и в мозге позвоночных, и аргиннн- Биоэиергеглика или Адекиим — ОР-( Р) ( Р) Адемоэинтрифосфзт 1АТР1 О О Адвноэин — О-Р О'~'Р.
- О 11 ' 11 О О или Адвнозин — ОР ( Р) Адвнозиндифосфвт 1АОР! О ! Адвнозин — Π— Р— О 11 0 или Адвмозин — ОР Адемозинмонофосфат !АМР1 1,э-висфос4юглицврат Фосфовиоллируввт Окислитальиов | фосфорилироваиив С) Сукцииил-Сод фосфорил и аиларго Гл)оков)РВфосфвт Глк)косо-1 „6-аисфосфат О- О- ОАдвмозин — Π— Рико ТР-Оо Р-О !1 11 1 б О О Ряс. 11.7. Структура АТР, А1УР н АМ Р с указанием положе- ния н числа высокоэнергетических связей ( ). 11осфат, находящийся в мышцах беспозвоночных (табл. 11.1). При физиологических условиях фосфагены поддерживают в мышцах необходимую концентрацию АТР в период его быстрого расходования как источника энергии для мышечного сокращения.
С другой стороны, когда накапливается достаточно много АТР, реакция идет в направлении образования креатинфосфата, концентрация последнего повышается, и он выступает как форма хранения высокоэнергетического фосфата (рис. 11 10). Если же АТР служит донором фосфата при образовании соединений, имеющих более низкую свободную энергию гидро- лиза (табл.
11.1), то фосфатная группа становится низкоэнергетической, например: Глиисролаивата Глицерол+ Аденозин — О - ΠΠ—— Глицерол — ® + Аденозин — О - О. Биоэнергетика сопряженных реакций Рассмотрим подробнее энергетику сопряженных реакций (рис.
11.1 и 11.3). Первую стадию гликолиза можно рассматривать как сопряженную реакцию (см. рис. 18.2). Фосфорилирование глюкозы свободным фосфатом с образованием глюкозо- 6-фосфата — сильноэндергоническая реакция: (1) Глюкоза + Р, — Глюкозо-6-фосфат + Н,О (Лб" = + 13,8 кДж/моль). Необходимо ее сопряжение с другой реакцией, экзергоничность которой больше, чем эндергоничность фосфорилирования глюкозы свободным ферментом.
Такой реакцией является гидролиз АТР с отщеплением концевого фосфата: (2) АТР— АОР + Р, (Ьб ' = — 30,5 кДж/моль). При сопряжении процессов (1) и (2) в реакции, катализируемой ферментом гексокиназой, фосфорилированне глюкозы легко протекает в физиологических условиях: равновесие реакции сильно сдвинуто вправо, и она практически необратима. Гак«кока ь АТР« о Гл кото-бьфоофат т АРР [Ьот' = — )б,7 «дл)моль). Подобный механизм лежит в основе многих реакций с<активации». Взаимопревращеиие адеииинуклеотидои В большинстве клеток имеется фермент аденнлаткиназа (миокиназа).
Она катализирует обрати- Ряс. 11Я. Роль цикла АТР/АОР в системе переноса высокоэнергетического фосфата. Обратите внимание, что -Ол никогда не находится в свободном состоянии, а только переносится с одного соединения на другое. Глоаи !! 116 со-о -® ! н-с-он ! СН, — О-(Р) соо! н-с-он ! сн, -о-® АОР АтР 1,3-Бисфоофоглицерет 3-Фосфоглицерат Пирува- ткина СОО С-0 -(Р) н сн, АОР АТР Фосфоенол- пируват Рис. 11.9. Перенос высокоэнергетического фосфата от промежуточных пролукгов !ликоннза на АОР.
мое превращение АТР и АМР в АВР." МЕТАБОЛИЗМ ПИРОФОСФАТА Реакции с участием АТР, в ходе которых образуется АМР, сопровождаются образованием неорганического пирофосфата (РР,); в качестве примера можно привести активацию длинноцепочечных жирных кислот: Аленоэин — Π— о о + Аденозин — е (АТР) (АМР) Авснкха гкинйэй 2Аденозин — О - О. Аюи-соА- СЙН ЙСТЗЗЙ (2 А):1Р) Эта реакция выполняет три функции: 1) позволяет использовать высокоэнергетический фосфат АОР для синтеза АТР; 2) позволяет превратить АМР, образуюшийся в ряде реакций активации, идущих с участием АТР, в АВР путем рефосфорилирования; 3) приводит к повышению концентрации АМР в условиях снижения содержания АТР и служит метаболическим (аллостерическим) сигналом к повышению скорости катаболических реакций, что в свою очередь приводит к увеличению генерации АТР (с. 217).
АТР+ СоА.БН+ К.СООН АМР+ РР, .+ + К СО ЗСоА. Эта реакция сопровождается рассеянием свободной энергии в форме тепла, поэтому она идет слева направо. Такому направлению реакции способствует гидролитическое расщепление РР,, катализируемое Амг Аавниааткииаза Креатин Креетинфосфат Рнс. 11.! 1. Свизь фосфатных никлов с взаимопрсврагнснием алсниновых нуклсотнлов. Рис. 11 !О.
Перенос высокоэнергетического фосфата между АТР и креатином. н ОР И саин н,с й ! сн ! СООН (Ь Креатин- н к к инязе н,с-м~ АОР АтР ! сн ! СООН = — 12,6 кДж/моль) СОО ! с -он И сн, (Енол) Пируват СОО 1 Самопроизвольно ! снз (Кето) Пируват Битиергетика неорганической пнрофосфатазой; оно характеризуется большим значением Аб" ( — 4,6 ккал/моль). Отметим, что при активации с образованием пирофосфата происходит потеря двух Ср), а не одной.
как при образовании АОР и Р,.: Неорганнческая ннрофелсфатааа РР,е.Н О 2Р„ Описанные выше реакции с участием фосфата и адениннуклеотндов схематически представлены на рнс. 11.11. Нуклеозидфосфаты, родственные АТР н АОР Прн участии фермента нуклеознддифосфаткииазы нуклеозидтрнфосфаты, подобные АТР, но содержащие не аденин, а дрие основание, могут синтезнроваться нз соответствующих дифосфатов: НккясоаннянфосФВ 1кнназ АТР Е ООР АОР е ОТР (уридинт риф осфат) АТР е ООР АОР е ОТР (гуанозинтрифосфат) АТР+ СГУР~ — — — и АЕ!Р+ СТР (цитндннтрифосфат) Все зти трифосфаты участвуют в происходящих в клетке реакциях фосфорилировання.
Нуклеозидмонофосфаткниазы, специфичные к определенным пуриновым нлн пнримидиновым нуклеозндфосфатам, катализнруют образование нуклеознддифосфатов из соответствующих монофосфатов. Сеееннфнческая НГКЗЕО31ЕЯАТР е Нуллееллл — Е АОР е + Нуклеознд — ОР ОР. В частности, аденилаткиназа являетсяспецнфической монофосфаткнназой. ЛИТЕРАТУРА Егп1тег 1..
ГесЦ Вюепег8е!1ск, Е1кек1ег, 1984. НагоЫ г".М. ТЬе %!а! Рогсе: А Вгис)у оГ Вюепегке!!ся, Ргеегпап, 198б. КГогг К М. 1и!гос)пс!1оп го Вюто!ест!аг Епег8е!1са, Аеас)епп1с РТА. 198б. Кгебк Н. А., Когпбег8 Н. Е. Епег8у ТгапкГоппаг!опа !п 1.1к1п8 Мапег, Врпп8ег, 1957. Г.еЬг!Нкег А. Г.. Вюепегаейск ТЪе Мо!еси1аг Ваяя оГ В1о!о81- са1 Епег8у ТгапаГоппайопк, 2пд ед., Веп1аппп, !97!. Глава 12 Биологическое окисление Питер Мейес ВВЕДЕНИЕ р~ В+ рах+ Е,', вальт Система +0,82 + 0.29 + 0,22 + 0.10 + 0,03 +0.0З вЂ” 0,12 -0„17 — 0,19 ' — 0,27 — 0,29 -0,32 -0,42 — 0,67 В химии окисление определяется как удаление электронов, а восстановление — как присоединение электронов; это можно проиллюстрировать на примере окисления ферро-нона н феррн-нон: е (электрон) Отсюда следует, что окисление всегда сопровождается восстановлением акцептора электронов.
Этот принцип окислительно-восстановнтельных процессов в равной мере применим к биохимическим системам и характеризует природу процессов биологического окисления. Далее будут приведены примеры, показывающие, что многие процессы биологического окисления идут без участия молекулярного кислорода, например дегидрогеназные реакции. БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ Хотя некоторые бактерии (анаэробные) живут в отсутствие кислорода, жизнь высших животных полностью зависит от снабжения кислородом. Кислород используется главным образом в процессе дыхания — последнее можно определить как процесс улавливания клеткой энергии в виде АТР при протекании контролируемого соединения кислорода с водородом с образованием воды. Кроме того, молекулярный кислород включается в различные субстраты при участии ферментов, называемых оксигеназами; многие лекарства, посторонние для организма вещества и химические канцерогены (их называют ксенобиотиками, т.е.
чужеродными соединениями) атакуются ферментами этого класса, которые в совокупности получили название системы цитохрома Р-450. Введением кислорода можно спасти жизнь больных, у которых нарушено дыхание или кровообращение. В ряде случаев успешно применяется терапия кислородом под высоким давлением; следует, однако, отметить, чтоинтенсивная или продолжительная терапия кислородом под высоким давлением может вызвать кислородное отравление.
О КИС ЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЕ РАВНОВЕСИЕ,ОКИСЛИТЕЛЬНО- ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ Изменение свободной энергии, характеризующее реакции окисления и восстановления, пропорционально способности реактантов отдавать или принимать электроны. Следовательно, изменение свободной энергии окислительно-восстановительного процесса можно характеризовать не только величиной Лб" (см. гл.
11), но и величиной окислительиовосстановительного потенциала системы (Е„). Обычно окислительно-восстановительный потенциал системы (Е,) сравнивают с потенциалом водородного электрода, принимая последний за О,О В при рН О. Однакодля биологических систем удобнее использовать окислительно-восстановительный потенциал при рН 7,0 (Е;); при таком рН потенциал водородного электрода равен — 0,42 В. Окислительновосстановительные потенциалы некоторых систем, Таблица 12 1.
Стандартные потенцналы некоторых окнслнтельновосстановительных систем млекощпающнх Кислород/вода Цнтохром ьс Ре"/Ре" Цнтохром с: Ре ./Ре-" Убихинон: окнсл./восстан. Цитохром Ь: Ре"/Ре1. Фумарат/сукцннат Флавопротенн («желтый фермент»): окнсл./ носстан. Оксалоацетат/мал ат П пру нат/лактат Ацетоацетатф-гндрокснбутират Лнпоат: окнсл./восстан. 1ЧАО./1ЧАх1Н Н'/Нз Сук цниат/а-кетоглутарат Глава П сн, — он ! н-с-он ! н-с-он ! н-с-он ! н-с-н 0 Рибитол Оксида зы Флавии Рис.
12.5. Рибофлавин. о и О-Р-О ! он сн,— ! н-с-он 1 н-с-он ! н-с-он ! н-с-н Е~Рибитол 4) Гндрокснпероксидазы — ферменты, использующие в качестве субстрата перекись водорода нли органические перекиси. К этой категории относятся два типа ферментов: нероксидвзы, находящиеся в составе молока, в растениях, лейкоцитах, тромбоцитах, эритроцитах и т.д., и катализа, функционирующая в тканях животных и растений. 5) Окснгеназы — ферменты, катализирующие прямое введение кислорода в молекулу субстрата. Цвтохромоксидвзв — гемопротеин, широко распространенный в растительных и животных тканях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
