Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Функция биотина заключается в присоединении СО, (из бикарбоната) к ферменту, далее СО, переносится на пируват (см. ниже). Во внемитохондриальной среде клетки имеется второй фермент— фосфоенолпируваткарбоксикнназа, который катализирует превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват. Для этой реакции требуется высокоэнергетический фосфат в форме ОТР илн 1ТР; в результате реакции освобождается СО,. Таким образом, с помощью этих двух ферментов и лактатдегидрогеназы лактат может превращаться в фосфоенолпируват. Существенное препятствие, однако, заключается в том, что выход оксалоацетата из митохондрии весьма затруднен.
Оно преодолевается следующим образом: оксалоацетат превращается в соединение, легко диффундирующее из митохондрии во внемитохондриальный компартмент клетки, где это соеди- Глюкпнепгенез и нентпзоЯпгфатный путь Г97 лсткозо 6. фосфет кто тктЕГз - . еи фосфАтА рруктоео 1,Ь бисфссфст но Глииерелъав иа-Зфосфет Глицерол А тлицсрат АОР 2-фосфоглицерет Ок золь Рис. 26.1. Главные пути глюконеогенеза в печени.
Круткок со стрелкой показывает места вступления в цикл глюкогенныт аминокислот после псреаминирования (см. также рис. )7.7). Названия ключевых ферментов глюконсогенсза заключены в лвойной прямоугольник. АТР. необходимый лля поддерхсання глюконеогснсза, генерируется в ходе окисления апстил- СоА, который в свою очередь образуется из длинноцепочечных ткирных кислот или из лактата [через пнруват. прн действии пируватдегидрогеназы). У жвачных ясивотных вахсным источником апстил-СоА слу.кит пр тпионат. НАО+ НАОН+ и+4 1,3- висфссфс НАОН+ Н+ глиц --ф с т ДЕГИДРОГЕНАЗА Глава 20 198 сод вн сн, 1 сн, ! СО-8 Пропионип-СоА дтр АТР АМР + РР, сн, 3 -С- СОО ! СО-а-СсД дор+р О.Метип- мепонип-Сод сн, ! сн, Ф СОО Пропионет СОО- $ сн, снг со - в - сед Сукцинип-Сод Промежуточные соединения цикла лимонной кислоты сн, 1 с-с- н 1 Со-В-С Д 1.
-М етилмепонил-Сод Рес. 2О.З. Метаболизм пропноната. некие снова превращается в оксалоацетат. Таким соединением служит малат; его образование из оксалоацетата внутри митохондрий и превращение обратно в оксалоацетат вне митохондрий катализируются малатдегидрогеназой. 2) Превращение фруктозо-!,б-бисфосфата во фруктозо-б-фосфат, необходимое для обращения гликолиза на рассматриваемой стадии, катализируется специфическим ферментом фруктозо- 1,6-бисфосфатазой. Это — ключевой фермент в том смысле, что именно его присутствием определяется, способна ли ткань ресинтезировать гликоген иэ пирувата н триозофосфатов. Этот фермент имеется в печени и почках, он был также обнаружен в поперечнополосатых мышцах. Считают, что в сердечной мышце н гладких мышцах он отсутствует.
3) Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу ката лизируется другой специфической фосфатазой — глюкозо-6 фосфатазой. Она присутствует в пе-' чени и почках, но отсутствует в мышцах и жировой ткани. Наличие этого фермента позволяет ткани поставлять глюкозу в кровь. 4) Распад гликогена с образованием глюкозо- 1-фосфата осуществляется фосфорилазой. Синтез гликогена идет по совершенно другому пути„через образование уридиндифосфатглюкозы, и каталнзируется гликогеисиитазой (см. рис. 19.1). Взаимоотношения между этими ключевыми ферментами глюконеогенеза и глнколизом показаны на рис.
20.1. После переаминировання или дезаминирования глюкогенные аминокислоты образуют либо пируват, либо интермедиаты цикла лимонной кислоты. Поэтому описанные выше реакции могут обеспечить превращение как глюкогенных аминокислот, так н лактата в глюкозу и глнкоген. Так, например, лактат превращается в пируват, который далее поступает в митохондрии, где превращается в оксалоацетат, а затем по рассмотренному выше пути — в глюкозу. Проннонат, главный источник глюкозы у жвачных животных, вступает на путь глюконеогенеза через цикл лимонной кислоты после превращения в сукцинил-СоА.
Сначала пропионат активируется при взаимодействии с АТР и СоА с помощью соответствующей ацил-СоА-синтазы. Продукт этой реакции, пропионил-СоА, присоединяет СО, в реакции, катализируемой пропяонил-СоА-карбоксилазой и превращается в 13-метилмалонил-СОА (рис. 20.2). Эта реакция аналогична реакции присоединения СО, к ацетил-СоА. катализируемой ацетил- СоА-карбокснлазой (гл.
23), в том отношении, что продуктом ее является малонильное производное и в качестве кофермента требуется биотин. РМетилмалонил-СОА сначала превращается под действием метилмалоиил-СоА-Рацемазы в свой стереоизомер 1.-метилмалонил-СоА, а затем последний изомеризуется в сукцинил-СоА при участии метилмалоиил-СоА-июмеразы, исрользующей в качестве кофермента витамин В„. Недостаток витамина В„в организме человека и животных приводит к экскреции больших количеств метилмалоната (метилмалоновая ацидурия). Хотя превращение в сукцинат является главным путем метаболизма пропионата„последний может быть также использован в качестве исходной молекулы для синтеза в жировой ткани и молочной железе жирных кислот с нечетным числом атомов углерода; С„- и С„-жирные кислоты обнаруживаются главным образом в лнпидах жвачных животных.
Глицерол является продуктом метаболизма жировой ткани; утилизировать его способны только те ткани, в которых имеется активирующий фермент глицеролкииаза. Этот фермент (АТР-зависимый) обнаружен в печени, почках и ряде других тканей. Глнцеролкиназа катализирует превращение глицерола в глицерол-3-фосфат. Этот путь выходит на триозофосфатные стадии гликолиза, поскольку глицерол- Глнжонеигенез и пентозофогфатный нуте 199 3-фосфат может быть окислен 1ЧАВ' до дигндроксиацетонфосфата в присутствии глицерол-3-фосфатдегидрогеназы. Таким образоьг, печень и почки способны превращать глицерол в глюкозу, поступающую в кровь; при этом наряду с упомянутыми выше ферментами используются ряд ферментов гликолиза и специфические ферменты глюконеогенеза — фруктозо-1,6-бисфосфатаза и глюкозо-6-фосфатаза (рис. 20.1). Биотии Биотин — один из водорастворимых витаминов группы В.
Он является производным имидазола и широко распространен в натуральных пищевых продуктах (рис. 20.3). Значительную долю потребностей человека в биотнне, вероятно, обеспечивают бактерии кишечника. Биотин функционирует как компонент специфических мультисубъединичных ферментов (табл. 20.1), катализнрующнх реакции карбоксилирования.
Он связан с апоферментом амидной связью, образуемой с а-аминогруппой остатка лизина. На первой стадии реакции, катализируемой пируваткарбоксилазой, карбоксилатный ион связывается с атомом М биотнна, в результате образуется активированный интермедиат карбоксибиотии-фермент (рис. 20.4). Для протекания этой стадии необходимы НСО-„АТР, Мц!+ и ацетил-СоА (последний в качестве аллостерического эффектора), Далее активированная карбоксильная группа переносится с интермедиата (карбоксибиотин-фермента) на пируват, при этом образуются оксалоацетат и биотинсодержаший холофермент.
Длинная гибкая «ручка» (цепочка атомов) между биотином и ферментом, повидимому, позволяет простетической группе (биотину) перемещаться от одного активного центра мультисубъединнчного фермента к другому (например, с фосфокарбонатобразующего центра на пируватсвязывающий центр). Для всех апоферментов карбоксилаз имеется, повидимому, единственный фермент, катализирующий присоединение биотина к специфическому остатку лизина. Этот фермент был назван синтетазой холокарбоксилазы.
При отсутствии фермента субстраты биотинзавнснмых карбоксилаз накапливаются и могут быть обнаружены в моче. К числу этих метаболитов относятся лактат, 13-метилкрот онат, !3- О и гСс, Н -!Ч !Ч-Н ! ! Н-С вЂ” С-Н ! НзС,, СН- !СН,!.СООН 8 Рис. 29.3. Биотин. Таблица 20Л. Биотинзависимые ферменты животных Функция Фермент Катализирует первую реакцию пути, ведущего к превращению трехуглеродных предшественников в глюкозу (глюконеогенез) Образование оксалоацетата, участвующего в цикле лимонной кислоты Катализнрует образование малонил-СоА, поставляющего ацетатные единицы для синтеза жирных кислот Превращение пропионата в сукцинат, который далее может вступать в цикл лимонной кислоты Катаболизм лейцина и некоторых изопреноидных соединений Пируваткарбок- силаза Ацетнл-СоА-кар- боксилаза Пропионил-СоА- карбоксилаза 11-Метилкротонил- СоА-карбоксн- лаза гидроксиизовалерат и р-гидроксипропнонат.
У детей с недостаточностью этого фермента развивается дерматит, замедлен рост, наблюдаются алопеция, расстройство мышечной деятельности и, в некоторых случаях, заболевания, связанные с ослаблением функции иммунной системы. ПЕНТОЗОФОСФАТНЫЙ ПУТЬ ИЛИ ГЕКСОЗОМОНОФОСФАТНЫЙ ШУНТ ВВЕДЕНИЕ Пентозофосфатный путь является альтернативным путем окисления глюкозы. Он включает несколько циклов, в результате функционирования которых из трех молекул глюкозо-6-фосфата образуются три молекулы СО, и три молекулы пентоз.
Последние используются для регенерации двух молекул глюкозо-6-фосфата и одной молекулы глицеральдегид-3-фосфата. Поскольку из двух молекул глицеральдегид-3-фосфата можно регенерировать молекулу глюкозо-б-фосфата, глюкоза может быть полностью окислена при превращении по пентозофосфатному пути: 3 Глюкозо-6-фосфат+ 6 ХАОР+ — 3 СО„+ 2 Глюкозо-6-фосфат + Глицеральдегид-3-фосфат + 6 1ч1АРРН+ 6 Н'. БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ Пентозофосфатный цикл не приводит к синтезу АТР, он выполняет две главные функции: 1) образование ХАОРН для восстановительных синтезов, таких, как синтез жирных кислот и стероидов; 2) обеспечение рибозой синтеза нуклеотидов и нуклеино- Глиаа 20 О! О !! Π— Р-О ! С=О Пируват О ! И С=О С ! :С нй !чн СН, + НС вЂ” СН е — в НС вЂ” СН Ф 1 ! 6иотинфермент НСН НС -!СНа! ° НСН НС (СН )4 Г С=О С=О ! 6иотин- СО2-биотин- ! с = о фермент фермент о О!ссапо- ФЕРМЕНТ-ИН ФЕРМЕНТ-МН ! ацетат СН ! АТР АОР Карбофосфоангидрид Рве.
26.4. Образование пнруваткарбокснлазного комплекса СОгбнотнн-фермент н каталнзнруемое нм превращение пиру- вата в оксалоапетат нолактона, катализируемый глюкоиолактонгидволазой, приводит к образованию б-фосфоглюконата. Вторая окислительная стадия катализируется 6- фосфоглюкоиатдегилеогеназой, которая также является ХАБР+-зависимым ферментом. Далее происходит декарбоксилирование; в результате образуется кетопентоза — рнбулозо-5-фосфат. Реакция, вероятно, протекает в две стадии с промежуточным образованием З-кето-б-фосфоглюконата. Окислительиаи фаза Дегидрогеннрование глюкозо-6-фосфата катализируется ЖА13Р-зависимым ферментом глннсозоб-фосфатдегидрогеиазой, при этом образуется 6- фосфоглюконолактон.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
