Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 67
Текст из файла (страница 67)
относятся к условиям стандартного состояния каждого реагента. Действительное изменение свободной энергии для реагентов в биологической системе, если их состояние поддерживается близким к стационарному го. пРинципы Биоэнергетики Таблица 102 Свободная энергня гядролмза некоторых соединений, яредставлянмцнх бнологнческнй интерес ! — зоо 1иои гн т1. иал/моль Соединение Соедииеиие 13 300 13 000 11 900 !0 500 1О 500 1О 000 9 000 8 500 8 500 8.100 ([с] - [с)1 ч'- [а1.[Ь)) описываетсЯ УРавнением )с) 161 ЬО Аб +мг1н [ 1151 Тогда истинное значение Л6 может существенно отличаться отА6' (быть ниже или выше). Как описано ниже (равд. 14.4), явление переноса фосфата и. участия фосфата в метаболическпх процессах было обнаружено.
при исследовании брожения дрожжевых экстрактов. Многочисленные опыты по изучению метаболизма в сокращающейся мышце показали, что в анаэробных условиях энергия для сокращения какимто образом поставляется глпколизом — процессом, при котором гликоген превращается в молочную кислоту (гл. 14). Однако сокращение происходит и в мышцах, отравленных иодацетатом — ингибитором, предотвращающим гликолиз. Далее, эти мышцы продолжают сокращаться до тех пор, пока содержащийся в них креатинфосфат не превращается полностью в креатин и Рь Затем было: показано, что ферментнан система, катализнрующая эту реакцию в, мышцах, действует только в присутствии адениннуклеотидов; про-- цесс в целом был описан следуюгцим образом: креатин фосфат+ А)йР— е креатнн+ АТР з6 .=- — Г500 кал!моль АТР— ь А!)Р+ фосфзт Ьб' .= — 7" 00 кал!моль креатнн фосфат — о- креатнн 1- фосфат 36 =.= — 9000 кзл!ноль Ацетнладеннлат (ацетнл-АМР) Фосфоенолпнруват Пнклнческнй АМР Ацетнлфосфат Ацетоацетнл-СоА Б-Аденознлметноннн Фосфокреатнв Этнлглнцннат АТР, внутренняя связь (В) АТР, терминальная связь (А) Ацетнл-СоА Пальмнтнлкарннтнн Урнднвдвфосфатглкгкоза Сахароза Фосфоднэфнры Глюкоза-! -фосфат 13тнлацетат Аланнлглнцнн Глутамвн ' Глнцерол-3-фосфат Лактоза Пептндная связь (внут, ренняя, только в боль' шом полноептнде) ТТОО' 7600' 6 600 6 000 5 000' 4 900 4 000 3 400 3 000 3 000' 500" нь хетлволизм Таким образом, оказалось, что реакция, в которой чгидролизуется» АТР, служит непосредственным источником энергии для процесса мышечного сокращения.
Это представление в дальнейшем было расширено, и в настоящее время АТР рассматривается как нрялюй источник энергии для большинства зндергонических биологических систем. Обратимся теперь к механизму, прн помощи которого экзергоническая реакция может заставлять идти эндергонический процесс. Рассмотрим синтез сложного эфира и гидролиз АТР до АМР и РРи ЙСООН+НΠ— й' и-=:и ЙСООЙ'+Н О Лб'=+4000 кал/моль (31) АТР+ Н О а==~ Ай)Р+ РР4 Лб' =- — 8Е00 кал/моль (32) ЙСООН+ НΠ— й'+ АТР— з- — ь ЙСООЙ'+АКР+ РР~ Лб'.= — 4500 кал/моль В обычных (лабораторных) условиях реакция (32) не могла бы влиять на реакцию (31), которая не протекает в отсутствие требуемых 4000 кал/моль.
Энергии, освобождаемая в реакции (32), может использоваться для протекания реакции (31), если обе реакции сопряжены посредством общего промежуточного продукта, как в следующем гипотетическом случае: ЙСООН+ АТР а==:м ЙСОΠ— ЛА)Р+ РР; Лб =+2500 кал/моль 133) ЙСОΠ— А/ИР+ НΠ— й' ~==в ЙСООЙ'+АМР Лб' = -6000 кал/моль (34) ЙСООН+ НΠ— й' -1- АТР 4- — ЙСООЙ'+ ЛИР+ РР4 Лб' = — 3:"00 кал/моль Промежуточный продукт — 44СОΠ— АМР представляет собой сме.шанный ангидрид карбоновой кислоты и фосфата адениловой кислоты. Ы44 О О 1 1 К вЂ” С вЂ” ΠР— О ацилааанилап1 (игах)-лыР) Существует множество примеров таких реакций в метаболизме (см., например, разд. 12.2.1 и 17.5). ю. пгнгщипы ьиознеогвтики 001 Гидролиздвух ангидридных связей АТР протекает с фактически одинаковыми изменениями в свободной энергии.
При образовании ациладенилата происходит разрыв связи между пирофосфатными н аденилатными единицами АТР. Таким образом, пирофосфат, а не ортофосфат оказывается конечным пролуктом. Относительно малое изменение Лб говорит о том, что синтез органического эфира по этому механизму возможен, но не является предпочтительным. Однако в пользу возможности этого синтеза свидетельствуют дополнительные соображения. Пнрофосфат в основном гидролизуется до ортофосфата под действием неорганических пипофосфатаз, присутствующих во всех клетках.
Лб' гидролиза пирофосфата составляет — 7000 кал. Соответственно гидролиз пнрофосфата, образующегося в ходе последовательных реакций, необходимых для синтеза сложного эфира, фактически делает эту реакцию необратимой. В качестве примера процессов, в которых гндролиз пирофосфата придает необратимый характер обратимому в нных условиях процессу, можно привести синтез нуклеотндов, полинуклеотидов, пептидных связей, В-аденозилметионнна и активацию жирных кислот. Все эти процессы обсуждаются в других главах этой части книги.
Однако некоторые микроорганизмы обнаруживают слабую пирофосфатазную активность или ее полное отсутствие. Вместо этого они используют РР; в качестве фосфорнлирующсго субстрата, заменяющего АТР. Например, Еа1агдоеЬа гцЫо1убса содержит ферменты (киназы), которые используют РР; для фосфорилирования фруктозо-б-фосфата, фосфоенолпирувата, ацетата н др, Степень распространения этих реакций у млекопитающих неясна. Ферменты, катализирующие перенос фосфата от АТР к акцептору, называются кпназами; их можно разделить на две категории.
Киназы, катализирующие перенос между высокоэнергетическими фосфатнымн соединениями, могут легко действовать в обоих направлениях; именно так они и ведут себя в метаболизме, например АВР+нреатннфосфат л=~ АТР+каеатнн Ьб'= — ГЗОО кал, А =!О Можно ожидать, что перенос фосфата с образованием относительно низкоэнергетических соединений протекает в основном только в прямом направлении, например АТР+ глюноаа — ч- АВР+ глюнозо-6-фоефат Ьб = — 4000 кал, К = 4000 На основе этих фактов строится основная концепция: для того чтобы обеспечить энергией эндергоническне биологические процессы, дыхательный процесс должен быть каким-то образом сопряжен пг. метАБОлизм .352 с синтезом АТР.
Последний является «разменной монетой» в метаболическнх превращениях энергии. Уравнение, описывающее процесс окисления глюкозы в целом, можно теперь представить как С Н, О + 6О + ар!+ КАОР— ь — ь 6СОь+ 6НьО+ кАТР+ энергия, недоступная дая непользования Доли суммарной Л6 при окислении глюкозы илн другого метаболичсского топлива, используемая для синтеза АТР, позволяет -судить об истинной эффективности процесса клеточного дыхания, целью которого является снабжение энергией эндергонических процессов.
А6' синтеза АТР составляет около +8400 кал7моль, В физиологических условиях истинное значение Л6 превышает +12000 кал/моль. Так как для полного окисления 1 моля глюкозы зТ6'= †6 000 кал, этот процесс может потенциально дать энергию для синтеза 60 молей ЛТР из А17Р и Рг (в гл. 12 показано, что действительный результат составляет 38 молей АТР на 1 моль глюкозы). Если при окислении молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТР, то весь процесс окисления должен быть разделен иа много более мелких стадий. О том, как это происходит, говорится в гл.
12. ЛИТЕРАТУРА Книги .Вгау Н. б, Вяпе К., К!пе!!сь впб ТЬеппобупаппсь 1п В1осЬеюм1гу, 26 еб., Асабепйс Ргем, 1пс., Йезч Тогн, 1966, !нягагп О. Х. Е, Ггее Кагнса1в аь Япб!еб Ьу Е!ес!гоп 5р!п Кеьопапсе, Асадеппс Ргем, 1пс.. Нею Тогй, 1958.
К!о!а Х. М.. Епегяу СЬапяеь ш В1осье!и!са! Кеа«1!апв„Асадепг1с Ргем, 1пс., Кен Тогц 1967. Ееьп!щег А. Е. Вгоспегяецсв. 24 еж. 'йг. А. Вен!а!п!и, 1пс.„ыеьч Тог1с, 1972. 5!пяег Г. Р., еб.. В!о!оя!са! Ох!бацопв, ХоЬп ТХ!1еу апб 5опв, 1пс., Л1егч Тогц 1967. Обзорные статьи .Восд 77. М., Абсп!пе Нп«1ео!!беь апб Ргорегнев о! Ругорьоьрьа1е Согпроппбв, пп Р.
О. Воуег, Н. Евгену, К. МугЬасЬ, ебв., ТЬе Епаугпез, 26 еб., чо1. П, рр. 3 — 38, Асадепп!с Ргсьв, 1пс., Нем Тогн, 1960. Енпог А. Н., Могг!зоей Х, Е, ВюсЬеппв!гу о1 1Ье РЬоврЬаяепв апд Ке!а1еб Спаян б!пев, РЬуцо1. Кеч., 38, 631 — 674, !958. .Веогяе Р., бг!18!Ь 5. Х., Е!емгоп Тгапь1ег апд Епвуп|е Сага!уь!ь, 1п: Р.
Р. Воуег, Н. Еагбут К. ЛЬтЬасЬ, ебь., ТЬе Ептугпеь, 25 ед., чо1. 1, рр. 347 — 390, Асадеппс Ргем, 1пс., Л!еа Тогц 1959. гВеогде Р., Ко!агап К. Х., ТЬе Н!КЬ Епегяу РЬоврЬа1е ВопгГСопсер~, !и: Х. А. у. ВШ1ег, В. Ка!з, ебь., Ргоягевв ш Вюрьуысв апб ВюрЬув1са1 СЬепнвггу, чо!.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
