Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Превращения, которые претерпевает восстановленный флавопротенд, рассмотрены далее в этой главе. пь метаволизм 12.2. Цикл лимонной кислоты Главная последовательность реакций, которая обеспечивает электронами систему переноса электронов, где совершается восстановление кислорода с сопряженным образованием АТР, известна под названием цикла лилшнной кислоты, цикла трикарболовых кислот нлн цикла Кребса. На рнс. 12.1 показаны основные промежуточные продукты цикла лимонной кислоты. Последовательность реакций начинается конденсацией ацетил-СоА с щавелевоуксусной кислотой (реакция 1) с образованием шестиуглеродной трикарбоновой (лимонной) кислоты. При каждом обороте цикла потребляется 1 молекула ацетил-СоА и выделяется 2 молекулы СОа. (цавелевоуксусная кислота, вступающая в конденсацию, регенерируется, в результате чего обеспечивается непрерывное протекание процесса до тех пор, пока ацетил-СоА продолжает поступать в цикл, а атомы водорода и СОТ удаляются из него.
Из числа индивидуальных реакций цикла четыре относятся к реакциям дсгндрирования, причем трн из ннх приводят к образованию й(АВН. Итоговое уравнение для цикла лимонной кислоты (один оборот) можно записать следующим образом: ацетил-СоА — а ЖОА+Сод+ Ц2е) Электроны переносятся к О, по электронпереносяшей цепи, которая рассматривается позднее, а свободная энергои, освобождающаяся в ходе этого процесса, сохраняется в форме АТР. Таким образом, за счет окисления ацетил-СоА в цикле лимонной кислоты клетки получают большую часть всей той потенциальной энергии, которая должна освободиться при окислении глюкозы, жирных кислот и аминокислот. Теперь можно рассмотреть более подробно индивидуальные реакции цикла.
12.2.1. Пируватдегидрогеназа и образование ацетильного производного кофермента А Молекула кофермента А состоит из аденозин-3'-фосфат-5'-пирофосфата, соединенного сложноэфирной связью с пантотеновой кис.чотой (витамином), которая в свою очередь соединяется амндной связью с )1-меркаптоэтиламином. Рассматриваемая здесь ацетильная группа образует с серой кофермента А тноэфирную связь.
Здесь для кофермента А приняты сокрашения СоА нлн СоА — 5Н (группа — ЬН обозначает сульфгндрильную группу кофермента А, а не дополнительную сульфгндрнльную группу). Ацетил-СоА участвует в множестве биологических процессов. Как следует из дальнейшего, ацетнл-СоА — предшественник в снн- 1л 1»МОЛОГНЧЕСКОЕ ОЮИСЛЕЫлтя. 1 «н — са — тс л ацеекил-соа СООН 1 н,— с — н; .1 ноас — с — он 1 н„— с — н, 1 ° саан ЛИМОННВН СООН 3 н,— с — н» с=а ! СООН »И ВВСЛС ВОЯ НСЭСНВИ КИСЛОМ» кислот» -нон~ ~ сн нсаон 1 и,— с — нй ) Н' — С вЂ” ОН 1 «соан н соон с 11 с н»с саан 1 ° соон Чио-ВНОННИОВВИ нксг»к» --1~- СООН .
1 Н'— С вЂ” ОН 1 ноас с — н* 1 н„— с — н, 1 ° СООН ЕНРЕ»-П»- Н»ОЛИИОННВН кислом» со»~ ф Ь и СООН С=О 1 с — — Н» 1 н» вЂ” с и и соан ЯбЛОНИВЯ кислои» --И- н .соан с с Леаасэ Н Ч»НМЛРОВ»Н кислое»о н,— с — н„ и„— с — н, н СООН анники»я Иксиона Н-н«кео~ лкн;»1 оол» млло:нл Рнс. 12.1. Главные промежуточные продукты цикла ляминой кислоты. Углеродный атом карбокспэьнай группы ацетил-Сод (огмечен ромбиком) прослеживается а процессе всего цккла, )(ве карбокснльные группы янтарной кнслоты равноценны.
и поэтому, если карбаксальный углерод ацетнл-Сод вводится в ваде е»С, метка распределяется равномерно »»ежду обаннн карбокснламн чегырехуглеродных днкарбоновмх кислот (отмечены треугальннкамя). Лтомы водорода. пощад»вне в с — Н-сакэя прн прнсоеднненнн воды к двойной свяэн, отмечены звездочкой (* ), а водородные атомы, перенесевные к пнряднннуклеатндам. обоэвачены точкой (.), Каждая нэ четырех окпслнтельных реакпнй покаэана как потеря 2Н, Индексы указывают хнральность атомов водорода.
нь мктАБолизм тезе жирных кислот н стероидов нз углеводов; он может утилнзиро- ваться в синтезе ацетоуксусной кислоты. а также служит ацетнлн- рующим агентом, доступным для других разнообразных синтети- ческих процессов. (~1- ! Сне ! р-мерна~ппоафиламнн СН ! ХН панвюп енооан аде иоанн 35 фоафагп -55 пилофонрап ХНе л С Ы !! СН НС. С-.
Х =О ниолама ! СН О СН3 О О Н ! СН вЂ” Н--С-- С вЂ” С- -( !г — О--Р— Π— Р— О Н ! ! ' ! НО СН ОН ОН Н !! НΠ— Р О ОН анеепилиооааннни фолма ~ оферменфа А [анел1нл-соА или ацетона -ь-соА) Синтез ацетил-СоА непосредственно из ацетата может осуществляться некоторыми организмами, а также происходить в печени и нервной ткани. Для активации апетата требуется аденозннтрифосфат АТР; продукты реакцни --адсниловая кислота (ЛМР) и неорганический пирофосфат (РРе). Реакция протекает в две стадии, катализирусмые одним ферментом -- ацетат-тиокиназой: АТР+ ацетат ~:и анетил-АМР -(- РРе анетил-АМР+ СоА ~ АМР + енетил-СоА (!) (2> АТР + анетат- ! СоА ~~ АМР+ РРе -т аоетил СоА Лцетпл-ЛМР представляет смешанный ангидрид уксуснон кислоты и фосфата аденпловой кислоты, Ранее (разд. 10.3) приведена общая структура ациладеннлатов.
Во время реакции свободный ацетил-АМР нс появляется, что характерно для всех систем реакций, в которых какой-либо ациладенилат участвует в качестве промежуточного продукта. Лцетнладенилат прочно связан в покусе своего образования на ферменте, и последующая реакция происходит с этим связанным с ферментом промежуточным продуктом. Подобные связанные с ферментом ациладеннлаты образуются и качестве промежуточных продуктов при активация жирных кислот га БиОлОГическйе Окисление.1 с длинной цепью (гл. 17) и аминокислот (гл.
26). Приведенная последовательность реакций представляется вполне вероятной, поскольку взаимодействие СоА и синтетического ацетил-А1*"1Р в качестве субстратав 1реакция (2)1 катализнруется ацетат-тиакинаэай„ а фермент только в присутствии ацетата катализирует обмен "РР; с ЛТР, т. е. путем обращения реакции (1). Однако дрожжевая ацетат-тиокиназа также катализирует обратимую реакцию застал.СоА + лефосфо-Сод ч=:е ааетил-дефосфо-СоА + Сох что позволяет предположить участие ацетил-фермента в качестве промежуточного продукта. Гидролнз ацетил-СоЛ: СН»СΠ— ЯСОА+НОН ч=== СН,СОО +НЗ вЂ” СоА-1-Н+ протекает с изменением свободной энергии Аб' приблизительно на — 10 000 кал/моль. Именно эта энергия обусловливает возможность функционирования ацетил-СоЛ в процессах биологического ацетилирования и представляет собой «движущую силу» синтеза лимонной кислоты.
Поскольку совершенно очевидно„ что апетил-СоА— высокоэяергетическае соединение, реакция, каталиэируемая апетаттнокинаэай, должна быть легко обратимой. В живой клетке течение реакции в направлении синтеза апетял-СоА из ацетата обеспечивается фактически необратимым гидролиэом неорганического пирофосфата до двух молекул ортофосфата под действием неорганической пирофас4атазы, причем Аб' этой реакции составляет около — 7500 кал/моль.
Однако сам ацетат не является обязательным промежуточным продуктом в метаболизме глюкозы. Как указывалось выше, в пнтоплазме животных клеток метаболизм глюкозы протекает в последовательности реакций, названной гликолизам, где каждая молекула глюкозы превращается в две молекулы пирувата 1гл.
14). Этот процесс можно суммарно записать следую1цим образам: СеН,тОе + 2ХАО+ — 1- оСНеСОСООН + 2НАОН Ь 2Н Пируват представляет собой как бы «точку разветвления» метаболизма. Он может обратно превратиться в глюкозу, восстановиться посредством ХАГ1Н да лактата или переамннироваться с образованием аланина (гл. 20). Связь между пропессом образования пирувата, происходящим в цитоплазме и циклом лимонной кислоты в митохондриях реализуется через синтез ацетил-СоА. Этот процесс происходит в матриксе митохондрии и катализируется прочно связанной мультифермептнай единицей, получившей название пиррнатдегидрогеназного комплекса. Комплекс состоит не меныпе чем из трех белков, которые используют пять коферментов (тиамннпи- 26 — ! Из ш.
м етй а оп изм рофосфат, липоевузо кислоту, кофермент А, ГА)з и КАР'). Суммарная реакция фактически необратима (Або= — 8000 кал/моль): сн, сн, С=О+Сод — 5Н+ Мэтл — и С=-О+СО +!ЧАсЗН+ Н+ ! ! ооон Б — СОА Начальной стадией является реакция между пируватом и связанным с соответствукззцим ферментным белком тнамннпирофосфатом (Т)тРР), которыя представляет собой пирофосфат витамина В, (гл. 80); в результате этой реакции выделяется СОз н образуется а-окснэтилтнамннпирофосфат: сн, ! ! ;нсон,' ! О О Н С С Рн С=С вЂ” СНз — СНз — Π— Р— Π— Р— О- з а ° ° ! !ч сн, о- оос- оисиэвилтиамиикигофасфап~ нсон ,С вЂ” 5 к ЙР с=с †! снз тЪРР + сн,— зн — сн, о з сн — 5 — с ! (сн,), Сн, ссхчнк„ СОА ф ~ + сн, — зн ф * сн — вн (сн,)з сомни с=о СНз ! (сн,), ! сомни„ иипоамиа аи ар- пипоамиз СЗ-ОКСИЗП1ИЛ$ПИ- аче~пип- аиепзиламиипиро- пипоамиа -сол фпсфези Ацетильная группа затем переносится к сульфгидрильной группе СоА с образованием ацетнл-СоА.
Последний отделяется от поверхности фермента, оставляя связанный с ферментом остаток ли- Оксиэтильная группа, находясь на уровне окнсленности ацетальдегида и будучи все еще связанной на поверхности того же фермента, реагирует с дисульфндной формой лнпоевой кислоты; последняя присоединена ко второму ферментному белку комплекса путем образования амичной связи с е-аминогруппой его лнзпнового остатка. В этой реакции дисульфидная группа лнпоевой кислоты восстанавливается до двух сульфгидрильных групп, одна из которых образует эфир с ацетатом, возникшим в результате окисления Сз-фрагмента пнрувата: 12. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ.! сн,— зн сн — зн снз — з ЫАР+ + уАО ф ~ + ГАОН -~ РАьЗ+ Гчлтун+ Н+ 1 <сн ь ! сомни„ Эти реакционные последовательности, в которых участвуют три связанных и два диссоциируюших кофермеята, объединены в организованном мультиферментном комплексе, который в животных клетках характеризуется молекулярной массой 9 10з.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
