Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_1 (1123309), страница 81
Текст из файла (страница 81)
Сукцинильная группа в свою очередь переносится к коферменту Л, а днгидролнпоамид вновь окисляется под действием НАР+ так же, как в процессе окисления пирувата. Сам сукцннил- СоА является мощным конкурентным ингпбнтором процесса. Сукципнл-СоА может вступать в реакцию конденсацнв с глицином н тем самым вводиться в сястему синтеза порфнрнна (гл. 22).
Однако, в связи с тем что для осуществления следующей стадии работающего цикла лимонной кислоты требуется свободный сукцннат, нз сукцинил-СоЛ в каталнзнрусмой сукцинаг-гиок>!лавой реакции удаляется СоЛ, причем энергия макроэргической связи сохраняется: сукцинил-Сод + ОТ>Р+ Р! с! коинат+ ОТР+ СоА С!РР н ОТР— гуаиозинди- н гуанизинтрифосфаты соответственно. Один белок (мол.
масса !40000) каталнзирует следующие иоследовательные стадии процесса: Е+ сукнииил-СоА+ Р! и==' Š— сукциниа Р )- СоА Š— сукцииил Р ч==ь Е Р+ сукоинат Е Р+Ог>Р и— - -~ Е+ОТР Н>уалеозид-дифосфат — киназа, свободно связанная с внутренней мнтохондриальной мембраной, каталнзпрует перенос фосфата от ОТР к АРР. В этом процессе, как и в процессе. каталнзнруемом сукцннат-тнокнназой, г(-3 нмидазольной группы гистндинового остатка фермента принимает н переносит фг>сфатную группу: 0ТР+ АОР ~=е СДУР+ АТР ОТР может непосредственно использоваться в различных метаболических процессах, например в активации жнрных кислот (гл.
17) и синтезе белка (гл. 26). 1а БиОлОГическОЕ Окисленик. 1 12.2.22Ь Дегварлровалве сукцвната Окисление сукцината до фумарата, катализнруемое сукпинлтдваидрогеиазой,— единственная реакция дегидрировання в цикле лимонной кислоты, в которой не участвует 1)А).)": РА13 + НСН = С + РАОНа 'соон н соон лкмврлал касас|па Фврмарсваа Кассета Сукцпнатдегидрогеиаза, полученная из сердечной мышцы (мол.
масса 97000), представляет собой интегральный белок внутренней мембраны митохондрий. Фермент состоит аз двух субъединиц с мол. массой 70 000 и 27 000. Более крупный1 компонент имеет субстратсвязываюший центр, а также содержит РАР, который ковалентно связан с гистидиновым остатком фермента: 1 — н,с — с ( ~ ын ив †нн †с ! с=о ~н ! И - белкоаыа осмамок ~рермекта ! К -осыагаак молскклы гав с Кроме того, обе субъедпницы содержат яасемииовое железо, напоминая н этом отношении некоторые белки электронпередающих систем митохондрий, хлоропластов, пузырьков плазматической мембраны бактерий, мембран эндоплазматической сети, а также относительно небольшую "руппу растворимых ферментов.
В большинстве случаев эта структурная группировка обусловливает характерное поглощение в видимой области спектра, а в восстаиовлеппои форме дает отчетливый спектр электронного пара- магнитного резонанса (й'= 1,94). При наиболее распространенной структуре (ге8)а (две группы этого типа входят в состав субьединицы сукцинатдегидрогеназы с мол. массой 70000) хромофор негеминового железа состоит из пары атомов железа, располо.
женных друг к другу достаточно близко для того, чтобы делить между собой единственный электрон или вступать в антиферромаг. пь мвтаволизм 4!О нитное сопряжение. Кажущаяся наиболее разумной структура хромофора негеминового железа показана ниже (рис. 13.14). Окислительно-восстановительный потенциал этой группы определяется белком, в котором она находится. Ео групп на большой субъединице оцениваются значениями 240 и 30 мВ соответственно.
Ео пары сукпинат/фумарат составляет около +30 мВ. На малой субъедннице находится еще один ансамбль негемннового железа, соответствующий типу, обозначаемому (ГеЯ)» (Ео 120 мВ). Электроны движутся от субстрата к флавпну и через группы негеминового железа на большой субъедипнце к негемпновому железу на малой субъединице.
Хотя можно было бы рассматривать только большую субъединицу как собственно сукцинатдегидрогеназу, эти две субъединнцы тесно связаны друг с другом в структуре митохондриальной мембраны. Продукт реакции находится в транс-форме; з(ис-нзомер — малеиновая кислота не образуется этим ферментом. Малоиат — специфический конкурентный ингибитор.
В достаточно высоких концентрациях маловат может применяться для прерывания цикла лимонной кислоты; в результате происходит накопление сукцината. Оксалоацетат, конечный продукт цикла, в низких концентрациях — мощный ингибнтор сукцинатдегндрогенаэы. Ингибированный фермент со связанным с пим оксалоацетатом становится неактивным, т.
е. каталитическн инертным, если только оксалоацетат не диссоциирует. Перейдя в неактивную форму (природа молекулярного изменения неизвестна), фермент вновь приобретает активность только при действии специфических активаторов, особенно АТР и восстановленной формы убихинона (равд. 12.4.1), который в митохондрии играет роль непосредственного акцептора электронов от сукцинатдегидрогеназпого комплекса. »2.2.2.6. Образование малата Обратимая гидратация фумарата с образованием ь -малага катализирустся фугиаразой — тетрамером из четырех идентичных полнпептидных цепей (мол. масса каждой 48500): НзО+ НООС вЂ” С вЂ” Н ч~~ НООС вЂ” СНз Н вЂ” С вЂ” СООН НΠ— С вЂ” СООН Фумлтолля яяслстл 1 О»ела»я»я яисчття Для реакции в том виде, как она записана, А'=-4, и, следовательно, она легко обратима.
Примечательна абсолютная стерическая специфичность в отношении транс-присоединения Н и ОН по двойной связи фумарата и к образовашпо только с -окспкпслоты. гт. БиОЯОГИчеСкОе Окисление. 1 4!1 1З.З.ап Регенерации океалоаиетата Малат окнсляется в присутствии малатдегидрогеназы и с образованием оксалоацетата: ноос — сн, 1 О=С вЂ” СООН+ МАОН+ Н+ НООС-Сна ! НΠ— С вЂ” СООН+ 1ЧАОт ас=м ! Н Мааалеасуксуская кислота «бксчиаи кислота 12,2.3.
Цикл лимонной кислоты: стернческие аспекты 1хкк3.1. Виологическаи асимметрия лимонной киелотм Лимонная кислота не имеет асимметрично замешенного атома углерода и поэтому не обладает оптической активностью. Это обстоятельство дало повод ожидать, учитывая реакции, изображенные на рпс. 12.1, что введенне 1-"С-ацетпл-СоА в метаболическпй путь приведет к образованию а-кетоглутарата, в равной степени меченного по обеим карбокснльным группам. Однако в действительности продукт, получавшийся в этих экспериментах, оказался меченным пскгпочнтельно по углероду у-карбокспла: СН таСΠ— СОА т Н + н,с — соон а-с — соон Фермент (мо.ч. масса 66000) состоит из двух субъединиц, для которых известны две формы, так что в мнтохондриях печени крысы были обнаружены трн изофермента. В центре связывания тчА1У" присутствует сульфгндрильная группа. Этой реакцией цикл полностью завершается, и образующийся оксалоацетат становится доступным для конденсации со следующей молекулой ацетил-СоА для повторения процесса.
Однако в состоянии равновесия направление процесса сдвинуто в сторону обратной реакции — восстановления оксалоацетата под действием ХАОН. Хотя это обстоятельство позволяет избежать накопления мощного ингибитора сукппнатдегндрогепазы. Оно также и лимитирует возможную скорость синтеза цптрата. В самом деле, равновесная концентрация оксалоацетата в этой реакции намного меньше Км цитрат-синтазьь Поэтому предполагается, что малатдегидрогеназа и цнтрат-синтаза могут быть физически очень сближены внутри мнтохондриального матрнкса для того. чтобы в нужном количестве обеспечивалось необходимое для синтеза цитрата поступление субстрата — оксалоацетата.
ив мктлполнзм 412 сн соон лесеоешь иммее|ряя снесоон соон но яеверхяее|ль аиммемрии Рис, 12.5. Лсимметрия, выявляемвя при присоединении лимонной кислоты к по. верхиости фермента в трех точках. Центральный атом углерода лимонной кислоты находится в центре равностороннего четырехгранника. Нвличне плоскости симметрии делает молекулу в растворе фермента оптически неактивной. Если поверхность фермента асимметрична и присоединение молекулы лимонной кислоты может осуществиться только ва счет — ОН-, — СООН- и — СНеСООН- групп твк, как вто поквввно, тогда лишь одна плоскость четырехгранникв (ввштрихоняиная крест-накрест) может рвеместиться на поверхности фермента.
Следовательно, две группы — СНтСООН не равноценны и лишь одни из них прикреп. ляется к поверхности фермента. Именно это наблюдение привело к признанию того, что, как эта помазано на рис. 12.4 и 12.5, две — СНтСООН-группы лимонной кислоты геометрически истинно неравноценны и что эта неравноценность становится очевидной прп присоединении молекулы лимонной кислоты к поверхности фермента н трех точках. Хираль- ность атома углерода, который не является оптически активным н обычном смысле, отмечалась ранее при синтезе цптрата. Каждая стадия цикла лимонной кислоты полностью стереоспецифична (рис. 12.1).
Как уже говорилось, аконитаза легко различает две — СНхСООН-группы лимонной кислоты, так что последовательное отнятие и присоединение воды специфически приводят к трао-Оз-изоцитрату. Возможность проследить судьбу каждого атома водорода ио всей последовательности реакцяй иллюстрируется схемой, приведенной на рис. 12.1. В то время как на 1 моль потребленного ацстил-СоА образуется 2 моля СОь ни один из атомов углерода, выделенных н виде СОш ие происходит из этого ацетпл-СоА на первом обороте цикла. На уровне свободного сукцииата происходит раидомизация, и изотоп, введенный в форме "С-карбоксильного углерода остатка ацетата н ацетил-СоА, симметрично распределяется относительно плоскости симметрии.
На последуютцих оборотах цикла по мере образования и утилизации оксалоацетата углерод ацетила выделяется н виде СОя. гк БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ. ! 12.2.4. Регуляция цикла лимонной кислоты Основные процессы, которые поставляют н запасают энерги2О в клетках, могут быть в общей форме изображены следующим образом: гвюиеае еирвваи~ — +еиеюиа-Сей жирные ииевеюы со, Регуляция этой системы 1п1ег айа должна гарантировать постоянное поступление АТР соразмерно с существующими в данный момент энергетическими потребностями, обеспечивать преврагцение избытка углеводов в жирные кислоты через пируват и ацетнл-СОА н наряду с этим нонтролировать экономное расходование жирных кислот через ацетил-СОА как ключевой продукт для входа в цикл лимонной кислоты с тем, чтобы ограничить потребление пирувата в случае дефицита углеводов.
Цикл лимонной кислоты поставляет электроны в электронперсносящую систему, в которой поток электронов сопряжен с сентезом ЛТР. и в меныпей степени снабжает восстановительными эквпеале2иамн системы биоспнтеза промежуточных продуктов, которые втиваются также в другие метаболическее пути. В принципе цикл пе может протекать быстрее, чем это позволяет использование образуемой ЛТР. В предельном случае при обязательном сопряжения потока электронов и синтеза АТР, если бы весь ЛОР клетки превратился в АТР, не могло бы быть никакого дальнейшего потока электронов от ХЛОИ, который накапливается, к О,. Ввиду отсутствия ХЛО+, необходимого участника процессов дегидрпрованпя цикла, последний перестал бы функционировать.
В дополнение к этой грубой взаимосвязи существуют более тонкие регуляторные приспособления, которые модулируют действие ферментов е самом цикле лимонной кислоты. Счкцинатдегпдрогеназа находится во внутренпей митохондрпальной мембране. Все остальные ферменты ш2кла лимонной кислоты растворены в матрпксе, заполняющем внутреннее пространство мптохоидрпн. Измерения относительных количеств этих ферментов н концентраций их субстратов 1в стационарном состоянии) в мптохондрнях, снабженных АОР и Рь указывают на то, что индивидуальные стадии процесса кпригпаны» друг к другу; каждая нз реакций протекает с одинаковой скоростью, как им, конечно, и полагается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
