Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 10
Текст из файла (страница 10)
массой по 100000. 14.5.1. Метаболизм промежуточных продуктов в цикле лимонной кислоты 14ть1 1. Обрааованне фосфоенолпирувата Существуют обстоятельства, при которых промежуточные продукты цикла лимонной кислоты и другие соединения, способные превращаться в этп продукты, направляются на синтез глюкозы путем обращения глнколитической последовательности. Однако, как ранее указывалось (рис. 14.2 и разд. 144.2), этот процесс жестко лимитирован в связи с исключительно низкой скоростью обратной пируваткнназпой реакции. Обходный путь, минуюшни этот заблокированный участок, обеспечивается действием фосфоенолпируваткарбоксикинавы (мол.
масса 75000), которая катализирует реакцию оксалоацетат + ОТР(или 1ТР) — ~ фосфоенолпир1 ват -',— СОР (нли 1ОР) + СО К;,",""'"'"' составляет -2 мкмоль!л; Лет'= — 4000 кал/моль, Фосфоенолпируваткарбоксикнназа локализуется преимущественно в цитозоле, хотя небольшие количества фермента найдены и в мнтохондриях печени большинства видов животных. Только для печени кролика активности фермента в митохондрнях и цитозоле сравнимы. Особые функции этих двух форм не известны, но это различные белки; митохондриальиый фермент дает лишь слабую перекрестную реакцию с антителамн к ферменту цитозоля. ОТР для реакции должен поставляться митохондрнямн. Он может возникать либо при окислении а-кетоглутарата (гл.
12), либо под действием нуклеозид-дифосфаткиназы (гл. !2): АТР+ ОРР ~ ОТР+ АОР 14. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. ! Мощность фермента, измеренная в клетках, производящих максимальное количество глюкозы, достаточна для обеспечения потребности этого процесса в ОТР. Тропические элэкн, равно кэк н некоторые микроорганизмы (РгорюсиЬас!со(пгп эйеггпош' н амеба Еп!аглоеЬа Мзго!Енса), прнобрелн способность к интересному другому решенню этой проблемы, э именно у нях имеется фермент лирунигодгофогфог- .дикплаза. которая кэтзлнзнрует суъ1мзрную реакцию МйАТРЯ + Рт + пнрувэт- ~==- я==:ю фосфоенолпнрувзтз- !- ЫЕРР, -1- АЫРз- -!. 2Н.г К„ для реакции в том ее виде, кэк анэ ззпнсэнв, состэвляет 10-1, что должно было бы акэзвться неблвгопряятным; на реэкцкя в этом случае идет в нужном цзпрэвленян блэгодаря ззбуфернвзнню двух протонов н становится необрзтнмой, няо если РР1 гядролнзуется неорганической пирофосфатазой (РРг — э йр).
Механизм, по-вялнмому, тзков (Š— фермент)." сну рт Е+АМРРР— ь Е РР+АЫР рт т Е РР+ Рг — ъ- Е Р+РР1 р () Е Р+ пнрувэт — ь Е+ Р— снолпнрувзт 14.Б.1.2. Малик-фермент Этому ферменту одно время придавали большое значение в фиксации СОз, мплик-грермент катализнрует реакцию: СО СООН + СН Н' НСН ! С=О+ МАВР!! ~= — ю НСОН ° МАВР~ ! СООН СООН По способу своего функционирования он аналогичен нзоцитратдегидрогеназе н подобно ей нуждается в Мп'+. Однако, в связи с тем что малик-фермент действует как механизм для генерации МАОРН, его роль в метаболизме, вероятно, обратна той, которую играет изоцитратдегидрогеназа.
Малик-фермент найден в цитозоле клеток печени и жировой ткани, но присутствует также в митохондриях сердца, мозга и коры надпочечников. Митохондриальный фермент и фермент цитозоля — это различные белки. Ферменту митохондрий свойственна положительная кооперативность в отношении малата, т. е. сигмоидная кривая скорости реакпип, в то время как для фермента цитозоля характерна гиперболическая кривая. Добавление к митохондриальному ферменту сукцината в той же концентрации, как в митохондриях, снимает кооперативность, что проявляется в смене сигмоидной кривой, характеризующей кинетику кооперативного процесса, гиперболой; 4 — 13бй 1п. Иетлволизм Рис.
!4.6. Кинетики мвлик-ферментз. 1 †ферме цитозалн; 2 †. фермент митохондрий; 3 -- фермент митохонд- рий в присутствии сукциилтз. Е а о Ю и [мелем! такой характер кривой объясняется, вероятно, тем, что все места связывания эффекторов заполнены при этой концентрации сукцината так, что т' достигается при очень низких значениях !малага) (рис.
)4.6). В митохоидриях животных клеток имеется еще один фермент, синтезирующий малат, который утилизирует г)ЛП', а не ЖАРР+. В отличие от малик-фермента этот фермент не способен декарбоксилировать оксалоацетат при рН 5 в отсутствие ппридиннуклеотида. Роль этого фермента неизвестна. 14.зд.з. АТР-цитрит-лииза В цитозоле клеток печени и жировой ткани АТР-иитрат-липла тетрамер из идентичных субъединиц (мол.
масса ! )0000) катализирует реакцию цитрвт+ АТР+Сод — 1. зцетил-СоА+ оксвлозцетлт+ АОР+ Рз Практически одна молекула ЛТР расходуется на молекулу цитрата для обращения результатов действия цитратсинтазы в митохондрпях. Начальная стадия процесса, по-видимому, заключается в реакции АТР с карбоксильной группой фермента с образованием ферм — Р. В экспериментальных условиях реакцпя может происходить в отсутствие АТР, если субстратом служат цитрилфосфат или цитрил-СоА. На основании вышепзложенного сложная реакция, катализнруемая ЛТР-нитрат-лианой, может быть представлена в виде нескольких последовательных стадий (В=фермент): Е+лТР ~ ~Е Р+АОР Е Р+цнтрат „-— м Е."цитроил Р Е -.цитраил Р ~~ Е цитрат+Р~ Е цвтрзт+СоА ~~ Е'.цнтроил Сод Е..
цитронл СоА ис:=:и Е+ ацетил.СоА -!- аксзлозцетвт ьь мнтлволизм зтлвводов. г Хотя эта реакция н снабжает цитозоль оксалоацетатом, ее основная функция заключается в генерации ацетил-СоА для синтеза жнрных кислот (равд. !4.6.!). У многих бактерий имеется фермент цнтрат-лназа, который каталиэнрует суммарную реакцию цнтрат — ь ацетат+ оксалоацетат Наиболее изучен фермент яа К!ейз(е((а рпеилгопгае. Это гексамер, построенный нз трех различных субъеднннц (п.(),у)з 'у-Цепь (мол. масса 11000) ковалентна соединена с дефосфо-Сод эфирной связью между гндроксилом сернна н бсфосфатоьг адениловой части молекулы кофермента; мюкаь. сульфгндрнльной группой дефосфо-Сод н аиетатом аозннкзет тноэфирная связь <установлено прн изучения нзолнрованного фермента).
Отсюда следует, что у-цепь относится к ацнлпереносяжнм белкам '(равд,. ! 7.6Л.) . а-Цепь каталнзярует реакцию ацегнл — перенооппг+ нитрат — ь цнтрнл — переносчик+ аиетат а р-цепь катзлнзнрует другую реакцию: цнтронл — переносчик — ь апетнл — перегюсчнк . р оксзлоацетзт Таким образом, цнтрат-лнаэа напомннает различные биотинсодержаигне ферменты, вюиочаюжне также адин белок-переносчик, который служит субстратом длп последуюпгнх реакций, каталнанруемых парой прочно связанных ферментов, а именно аиетнл-Сод †карбоксилзз (раза, !7 6.!) н метилмалоннл-Сой †карбокснлтрансферазой (равд.
14.9.3). 14.6. Глюконеогенез 14.6.1. Путь образования глюкозы из молочной кислоты Ипервые предположение об обратимости глнколиза было высказано в связи с наблюдением, что молочная кислота, образовавшаяся из глнкогена прн сокращении изолированной мышцы в анаэробных условиях, медленно исчезает после введения кислорода„ прп этом около одной пятой окнсляется до СОз, в то время остальная часть превращается в гликоген. Условия для обращеняя глнколнза, а именно для синтеза одной молекулы глюкозы из двух молекул молочной кислоты: 2Н++ 2 лактат ь глюкоза могут быть легко охарактеризованы. Поскольку для всего процесса пря стандартных условиях Лег'=+48000 кал/моль и поскольку для того, чтобы процесс осуществлялся в действительности, должно затрачнваться еще большее количество энергии, превышающее 48000 кал/моль, с тем, чтобы процесс в целом проходил с потерей свободной энергни, простое обращеннс прямых реакций глнколиза, описанное выше, не могло бы быть достаточнылг.
Какие-то альтернативные пути должны, следовательно, функцнонировать, обеспечивая поступление необходимой энергии. Напомним, что лируваткиназа катализируст свою реакцию в обратном на- и!. метлпол!!зм правлении настолько медленно, что как по кинетическим, так и по термодинамическим соображениям после образования пирувата путем обращения лактатдегидрогеназной реакции требуется иной путь для того, чтобы из пирувата мог образоваться фосфоеиолпируват.
Прн рассмотрении последовательности реакций, ведущей к фосфоенолппрувату в глпкодпзе (рпс. 14.2, последовательные реакции 11, 1О, 9, 8, 7, 6, 5, 3, 2), становится очевидным, что, как только этот продукт возник, положения равновесий дальнейших альдолазной, фруктово-1,6-дифосфатазной и глюкозо-6-фосфатазной реакций могут обеспечить «продвижение» фосфоенолпирувата по обратной реакции к глюкозе, если с двух фосфатаз снимаются контроли.
Реакции, приводящие к синтезу фосфоенолпирувата, катализируются пируваткарбоксилазой и пируваткарбоксикиназой и последовательно изображаются с помощью уравнений пируват+ СО, + АТР— ~- оксалааиетат+ А1УР+ Р! (1) оксалоапетат -1- ОТР— ч- фосфоеиолкируват + ЯЭР+ СОа (2) пируват+ АТР+ ОТР— ~ фосфоеиолпируиат+ Л1уР+ ООР+ Р! (3) Поскольку превращение лактата в глюкозу происходит только в аэробном органе, где поступление Оа не является лимитирующим фактором, снабжение процесса АТР и ПТР обеспечено. Имеется, однако, некоторое усложняющее обстоятельство, связанное с характером проницаемости митохондрий. Щавслевоуксусная кислота, которая образуется в митохондрии, не может, как таковая, легко покинуть ее, что необходимо для взаимодействия с находящейся в цитозоле пируваткарбоксикиназой.
Эта проблема еще не получила окончательного решения, хотя легко может быть предложено несколько способов. Так, представляется весьма вероятным, что образовавшийся в митохондрии оксалоацетат входит в цитозоль в виде смеси малата и аспартата. На рис. 14.7 показаны маневры, при помощи которых клетка преодолевает затруднения. связанные с тем, что пируваткарбоксилаза находится в митохондриях, а не в питозоле. Изображенный механизм окисления цитоплазматического ! 1А11Н в митохондриях и есть тот самый челночный механизм, с помощью которого, как предполагают, происходит передача восстановительных эквивалентов от ХА()Н, образовавшегося при окислении глицеральдегид-3-фосфата в питоплазме (равд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
