Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Ингпбпрование этого фермента АТР, цитратом и т. д. отражает эффекты, связанные с функционированием окислительного фосфорплирования, в то время как стимуляция АРР, АМР и Р1 отражает ситуацию, когда имеется дефицит кислорода (рнс. 14.9). 14.8. Фосфоглюконцтный окислительный путь Существование альтернативного пути для окисления глюкозы с образованием СО, и пентоз было обозначено на рнс. 14.1.
Используя ряд цитоплазматичсских ферментов, совершенно независимых от ферментов гликолпза, и объединяя пх с некоторыми гликолнтическими ферментами, не трудно представить себе, каким образом этот ряд реакций мог бы приводить к полному окислению глюкозы до СО,. Однако такой подход означал бы неверную интерпретацию мстаболического значения указанного пути, который выполняет две основные роли: источника восстановительных эквивалентов для восстановления МАРР' в МАРРН и механизма, синтезирующего и поставляющего пентозы. В фосфоглюкоиатном пути АТР требуется лишь для образования глюкозо-6-фосфата и нигде ие генерируется.
В противоположность глнколизу и циклу лимонной кислоты функционирование этой последовательности нельзя представить в виде ряда превращений, приводящих прямо от глюкозо-6-фосфата к шести молекулам СОБ Для понимания фосфоглюконатного пути желательно сначала рассмотреть участвуюшие ферменты, их субстраты и продукты реакций. Реакции суммированы на рис.
14.11. Н). МЕТАБОЛИЗМ Глюкозо-Б-фосфат — дегидрогеназа. Фермент млекопитающих, а также фермент из большинства„хотя н не из всех других, источников каталнзирует О1Ас)Р+-зависимое окисление глюкозе-6-фосфата. Первая стадия реакции заключается в образовании б-лактона; зто свободно обратимый процесс. Хотя лактон исключительно нестабилен и спонтанно гидролизустся, гидролиз ускоряется спе- ОН ' н-с н-Б-он~ НО-С"н О )НАОР! н-с-он1 н-С вЂ” 1 О н с~~ но+и о он н-р-он! = —— н-с — ' с ос н+он -СО, ! н-с-он Н; С-ОРО,' н,-с-он со н-С-сн н-~-он Н~-1-ОРГ!з ! Н,- С-Орсэ Нз С ОРО Рдалаэо -5.
Р 5-Р-глнлиао- б-Р-гпнманэю глюкоза-5-Р =.4~ лакпюн ПЕНПЮЗа-Р. эР Ча ПЕНЮОЗЭ-Р- 3-эпизирэюф '~изамерээл Н~-О-ОН с-о но-с — н, н-с-он Н,-Г ОРО,' н -'с-он .' \ с-'о фно'-'с4!ф ф фн-с-онф~ г«4«нзс-Орозз ф Жю"/и«««««« =.-.езус=ОН= ': — "== зс-о=.. :==" ! : — НО-С-НАР=- нТ-он ! н-с-он н;С-оро,м Н-с О н-с-он н-с-он ! н-с-он Нз С. Орозэ спрэнскепюлнзэ нанлилаэо-5-Р рибаэа-5-Р пзрэнснюполээз ! п рэисэлэаалнэз =:~-с-он =' ! =с=о:=— ==Йо- Ьн::-: ~~~$'-фон 0~~ фн-~-он ф Йу- Фф сррак!псюа-5-Р Нз — С-ОРОЗЗ! , с зглнцерэл заегнз- 3-Р $ седа ел!палою-7-Р н-,с он ! СО Н вЂ” С-ОРО з з .
з диокснюсесэон Р Рас. 14.!1. Реакпии фосфогаюкоиатиого окислительиого пути. ~НОгесйег В. С., 1п: й. Кого!)его, В. В. Ногее)сег, ).. Согпнае!1а, Л. Ого, ес)к. Ненес1рапа оп В!ссьепп'- 51гу, Региагпоп Ргеаа, Метю ТогЕ, 1976, р. 69.1 !4. МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. Г 601 цифической лактоназой. Равновесие процесса в целом сильно сдвинуто вправо.
Дегидрогеиаза представляет димер субъединиц с молекулярной массой по 67500; фермент проявляет отрицательную кооперативность; его действие легко подавляется продуктом реакции ИАОРН. К' б'=3,6 мкмоль/л; К"""'=5,4 мкмоль/л. Особый интерес к этому ферменту обусловлен тем, что прн его полном отсутствии или же наличии в эритроцитах одного из нескольких генетических его вариантов появляется тяжелая форма анемии (гл. 32). Те варианты фермента, которые наиболее совместимы с клеточными условиями, характеризуются более высоким сродством к )с)АОРТ, что способствует снижению его концентрации, необходимой для связывания в каталитическом центре; НАОРН вЂ” это конкурентный ингибитор КАОР+.
Для варнапта А КИАого довольно низка. Таким образом, хотя количество имеющегося фермента ограничено, он полностью активен и оборачивается быстрее, чем это может делать нормальный фермент прн существующих условиях в клетке; это очень важно, поскольку содержащие вариант А эритроциты не обладают какой-либо иной формой дегидрогеназы. Вариант В, однако, серьезно лимитирует жизнь клетки, так как К Аог" превосходит [КАОР+1, доступную для эрнтроцита; у таких людей часто развивается гемолитическая анемия. носн 1 нсон нс соон 1 нсон носк ! нсон нсон н,сого,н, ! н сого н ыюгй + н+ н,сого,н, б-фосфогоюнонавво нос поспа б-фосфагпнп онс- 8- п ансон гпснсосо-б-фасфнв ГРОГ4оглюконатдегидрогеназа.
Дальнейшее окисление 6-фосфоглюконата катализирубтся 1УАОР+- н Мпо+-зависимыми ферментами, которые осуществляют окислительнос декарбоксилирование р-оксикислот и поэтому подобны малик-ферменту и изоцитратдегидрогсназе. Являющаяся промежуточным продуктом 6-кетокислота не изолирована н прсдполагают, что она подвергается дскарбоксилированию в момент своего образования на поверхности фермента. Фермент печени крысы состоит из двух одинаковых субъеднниц с мол. массой по 51000. Поскольку фермент ингибируется ХАОРН /Кс=20 мкмоль/л) и КИАогс составляет 1бмкмоль/л, то при нормальных копцентрацияхвпсченн этот фер- 5 — саба пь метАБОлизм мент обычно полностью блокирован; начинает функционировать только после того, как ХАОРН окисляется в ходе какого-либо процесса, например при синтезе жирных кислот.
ХАОЕ+ ! нсон носн нсон нсон Н,СОРО,Н, о-фацраглюкаиоаая 3.иеюо-б-Фосяю- о-пибазакислапю глюиаиаавя кислазпа 3-фасфвт Взиимопреерии)ения пентоз. Фосфопентозоизомериза каталнзнрует взаимопревращение кетопснтозных и альдопентозных форм— реакцию формально близкую к действию гексозофосфатизомсразы (равд. 14.4.1) и фосфотрнозоизомеразы (равд.
14,4.2). Продуктом реакции является тот рибозо-5-фосфат, который требуется для синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Остальную часть превращений в этом епутив составляет устройство для распределения рибозо-5-фосфата„который может образоваться либо в ходе указанных реакций, либо при распаде нуклеиновых кислот. Эта часть пути начинается с превращения фонда рибозо- и рибулозо-5-фосфатов в ксилулозо-б-фосфат. сн,он с=-О зпииераза — НСОН НСОН н,сорозн, и рибулааа- а-фосзраса изаиеазза Фосфопентозоэпимераза катализирует эпимеризацию у атома С-4; предполагают, что механизм реакции включает промежуточное образование 2:3-сндиола.
Фермент из Е. со(1 состоит из трех идентичных субъединиц (мол. масса 35000). Транскеголизи. о-Ксилулозо-5-фосфат служит источником активного глнколевого альдегида в трапскетолозной реакции. Фер- снзон ! С=-О НОСН ! НСОН ! Нзсорознз Ъ-исилулова О-сросфаиз ЫАИ'Н + Н+ СООН ! нсон ! С=О ! нсон нсон ! н,соро,н, со, И и сн,он ! с=о ! нсон ! нсон н,соро,н, СНО ! НСОН ! НСОН ! НСОН н,~ в-!зибозо- О-фосфаю ы. метАБОлизм углеводов. ) соз зчент состоит из двух идентичных субъединиц, каждая с мол.
массой по 70000, использует тиаминпирофосфат как кофермент, требует для своего действия Мйе" и катализирует перенос двухуглеродного фрагмента от 2-кетосахара к атому С-1 различных альдоз. Донорная кетоза должна обладать б-конфигурацией при С-3; -образующаяся кетоза имеет ту же конфигурацию.
К числу наиболее важных реакций, катализируемых транскетолазой, относится реакция, в которой продуцируется семиуглеродиый сахар седогептулоза. «Активная гликольальдегидная» группа представляет собой а,р-диоксиэтилтиаминпирофосфат — соединение, напоминаюгцее «активный» ацетальдегнд, образуемый в ходе окислительного декарбоксилирования пирувата (разд. 12.2.1); механизмы этих реакций подобны. При транскетолазной реакции не появляется свободный гликолевый альдегид, реакция легко обратима. СНО ! НСОН ! НСОН ! Н СОЮ Н раб Эчасфав НСОН НеСОРОане о глицералааегид Э-фссфав Трансальдолаза. Другой фермент этого ряда — грансальдолаза — кагализирует перенос углеродных атомов 1, 2 и 3 от кетозофосфата на С-1 альдозофосфата. Три изофермента трансальдолазы .обнаружены у дрожжей (мол.
масса 77000, 68000 и 64000)! .каждый состоит из двух субъединнц. СНО ! + НСОН ! НСОН ! НеСОЮ,Н р-аригпроао- Е "ФОсфа |а СНО НСОН н,сОЮ,н, Р-глпцерапьде- гидвффосфав Хотя реакция кажется подобной альдолазной реакции (раза. 14.4.2), свободный диоксиацетон пли его фосфатиый эфир ~"сй,он1 с=о Н Ь с и + ! НСОН ! Н СОЮеН Р-псипулеаа" е-Фосфва и ! СНООН 1 гС=О ! ! ~ НОСН » НСОН ! НСОН + ! НСОН ! н сото н Р-седогепвулоао- Ъ фссфа|п !"Сй,ОН', с(. е НОСН ! — НСОН + НСОН СОРОЗН В-седогегппупоао- Е-фасфав à — — — — га СН ОН 1 ! е $ $ ! С=О 1 ' НОСН с ~ а НСОН ! НСОН НОСОРО, К, Р-фругвоао- б-фосфав нь хетлволнззз не могут служить субстратами и не появляются также в ходе реакции; фермент катализирует только реакции переноса, в ходе которых между карбонилом переносимого диоксиацетонового фрагмента и е-амнногруппой лнзинового остатка фермента образуется промежуточное шиффово основание.
Подобным образом связывание субстрата происходит и при действии альдолазы (равд. 14.4.2), и считают, что трансальдолазная реакция идет точно таким жс путем, за исключением неспособности инициироваться свободным диокснацетоном. Эритрозо-4-фосфат, возникающий под действием трансальдолазы, может превращаться по нескольким известным метаболическим путям, один из которых заключается в присоединении двухуглеродного фрагмента в реакции, катализируемой транскстолазой, с образованием фруктозо-6-фосфата.
У растений и микроорганизмов эритрозо-4-фосфат участвует также в синтезе фенилаланина (гл. 20). Ъ~.ОН 1! ' С=О 3 НОСН ! НСОН НСОН НСОН ! НзСОРОзН В зрруилвзо- 6.узоо раза ~'СН„ОН'! ' С=-О е.)-----.з НОСН ! НСОН ! Н СОРО Н Э-иоилулоззо- З-фоофааз СНО НСОН + НСОН ! НСОН ! Н,СОРО Н П.зриироиз- 4-узоофаза + СНО НСОН ! ! !гСОГОзнг П-глииервладе- гиа-3-Оиифаи Циклический характер фосфоглюконатного окислигельного пути.
Выше уже рассматривались все ферменты и промежуточные продукты, характерные для этого пути. Для его действия, однако, требуются еше четыре фермента, участвуюших в гликолизе. Это фосфотриозоизомераза, катализируюшая взаимопревращенне глицеральдегид-3 фосфата и диоксиацетонфосфата, альдолаза, катализирующая образование фруктово-1,6-днфосфата из двух триозофосфатов, фруктозо-1,6-дифосфатаза, гидролизуюшая фруктово-1.6-дифоофат до фруктово-б-фоофата, и глюкозофосфатизомераза, превращающая фруктозо-6-фосфат в глюкозо-6-фоофат. Как известно, это те ферменты, которые участвуют в образовании гексоз из триоз путем обращения гликолнтической последовательности. Памятуя о всех написанных выше реакциях, можно реконструировать систему, в которую непрерывно поступает глюкоза и из которой выходит СОг в качестве единственного углеродного соединения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
