Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Некоторые альтернативные пути метаболизма углеводов в растениях и микроорганизмах 14.9.х. Путь глиоксиловой кислоты Дополнительный путь для генерации дикзрбоиовых кислот функционирует о рзсгениях и микрооргвнизмзх, но не обияружеи в ткзнях животных. Этот иуть стзновится возможным благодаря двум специфическим ферментам — изоцитрвт линзе и мзлзт-синтезе.
В растениях зти ферменты связаны с субклеточными чвстицзми, которые нззывзются глиоксисомвми. Изоцитрзт-лиззи кзтзлизирует реекцию, обрзтную реакции зльдольной конденсации: СООН СН СНО НССООН ~ ! + ! ! СН СООН СН ! СООН ООН изолимоннзя янтарная кислота кислоте глиоисиловзя кислота Зтз реакция не нуждается в дополнительной энергии в отличие от обсуждзвшейси ранее (рззд. 14.5.!) реакции при учвстин АТР-цитрзт-лиззи, потому что прпцук том реакции являются две кислоты, з не зцил-Сод.
В противоположность бвктеризльной цитрзт-лиезе (рвзд. 14.5.1) изоцитрзт-лиззи не включает белок-перенос. чинь и при ее действии не происходит обрззоввния промежуточного сукцинилфер. мента. У Е. со(й где изоцитрзт-лиззи индуцируется при вырзщивзнни нз лцетзте, фосфоенолпирувзт служит кзк репрессором биосинтезз етого фермента, тзк и зллосгпрнческим ингибитором уже существующего ферменте.милет-сиитвзв кз.
тзлизирует конденсацию вцетил-СоА с глиоксилвтом при образовании мзлитз, т. е, резкцию, аналогичную обрззовзнию пятрзтз из оксзлозцетятз (рвзд. 12.2.2.): СООН С=-О + ! — ! + Соа — ЗН СООН НСОН 8 — СоА СООН яблочная кислота зцетигьсоА глиоксило. взя кислоте Во взаимодействии с описзннымн рзиее ферментзми цикла лвмонпой кислоты упомянутые двз фермеитз обеспечивают чистый выход сукцинвтв зз счет конденсзции зцетил-СоА с глиоксиловой кислотой (рис.
14.12). Суммврняя резкция опи сывзется следующим урзвненяем: 2 зцетил-Сот+ НАО+ — ь янтзрнзя кислоте+ 2СоА+ НАПН -(-Н+ Обрззовзвшийся сукциивт может подвергнуться преврвщешшм в резкциях цикла лимонной кислоты до оксзлозцетзтз, который затем может ревгвровять с вцетил-СоА.
В другом варианте оксзлозцетзт может преврзтнться в фосфоенолпирувзт и далее в глюкозу. Таким образом, углерод зцетнл-СоА, полученный прн окислении жирных кислот (гл. 17), может быть утнлизировзн для синтезя углево- н1. мнтлволнзм б!0 глюноэо-6-фос рвы цитраш — — — — — — — — — — фос~роенолпирупаю исипам+сунцинвш онсаповиепжт + 1 - СоЛ рцмарзгп -~ацеюил-Сод ~ !эирные кислоюы -1- Зг циюрвю Рис.
14.!2. Глиокснлэтный цикл. Окнсленис жирных кислот дает ацетил-СоА, вступающий в цикл в двух точках. Каждый оборот цикла црнводит к генерации одной молекулы сукцината. Последний может быть окислен до оксалоацетата в системе реакций цикла лимонной кислоты (рис 12.1); оксалоацетат декарбоксилируется н фосфорилируетсн до фосфоенолпирувата (равд. 14.5.1); последний превращается в глюкозо-6-фосфат путем обращения гликолитической последовательности (рис. 14.1). Следовательно, для образования двух молекул сукпнната, дающих одну молекулу гексозы и две молекулы СОь требуется затрата четырех молекул ацетнл-СоА. Прерывистая линия показывает ингнбиторпое влияние фосфоенолпнрувата на функционирование нзоцитрат-лиазы. дов.
Это преврицение, не имеющее места у животных, может лроисходнгь у растений и различных микроорганизмов благодаря действию изоцнтрат-лиазы и малат-синтазы, отсутствующих в тканях животных. Главный контроль скорости этого процесса, по-видимому, осущестнляется за счет [фосфоенолпирупата), поскольку зто соединение является отрицательным зффектороч взоцнтрат-лиазы. 14.9.2. Метаболизм ацетнлфосфата у микроорганизмов Большинство микроорганизмов, подобно клеткам животных, окисляет пируват до ацетнл-СоА, который вступает в цикл лимонной кислоты. Аэьтернативным путем является фосфокласгпческое расщепление у Е.
соГп О4зСОСООН+ Р, — СПзСООРОзП, + НСООП пнровнноград- ацетвлфосфат муравьиная нэя кислота кислота Лцетилфосфат под действием 4)осфогрансот1этилазы может превращаться в ацетил-СоЛ ацетнлфосфат+СоА н==з зпетил-СоА+ Р! У некоторых микроорганизмов фосфатная группа ацетилфосфэта может исполь- зоваться вместо АТР в процессе фосфорнлирования разлячных гексоз. 14.9.3. Биосинтез пропноновоб кислоты у микроорганизмов У пропионовокислых бактерий исходным моментом в синтезе пропионавой кислоты является необычный перенос СОз от метилмалонил-СоЛ на пировиноградную кислоту, который катализируется биотинсодержащим ферментом,метил- 1К МЕТАБОЛИЗМ ЭГЛЕВОДОН. 1 лалониеооА — карбокгилгрансфграэой (мол. масса 790000).
Фермент включает полипептиднь1е цепи трех типов, причем общее число их равняется шести. Кроме' того, фермент содержит шесть эквивалентов либо Епт+, либо Сов+, либо обоих вместе, что зависит от состава средм. Один из трех полипсптидов содержит биотин, кзк обычао сосдиненный с е-аминогруппой лизина.
Как и у других ферментов это~о типа, биотин служит здесь для акцентирования и переноса СОг, и биотинполипептид — субстрат для двух других белков, различающихся по своим фер меятным свойствам: 1 Š— биотин+ метнлмалоинл-Сод — ч Š— биотнн — СО, -,'- пропнонил-Сой !! Е- — биотин — СОа+ пируват ч- Š— бнотии+ оксггоанетат СООН СН, ОООН СН ! сн с==о +сн — сн ж= — - 1 + сн С=О СООН СΠ— 5СоЛ СΠ— 5С Л СООН щавелевая пропиоинл-СоА кислота пировино градная кислота нил-СоА пируват + 4(Н) — ч- пропионьт + Н О Метаболизм пропионата в тканях животных, представляющий по существу обращение этого пути, обсуждается в гл.
17. 14.9.4. Пути превращений ацетвльдегида Ранее было отмечено, что ацетальдегид, образующийся прн декарбоксилировэнии пирувата, восстанавливается в этанол в ходе анаэробного брожения. В некоторых аэробных брожениях, как, например, при производстве уксуса, конечным продуктом процесса является уксусная кислота. Это может достигаться зэ счет гидролиза ацетил-СоА, или ацетилфосфата, или путем окисления ацетальдегида.
Известен ряд ферментов, катзлвзирующих последнюю реакцию, в том числе глицеральдсгидфосфатдегидрогеназа (разд. 14.4.2.). У млекопитающих эта реакция происходит прн участии альдегидоксидазы печени, кгангиноксидазы или ЫАЭ-вависимои альдегиддггидроггназы. См. литературу к гл. 15. Образовавшийся оксалоацетат восстанавливается в суицинат путем обращения обычных реакций цикла лимонной кислоты через малат и фумарат. Транггиоэстераза каталнзирует перенос СоА-фрагмента с пропионил-СоЛ на сукцинат, образуя свободный пропионат и сукцннил-СоА. Конечная стадии этого процесса состоит в регенерации метнлмалонил-Сод ив сукцинил-СоЛ.
Эта реакция катализируегся метилмаланил-оаА-мргаэой, коферментом которой счужит димегилбгнзимидазолнабаиид (гл. 50), производное витамина Вш Механизм этой реакции обсуждается далее (равд. 17.5.7). Последовательность указанных реакций может быть суммирована следующим образом: пнруват-1-метилмалониг:СоЛ ~~ оксалоэцетат+пропьоиил-Сод (1) окгзгоапетат + 4(Н) ~=~ аз кцинат -(- Нзо (2) сукцинат + пропионил-СоА ш:~.
сукцинил-СоА -(- пропгонат (В) с)вцинил-Сод ми=и метилчзлоиил-СоА (4) Глава 15 МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. Н Метаболизм гликогена и его контроль. Взаимопревращение гексоз. Олигосахариды и синтез полисахаридов. Клеточные стенки растений и бактерий В этой главе излагаются общие сведения о метаболизме и физиологической роли полисахаридов — обязательных компонентов всех организмов, в которых они служат как депо для запасания энергии, как структурные элементы механического остова клетки н как модуляторы многих разнообразных функций белков и сложных липидов.
После рассмотрения роли полисахарндов в процессах запасания энергии будут описаны механизмы превращения глюкозы в другие моносахэриды, а далее сделан краткий обзор современных представлений о синтезе олигосахаридов и гетерополисахаридов. 15.1. Полнсахариды как резервы энергии Живые клетки не могут продолжительное время существовать без источника энергии. Накопление энергии в микроорганизмах либо незначительно, либо совсем не происходит до тех пор, пока каким-то образом окружающая среда не начинает ограничивать рост; если это имеет место, то в присутствни подходящего субстрата происходит синтез резервных полисахаридов.
В листьях растений производится сахароза, которая транспортируется в нефотосинтезирующне ткани; в листьях сахароза накапливается в виде крахмала с тем, чтобы использовать его в темноте. Животные, получающие питание порциями (приемы пнгци), накапливают гликоген (разд. 2.3.2.1) главным образом в печени и мышцах. Когда происходит значительное уменьшение количества глнкогена в печени, приобретают значение процессы печеночного и почечного глюконеогенеза, которые важны нестолько для покрытия энергетических потребностей самих этих органов, сколько для того, чтобы обеспечить непрерывный приток глюкозы к нервной ткани, для которой это необходимо всегда, н к скелетным (гбелымъ) мышцам, для того чтобы, пока они находятся в состоянии покоя, мак- гнз 1з.метАЕОлизм углеводов.11 Рис.
15.1. Схематическое изображение структуры молекулы гликогенв. Кружочек покезывеет редуцируюн1нй концевой осгеток в первичной цепи, соединенный 1,4-евяЗЬЮ. В-БЕПН вЂ” ИНЫЕ, ЧЕМ С-цсн1ь К КОтОрЫМ дОПОЛННтЕЛЬНЫЕ ЦЕПИ ПрИСОЕдн. иены а-!,6-связью; А-цм1и — наружные цепи, вдоль которых нет ветвлений. Кяк ыожно видеть, в ивружных участках молекулы приблизительно двя конца А-цепи приходятся нв каждый конец В-цепи, квк зто имеет место в случае гликогеив печени. симально обеспечить их гликогеном, который мог бы быть употреблен в качестве исходного материала в анаэробном гликолизе при сокращении. В табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
