Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Будучи связанным таким образом, этот полипсптид способствует увеличению устойчивости фермента к тепловой денатурацни. 14.4.2.2. Фруктозо-1,6-дифосфатаза Поскольку фосфофруктокиназная реакция сопровождается изменением свободной энергии, Ь6'= — 4 500 кал/моль, ее обращение !а метлволизм уГлеВОдОВ. 1 должно было бы потребовать введения не менее чем +4500 кал/моль; этот процесс поэтому практически необратим, Отсюда следует вывод, что это и есть пусковая стадия гликолиза, Бывают, однако, обстоятельства, при которых полное обращение глнколиза, т. е.
обратное превращение лактата в глюкозу, приобретает особое значение в метаболнзме. Один из ферментов, который создает такую возможность,— это фрукт'озо-Аб-дифосфагаза„ катализирующая реакцию м е+ фРУктозо-1,6-дифосфат — >. фРУктозо-6-фосфат -1- Рз н,о Фермент (мол. масса 130000) представляет собой тетрамер,. построенный из четырех неидентичных субъединиц. Фруктозодифосфатаза находится в цитозоле, и очевидно„что ее конкуренция с присутствующей там фосфофруктокиназой могла бы приводить к непрерывному бесполезному циклу. Однако возможность возникновения тако~о рода цикла предотвращается благодаря тому, что контрольные механизмы для действия фруктозодифосфатазы как раз обратны тем, которые регулируют активность фосфофруктокиназы.
В присутствии одних лишь субстратов фосфатаза полностью. активна, и кинетика реакции описывается гиперболической кривой. Связывание АТР или АТЕР несколько снижает скорость реакции, но одновременно придает ей высокую чувствительность к АМР, который является аллостерическим ингибитором; таким образом, в присутствии АТР (как и при более высоких концентрациях АОР) и при условии низкого уровня АМР зависимость скорости реакции от концентрации фруктозо-1,6-дифосфата описывается сигмоидиой кривой и реакция идет при той заниженной 1'а,;„. которая устанавливается при максимальном связывании АТР. При экспериментальном диабете, вызванном стероидамп коры надпочечников или аллоксаном (разд.
7.1.1), действие печеночных лизосомальных протеаз приводит к отделению от каждой субъединицы небольшого фрагмента, содержащего единственный остаток триптофана. Получающийся в результате фермент обладает повышенной чувствительностью к своим аллостерическим эффекторам. 14.4звз. Альдолазиая реакция Фермент альдолаза катализирует обратимое расщепление фруктово-1,б-дифосфата между С-3 и С-4 с образованием диокснанетонфосфата и фосфатного эфира изомерной альдотриозы (глпцеральдегида).
Равновесие сильно сдвинуто в направлении обратной и!. метааолизм реакции, т. е. образования фруктозодпфосфата пз двух трпозофос- фатов (табл. 14.1). н,о,госн, н,согоан, н,сосо,не ! н он с=-о н н,сон он н нс=о ! + нсон ! Н„СОРО Н Висисиацепии- Оиозиап Р-глицеаалсиегие- 3-~рссчии Чеупспсас-з,а-да<рос~рапп диоксиаиетоифозрат + о-глииералидегид а===и о-фруктозо-1-фосфат диоксиаиетоифосфат + ыглииеральдегид ~=и ысорбозо-!-фосфат диоксиаиетоифосфат р аиетальдегид час~ иетилтетрозо-1-фосфат Все гпдроксндные группы у атомов углсрода повообразованной связи находятся в транс-положении относительно друг друга. Фермент проявляет абсолютную специфичность к диоксиацетонфосфатному компоненту этих реакций.
Если мышечный фермент инкубировать с указанным субстратом в отсутствие какого-либо альдегида, то удается наблзодать, что один из двух водородных атомов прн том атоме углерода, который не этерифицировап с фосфатом, лабилизуется и обменивается с протонами среды, При восстановлении этой смеси борогидридом диоксиацетонфосфат прочно связывается с аминогруппой лизипового остатка фермента, что указывает на образование кетимина. Полагают, что при этом ла- Лльдолазы были получены из многих источников.
Согласно имсюшвмся для ряда изученных препаратов данным, фермент представляет собой тетрамер (мол. масса 160 ООО). Животные ткани содержат по меньшей мере трп различные альдолазы, характерные для мышцы, печени и мозга соответственно. Все альдолазы расщепляют фруктозо-1,6-дифосфат до диоксиацетонфосфата и 3-фосфоглицеринового альдегида и могут катализировать обратную конденсацию диоксиацетонфосфата с различнымк оксиальдегидами, хотя и с неодинаковой скоростью. Мышечный фермент, появля!ошибся в печени на ранних стадиях жизни, в дальнейшем заменястся. Полагают, что в метаболическом отношении это имеет значение ~олько в том смысле, что мышечный фермент расщепляет фруктово-1-фосфат довольно медленно, в то время как фермент печени расщепляет его столь же быстро, как дифосфат.
Сохранение эмбрионального фермента печени (мышечная форма) у взрослого организма обусловлено гснетвческим дефектом, который ограничивает метаболизм принимаемой с пищей фруктозы у страдающих этим дефектом людей. Для мышечного фермента продемонстрированы следующие реакции: м. метАБОлпзм уГлеВОдОВ. 1 С1 12ОРозН2 е — ын, + о=с ! нсон ! Н с1 12О1 оз~ 12 Š— Ы=-С + Н2О нсан Н Подобно этому, фруктозо-1,б-дифосфат связывается с ферментом в форме кетона с незамкнутой цепью.
Фуранозное кольцо а-аномера спонтанно открывается н закрывается 8 раз в секунду, в то время как кольцо 11-аномера открывается и закрывается 35 раз в секунду. В стационарном состоянии имеетсн 8172 5-формы, 15то а-формы, .1,5222 гам-диола и 272 кетона, но колнчество последнего достаточно для поддержания максимальной скорости ферментного процесса. Мышечная альдолаза не нуждается в ионах металлов при иных кофакторах, в то время как фермент из дрожжей и многих бактерий активируется ге21, Созе или аяза и инактивируется связывающими метал.ч реагентамн, 7пзе, очевидно, и есть тот катион, который содержится в нативном ферменте.
Это позволяет рассматривать ион Хпз+ какльюнсовскую кислоту, благодаря взаимодействию которой с кислородом кетогруппы субстрата облегчается ферментативная реакция, подобно тому как это происходит за счет е-аминогруппы лизинового остатка у мышечного фермента. 14.4.2.4. Триозофаефатазоиераза Лиоксиацетопфосфат и О-глицеральдегид-3-фосфат также родственны по структуре, как фруктозо- и глюкозо-6-фосфаты; подобно гексозофосфатам, триозофосфаты тоже могут взаимопреврагцаться; эта реакция катализируется триозофосфатизомеразой. СН ОН С=О ! СН2ОРОзН2 виоаеиакеа1ои Фоефа12 НС=О ! = НСОН СН12ОРОЗН2 В-Глицераледегид- 3-Чзеефаге билизуется специфически обмениваемый Водород (на схеме выделен жирным шрифтом) у соседнего атома углерода, так что протон передается на каку1о-либо основную группу фермента; образую'шнйся в итоге карб-аннон затем атакует альдегндный углерод мо1лекулы другого субстрата.
пь мктлволизм Фермент (мол. масса 56000) представляет собой димер из двух неидентнчных субъедипиц. Раствор диоксиацетонфосфата содержит смесь приблизительно равных количеств гам-диольной формы и кетоформы. С'=О + НОН вЂ” С оН ОН Очевидно, что все три фермента, для которых диоксиацетонфосфат служит субстратом (альдолаза, триозофосфатизомераза и глице- рол-3-фосфат — дегидрогеназа) специфичны к кетоформе. 44.4.2.5. Восстаиовлеиие диоксиацетоифосфата в глицеоофосфат В то время как диоксиацетонфосфат направляется в главное «русло» гликолиза под действием изомеразы, диоксиацетонфосфат может иметь и другое метаболическое назначение, которое сушественно для метаболизма липндов, а именно участие в синтезе глицерофосфата.
Это осушествляется под действием гличерол-3- фосфат — дегпдрогсипзос Сн — о — го з С=О СН,ОН Знаисиацео>онц>осфа>и е — Π— Го„е+ Ь>АОН + Н' — НСОН + ХАО» ! СН ОН гницеао-3 — фос>реп Фермент (мол. масса 62000) изучен лишь ограниченно. Он, по-видимому, имеет один аллостерический центр для каждого из четырех субстратов в дополнение к каталитическому центру.
Связывание 1чАРН способствует связыванию диоксиацетонфосфата, причем уменыпается сродство к глицерофосфату; ИА1)+ оказывает противоположное действие. У цыплят мышечный и печеночный ферменты совершенно различны. Каждый построен из двух идентичных субъединиц, но субъединицы печеночного и мышечного ферментов различак>тся. Фермент печени обладает значительно более низкой К для каждого из субстратов. В мышечной клетке каталнзируемая глицерол-3-фосфат — дегидрогеназой реакция, по-видимому, используется в качестве удачного приспособления для переноса ФАВН из цитоплазмы в мнтохондрию (гл.
12); сравнительно низкие значения К для фермента из печени позволяют предположить, что здесь основная роль фермента состоит в генерации глицерина для синтеза липидов. ы. матлволизм рглнводов. з 14,4зьв. Окисление глицеральлегии-3-фесфата Участь триозофосфатов в мстаболизме определяется главным образом глицеральдегил-3-фосфатом, который окисляется глицгральдегидфосфатдегидрогеназой до карбоновой кислоты.
Для этой реакции необходим Р„н покидающий фермент продукт — 1,3-дифосфоглицернновая кислота — представляет собой смешанный ангидрид фосфорной кислоты и карбонильной группы 3-фосфоглицериновой кислоты. ОРОЗНз 1 С=О ) НСОН ) Н СОРО Н 1,3-виязоаровлицериновав кисло|ив СНО ) НСОН + ЫАВ+ + НзСОРОзНг р-гличераиоеевив- 3-фасфпк + ХгзОН+ Нв Глнцеральдегвд-3-фосфатдегидрогеназа получена в очищенной форме из многих источников; ферменты из мышцы кролика н дрожжей легко получать, поскольку они составляют 10 и 20$, всех растворимых белков клеток соответственно.
Действительно, в этих клетках молярные концентрации фермента сравнимы с концентрациямн таких субстратов, как фруктозо-б-фосфат и триозофосфаты, и превосходят концентрации фруктозодифосфата или фосфоенолпнрувата. Ферменты мышцы кролика и дрожжей (мол. масса !46000) представляют собой тетрамеры из четырех одинаковых субъединиц, каждая из которых независимо участвует в катализе; изучена аминокнслотная последовательность в молекуле фермента. Ферменты нз мышцы кролика и дрожжей могут быть гябридизованы, но не в присутствии НАГ)', укрепляющего связь тетрамеров.
Изолированный фермент уже содержит г1А1)', относительно прочно связанный в соответствующих каталитических центрах. Свободный от гзА1)в фермент легко доступен перевариванию протеазамп. Если на каждый тетрамср связывается две молекулы МАГ)-, то получается весьма устойчивый комплекс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
