Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 68
Текст из файла (страница 68)
После поступления атома азота от глутамнна структура распадается с образованием имидазолглицерофосфата, в котором имидазольное кольцо гнстидина уже полностью сформировано и присоединено к трехуглеродной цепи, и 5-аминоимидазол-4- карбоксамид-рнбонуклеотида — промежуточного продукта в синтезе пуринов (разд. 24.1). При синтезе имидазолглпцерофосфата источником атомов углерода боковой цепи и двух «соединяющих» углеродов кольца являются пять углеродных атомов рибозы 5-фосфорибозил-1-пирофосфата.
Фрагмент †И=С поставляется пиримндиновой частью раскрываемого пуринового ядра. Поскольку углеродный атом этого фрагмента в ходе синтеза пуринов поступает от )Ч1е-формилтетрагидрофолата (разд. 21.4.2.8), то в конечном счете его источником является р-углерод сорина или другие доноры одноуглеродпых единиц. Атом 11 на заключительном этапе поступает от глутамнна (амидный азот). Таким образом, гистидинсинтезнруюшая система использует часть пуринового ядра; при этом остаюшийся фрагмент (аминоимидазолкарбоксамидорибонуилеотид) вновь используется Рнс.
20,14. Путь сн11теэл гнстндннэ. РРРР— рнбоэотркфосфзт; ВР— рнбоэо-5- фосфэт„РР,— пнрофосфэт; Р— ортофосфзт. Цифры около стрелок обоэнлкзгот ферменты, кэтэлнэнрующне реакции: 1 — АТР-фосфорнбознл — трлнсферззз, 2— пнрофагфо~ пдроэззэ; 8 — фосфорнбозпл-ДМР-пнклогкдролэзэ; 4-- фосфорнбознлформнмкпо-5-зыннонмкдэзолкзрбоксзмндребонуклеотнд — нэомерззз; 5 — глутзмнн-змндатрзнсферззз; б — нмндзэолглнцерофосфзт-дегндрзтззз; 7 — 1.-гнстндннолфосфэт-гэутэмэт — змннотрзнсферззз; 8 — гнстндннолфосфэт-фосфэтззз; У— ГНСП1ДННОЛДЕГНДРОГЕНЗЭЗ --Е ~Р--= он он б-фосфарибозил- 1-'пирофоврав и'-~рсфссфсюнбоюл)- зцтр ~~И НН вЂ” СН НХ СН НСН РΠ— СН РΠ— СНз 1 с=о 1 е н н 3 н н нсон Н н Н Н НСОН н н он СНзΠ— Р Ннбзцюсфорибцлознлз- й'-1дсФосФоркбовзл1 ИВ1бзцюсцюрибоаил1- формимииа-5- Фсрмимиио-б.
АМР амиионмндазол-4. амнкоимидамв-4- каобоисамид- карбоксамндрйбоиуклевпнд дплс д гле е~ Н Н Н Нз йн НСОН 1 СН 1 1 НСОН с=о НСНН, 1 1 Оцзо — Р СНΠ— Р 5-аминоимндазоп-4. имндазолглииеро- имидазолацевол. г.-гнсвидиколкербоксамиб- Фосцюв фосфзв цюсцвп~ рибонукнесвнд з~-г. Н Н НС Н НС и н СН, СН, НСНН, Соон 1 Югисвиднн з-гнсвидикол 663 иь метлволизм в синтезе пуринов.
На последней стадии синтеза гнстидина первичная гидрокспдная группа гистидинола окисляется в соответствующую карбоксильную группу с помощью 2 зкв. КАП+. Это окисление происходит на поверхности одного фермента без образования свободного альдегидного промежуточного соединения. Рассмотренный выше сложный путь биосинтеза гистидина был в основном выяснен прн использовании мутантов Е, соЫ и особенно Ла(толеИа. В последовательности реакций пути имеется несколько пунктов метаболического контроля. В гистндиновом апероне, содержащем 9 генов, для ферментов каждой из девяти стадий был идентифицирован соответствующий ген. Первая реакция, катализируемая АТФ гфосфорибозилтрансферазой, специфически ингибнруется тистидином.
Кроме того, система ферментов биосннтеза гистиднна в целом является объектом координированной репрессии; так, при наличии избытка гнстидина в культуральной среде репресснруется синтез всех ферментов, катализирующнх промежуточные реакции синтеза гнстиднна. 2а4лзз. Аргиннн Синтез аргинина начинается с орнитина; синтез последнего был уже описан (рис. 20.4). Остается указать только происхождение гуаниднновой группы. Этот вопрос был весьма обстоятельно изучен на тканях животных и в меньшей мере на тканях растений. Последовательность реакций прн образоаанип гуанидиновой группы идентична той, которая приведена далее в разд. 2К4.3.6, а именно прииппв дТР АМР+ РР, Фнмарав + цивряллин аргининпсвипинав '- аргннин иар6ампилаппарвав Чвпвав Регуляция процесса осуществляется путем репрессии и ингибнрования аргинииом митохондриальной карбамоилфосфатсинтетазы (это действие в известной мере балансируется положительным зффекторным действием орнитина), а также ферментов, каталнзирующих промежуточные стадии при образовании орнитииа из глутамата; кроме того, ингибнруется синтез цнтруллина.
20.5. Заключительные замечания Исследование живых клеток показывает, что пул свободных аминокислот является очень небольшим. Возможные причины зтого (в случае клеток животных) будут обсуждаться в следующей ит метлзолизм АминОкислОт.! главе. В микробных и растительных клетках аминокислоты редко подвергаются деградации, они синтезируются и используются для синтеза белков и огромного числа других азотсодержащих соединений. Однако ни одна из аминокислот не образуется в,избыточном количестве. Даже у микроорганизма, у которого дерепрессироваи соответствующий ключевой фермент, торможение по типу обратной связи предотвращает излишнее расходование исходных веществ илн энергии.
В рассматриваемом случае в избытке будет присутствовать толико дерепрессированный фермент. В процессе эволюции сформировался совершенный механизм, поставляюший в распоряжение клетки (когда она обеспечена энергией и исходными веществами) сбалансированное количество каждой из двадцати аминокислот. Именно концентрация каждой аминокислоты определяет скорость ее синтеза, она же регулирует скорость потребления данной аминокислоты из амннокнслотного пула для обеспечения соответствующих синтетических процессов. См.
литературу и гл. 23. Глава 21 МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. П. МЛЕКОПИТАЮЩИЕ Переваривание белков. Всасывание аминокислот. Нева енимые аминокислоты. Метаболизм аминокислот печени. Общие аспекты метаболизма аминокислот У животных, как и у растений и микроорганизмов, главным предназначепнем аминокислот является участие в синтезе белков. Кроме того, различные аминокислоты являются исходным материалом, поставляющим атом азота и фрагменты углеродной цепи, для образования большого числа азотсодержаших соединений. Способность клеток осуществлять эти синтетические процессы зависит от наличия пула аминокислот, сбалансированного в отношении потребностей клеток по каждои из 20 аминокислот. Клетки не имеют запасных форм аминокислот, подобных гликогену (для сахаров) и триглицеридам (для жирных кислот); оии не могут, естественно, осуществлять синтез белковой молекулы, если отсутствует хотя бы одна пз входящих в ее состав аминокислот.
У растений и микроорганизмов, как это было изложено в предыдущей главе, необходимая сбалансированная смесь аминокислот обеспечивается собственными синтетическими системами, которые регулируются по механизмам обратной связи; при этом образование каждой из двадцати аминокислот отвечает текущим потребностям. Условия жизни животных совершенно иные. Не обладая фотосинтетическими способностями, животные должны обеспечивать многие свои потребности за счет растений, микроорганизмов нли других животных.
Окисление н другие метаболические превращения потребляемых углеводов и липндов являются для животных источником как необходимой энергии, так н исходных веществ для синтеза различных соединений, выполняющих метаболические н структурные функции. Количество потребляемой ежедневно пиши обусловлено в основном ее калорийностью. Животные клетки пе способны синтезировать г(е попо половину из 20 аминокислот; онн также не могут синтезировать особую группу соединений, необходимых для метаболизма в небольших количествах, которые называют витаминами.
В условиях, когда организм получает избыточное 2Ь МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ И количество заменимых аминокислот, он может вместо незаменимых аминокислот использовать соответствующие кетокислоты. Животные не способны синтезировать именно углеродные скелеты незаменимых аминокислот. Можно представить такую форму животной жизни, при которой организмы, получая достаточное количество углеводов, сохраняли бы способность своих примитивных предков синтезировать аминокислоты.
Абсолютная потребность организма животных в определенных аминокислотах явилась, по существу, следствием условий нх существования. Удовлетворяя свои потребности в калориях за счет углеводов или жиров, животные поедают растения, микроорганизмы или других животных, которые содержат все аминокислоты и витамины. Именно это обстоятельство «позволило» животным утратить способность синтезировать различные аминокислоты и витамины, сохрани~а высокую жизнестойкость, о чем свидетельствует сформировавшаяся у них в процессе эволюцпи способность жить в самых различных условиях. Однако утрата некоторых биосиитетических способностей все же повлекла за собой определенные издерхчки; об этом говорит целый рцд заболеваний 1например, квашиоркор (гл.
49) и пеллагра (гл. 50)1, обусловленных длительным пребыванием на разбалансированной диете„ в которой недостает определенных веществ. Следует отметить также некоторые особенности метаболизма аминокислот у животных, образование которых,;по-видимому, связано с характером источников питания. Даже у очень молодых растущих животных источники пиши обычно обеспечивают поставку большего количества аминокислот (в расчете на порцию продуктов с калорийностью 1000 икал), чем это требуется для обеспечения синтетических процессов, в которых участвуют аминокислоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
