Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Некоторые из рассмотренных выше превращений приведены на рнс. 22.6. Известны многочисленные другие примеры декарбокснлирования аминокислот, и некоторые из них рассмотрены в других разделах книги. Не всегда, однако, декарбоксилированию подвергаются свободные аминокислоты.
Так, декарбоксилирование серина происходит только тогда, когда он образует сложнозфнриую связь, входя в состав фосфатидилссрнна (разд. !8.1.2.1); в результате образуется фосфатидилэтаноламин. В ьсзвестной мере сходным образом протекает образование кофермента А; в этом случае пантоевая кислота (гл. 50) образует пантоиламнд цистеина, который затем фосфорилируется с образованием 4'-фосфопантетепна (разд. 24.1.9.3). 22.6.
Биосинтез полиамииов В живой природе широко распространены небольшие количества соединении, относящихся к группе полпаминов; эта группа включает следующие соединения: н,ы — (сна),— нна наи — (сна)а — ин, нан — (сн,),— ин — (сн,),— ннв 1,4-зььаминобутан 1,6-аиааиьнопеитан спернььпиьь (п)треснин) (кадавервн) Н~М (СН )а МН" (Сна)4 ИН (Снс)а ИНа спернин 22.6.1. Путресцин и кадаверин Этн два амина образуются пря бактерпальном брожении пз белков и давно известны из-за их неприятного запаха. Кадаверььн образуется при декарбоксилированни лизина, а путрссцнн — прн декарбоксилировашш орнитнна.
22.6.1.1. Иутресннн Исследования, проведенные как на клетках бактерий, так и на тканях млекопитающих, показывают, что биосинтез полиаминов является одним из наиболее ранних процессов, происходящих прп пролпферации клеток. Из числа различных полпамннов путресцин представляет особый интерес, поскольку он ускоряет рост клеток как животных, так и бактерий и стимулирует синтез РНК. Образование путресцина катализируется орнитиндекарбокси- 22. метхполизм Аыинок!!слог. 1п лаэой — ферментом, определяющим скорость биосинтеза полваминов (сы.
ниже). Среди ферментов млекопитающих этот фермент относятся к числу тех, которые характеризуются наибольшей каталитпческой эффективностью (числом оборотов); его активность может повышаться гормонами, ускоряюшнми рост; содержание его увеличено в опухолевых клетках. Образующиеся из путресцина спермидин я спермнн (см. ниже) оказывают нпгибируюшее действие на активность орнитиндекарбоксилазы по механизму обратной связи. У Е. го)! спнтсз путресцннв может осуществляться двумя путями — либо, квк в клетьзх млскопггтзюшпх, в результате действия оряигиндеяарбоксилазм, либо путем лскзрбоксвлг!ровзнпя вогинннз, кзтзлнзнрусмого о!гзинилдекадбоксилазой, с обрвзоввннем агмвтннв.
Последний превращается в путресцнн в ходе реакции, квтвлнзируемой агмзтнн-уреогндролазой. ИН -со, Н -,н,о зрпшнн — з Н )Ч вЂ” С вЂ” Х вЂ” (СНз)з — -)ЧНз — з путрсспнн+ мочевннз згмзтни 22.6.2. Спермидин и спермин Оба эти амина являются постоянными компонентами клеток млекопитающих и во многих тканях находятся в весьма заметных количествах. Специфические функции этих аманов не установлены, однако нх концентрации (так же как и путресцина) могут резко возрастать в период роста мно~их тканей, например при регенерации печени.
Спермидин и спермин синтезируются многими микроорганнзмамн, однако для некоторых из них, например Аэрегд(((иэ гг!г(и(алэ и Е1егпор(!!Тик рагат)(иегггае, они являются необходимыми факторами роста. В общем эти полиамины выступают как факторы, которые стабилнзнру!от структуру мембран.
Так, у упомянутых выше микроорганизмов при отсутствии полиаминов повышается проницаемость клеточной мембраны в гнпотонической среде и происходит утечка содержимого клеток. Протопласты (бактерии, лишенные клеточной оболочки) некоторых видов не выдерживают пнкубации в гипотонической среде в отсутствие соединений группы полиаминов; не наблюдается также набухания митохондрий. Спермидин прочно связывается с ДНК н может способствовать стабилизации ее двухсппральной структуры, Синтез спермидина наблюдалн в печени, предстательной железе, а также у Е. со(!.
После декарбоксплпрования 8-аденозплметнонпна Ь-аденозилметнонин-декарбоггснлазой (реакция !, рис. 22.7) происходит необычная реакция, в результате которой углеродная цепь метионина (включая аминогруппу), а не метпльная группа, как прп переметилировании, переносится на пут- 932 нь мвтзволнзм Янг исса !( сн нн, соо- нС-ннг сн. н с. нс-нн, н- с-'к~ сн, нс с,' с.'н, снг Н,С вЂ” 5 — г НгС вЂ” 5 — СНг н н н н Он он он он я-зиегепилмемиснин 5.Ослепли-уз-( мегпилмиспрспнлсмиисулмрснийеаенсзин) н н — сн — сн — сн — сн — нн нн, пумргсцин н с- р~„ с. ! (( сн нс с НзС вЂ” 5— + НгХ вЂ” СН,— СН,-СН,-СН,— НН вЂ” СН,-СН,— СН,— НН, + Не сперМндигг ОН ОН 5-мегпилпгипесенпзии Рис. 22.7. Биосинтез спериидини; г — 8-иденозилзгетионзгн-денираоисилизз; 2— ннзгнопропилтрпнсфсрпзи.
22.6.3. Метаболизм полиаминов Метаболизм путресцина у млекопитающих не выяснен. У адаптированнога штамма Раеаг(огаопаз пз путресцина в результате окисления и переаминнрования образуется янтарный полуальдегид; последний затем окисляется до сукцнната, поступающего в цикл лимонной кислоты. ресцин. Эти реакции приведены на рис. 22.7. 5'-Метилтиоаденозин, образующийся в ходе синтеза спермиднна в предстательной железе, быстро подвергается дальнейшему превращению под действием фермента, каталнзируюшего фосфоролитическое расщепление, приводящее к образованию аденина и 5-метилтиорибазо-1-фосфата. Спермин синтезируется в результате декарбокснлирования еше одной молекулы Б-аденозилметионнна и последующего переноса остающегося фрагмента метионина на спермндии; зта реакция катализируется аминопролалтранс4еразой, которая отличается от фермента, катализирующега соответствующую реакцию при синтезе спермиднна.
аь \1гтлаолизм Ампиохислот. п1 Я33 Окисление спергиина и спержадино, как и ряда других моно- и днаминов, катализируется медьсодержащей оксидазоа, которая была выделена в кристаллическом виде из плазмы быка и свиньи; мол. веса выделенных оксидаз соответственно равны (приближенно) 225000 и 195000, а содержание меди составляет четыре и три атома на молекулу белка.
Н Х(СН )иХН(СН )еХН(СН~)~ХН~+ 2О + 2Н О спермам ОНС(СН ) ХН(СН )еХН(СН ) СНО + 2ХН .,'- 2Н О, НеХ(сне)еХН(СН )еХНе + О + НеО е' ОНС(СНе) ХН(СН )еХН -Р ХНе -). Н. Ое сне рмидии Окисление спермидина, катализируемое ферментом из 5еггаИа тагсезсепз, требующим ГАе) и дополнительного переносчика алектронов, протекает по другому пути: н с — сн НеХ(СН )еХН(сне)еХН + Ое ~ Н ХСН СН СнеХ)! + ) ) + Н О НС )Н спермилин !,3-днеминопропен 'Ъ,Г' Х Ьмпирролин См, литературу и гл.
23. Глава 23 МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. !Ъг Глиногенные и кетогенные алинокислоты. Метаболическая судьба индивидуальных аминонис гот Если аминокислоты поступают в печень в количествах, больших чем требуется для синтетических процессов, то избыток их не может откладываться в запас. В норме, однако, не происходит бесполезного выведения аминокислот; каждая из аминокислот подвергается деградации по такому пути, который позволяет аккумулировать (для последующего использования) значительную долю энергии полного окисления аминокислоты. Рассмотрение этих путей является главной задачей данной главы.
В результате происходящих превращений большая часть утлеродных атомов аминокислот оказывается в составе либо пирувата, либо ацетил-Сой и таким образом вклкжается в процессы метаболизма, характерные для углеводов и жирных кислот. В некоторых случаях, однако, в ходе деградации образуются метаболнты, которые пмечот специфические метаболические функции.
Некоторые нз них были рассмотрены в гл. 20- — 22, другие встретятся ниже ори рассмо~рении судьбы пн.швидуальных аминокислот. Деградация аминокислот не играет существенной роли в жизни фотосинтезирующих бактерий, которые синтезируют аминокислоты со скоростью, соответствующей потребностям роста; подобная ситуация характерна также и для культуры бактерий на среде, обеспечивающей рост. Многие микроорганизмы могут расти, однако, на среде, в которой основным источником углерода являются одна плп несколько аминокислот, нз ннх образуются все вещества, необходимые для жизни. У таких микроорганизмов (особенно псевдомонад) метаболические пути превращений аминокислот аналогичны тем, которые осуществляются в печени позвоночных.
Некоторые примеры таких путей будут приведены ниже. 23.П Гликогенные и кетогенные аминокислоты Превращение аминокислот в предшественники углеводов и,следовательно, потенциально либо в глюкозу и гликоген, либо в ке- 23. ЯетАБОлизм Аепгггокислот. гч тоновые теча, было изучено на животных в состоянии голодания, с зкспернменталыгым диабетом или получавших флоридзвн. В последних двух случаях после введения аминокислоты увелпчнвалась зкскреция почками либо глюкозы, либо кетоновых тел; в опытах на голодающих животных можно выяснить, приводит ли введение аминокислоты к увеличению содержания гликогена в печени, Превращения, которые приводят к образованию пировиноградной, шавелевоуксусной или а-кетоглутаровой кислот, обеспечивают возможность образования глнкогена; в то же время пути, приводящие к ацетпл-СоА илн ацетоацетату, называют кегогенноглш, поскольку их конечными продуктами являются ацетоацетат и ацетон, причем последний образуется орн декарбоксилированип первого.
Пути гликогенеза (гл. 15) и кетогенеза [гл. 17) были описаны выше. На основе приведенных данных можно, следовательно, выделить группу глнкогенных, а также группу кетогенных аминокислот (табл. 23.1), Таблица 23.1 Глнногенные н автогенные амнноанслоты ! Глееегеееые е Кетегеаеые еетагеееые Глееегеееые Изолсвцнн Лпзан Аланан Аргпнан Аснар аме Аспарагнновая кислота Цн стан Глутаннновая кислота Глутамнн Гдвцпн Лсяпнн Гнстпднн Онснпроднн Метноннн Фсвплаланнн Тпрсзвн Пропав Серна Треонпн Трнптофан Валин 23.2.
Метаболическаи судьба индивидуальных аминокислот 23.2.1. Алании, глутаминовая и аспарагиновая кислоты В результате удаления а-аминогруппы у каждой из этих трех аминокислот образуются а-кетокислоты — промежуточные продук- Начальной стадией метаболизма болыпннства аминокислот является удаление а-аминогруппы путем переаминировання (равд. 26.3.2) нли окисления (разд. 21.4.3). Понтону в последующем обсуждении будет рассматриваться в основном судьба соответствующей а-кетокпслотьь п!.мьткполизм ты цикла трпкарбоновых кислот. Глутаминовая кислота может вступить в персамннированпе со многими кетокислотамн (равд. 21.4.1) пли подвергнуться окислению в митохондрнях глутаматдегндрогеназой (равд.
21.4.3.1); нз аспарагиновой кислоты и аланпна в результате переамннировання образуются оксалоацетат и и~руват соответственно. Превращения образовавшихся а-кетокнслот протекают по рассмотренным выше путям. 23.2.2. Орнитнн, пРолин и оксипролнн Орнитнн н пролин, исходным соединением для образования которых является глутамановая кислота (равд. 21,4.3), могут снова превратиться в нее. Окисление пролина до Л'-пнрролин-5-карбоновой кислоты происходит под действием пролиноксидазы митохондрий; этот фермент отличен от ХАОРН-завнснмойт редуктазы, участвующей в образовании пролина (равд. 20.3.2.5).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
