Терней - Органическая химия II (1125893), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Ацетилкофер- группу реакций, которые в конечном итоге дают АТФ. Этн реакции связаны с окислением жиров н сахаров, а также, если это необходимо, бенков. Последовательность данных реакций носит несколько названий: цикл Кребса, цикл трпкарбоновых кислот, цикл лимонной кислоты. Этими реакциями завершается обычно аэробноо окисление органических молекул в живых организмах. Функция цикла Кребса заключается в том, чтобы снабжать дыхательную цепь электронами (об этом мы расскаясем более подробно в гл. 23).
Реакции дыхательной цепи и цикла Кребса протекают в субклеточиых структурах— мнтохондрнях — и сводятся к восстановлению кислорода до воды. Связь между циклом Кребса и другими процессами превращения биологических молекул показана схематически на рис. 20-4. Все бнохимичоские реакции превращения молекул в цикле Кребса представлены на рис. 20-5. Если мы начнем с «верхней» части цикла, то увидим, что п1тмкде всего ацетилкофермент А реагирует со щавелевоуксусной 188 гллвл вв СООН ! И вЂ” С-Ои С11, молочная кислопа СО(01 г ппи Сиэ пировиногрзЬная кислоаа к лун опси)зза пирсзипггрзЬ гй ппггпвы, лнгггззп кислина, ТПФ НАД ЗАТФ г — — НАД Нг сог О !! сн,с — у — к л ацеппзлкоферменгп А ФАД Нз гг ФЛД ДАТФ С) )зсоОН СизСООН янаарная кислоаа изолимонпз» кислопа Нг(Д ) Ьеа)рсггпгзг изгли ппноа ЗЛТфг НАД Н пигговь КОЛУН Си (Х)0!! р супциниллнюпинззг Н вЂ” С вЂ” (.ОО!! О=С вЂ” С( КИ( (е) щаВелепппнаарная НОН Си СООН СизСООН дггиЬроггнгза НСН СО.
рг иэогимпнной Ье грй «сига г Н(.Н „ ггиглопгы «-г гпыгувгрыыа О==С вЂ” У вЂ” Кол и гггпы СО О=С вЂ СО сукцинилкофермена Я и-кеаоглуааропая Нлрсн» Нл д кислоаа к лун ЗЛ'РФ АТФ ---Г'1'Ф ГД Рис. 20-5. Цикл Кребса (цикл трикарбоиових кислот).
СООН ЗЛТФ «---- НАД-Нз С=-О КоЛДН (.'и С<)ОН г*пЬр г ы ! славы С001 ! щавелевоуксусная НО--С вЂ” С0011 кислоаа ! СизСООИ СООН лимонная яблочная кослан~а кисло ща ' акгнпвгзз Нои— фумараэа Снгои(К! (' -( гки! НС вЂ” СООН НООС вЂ” СН Н цис-акочогповая фумеровая нислааа кислопь гконивазз () Н .('.(Х) Н Ьегийрагеназа ««варной Н-(: — СООН нис пвы НО-(: СООИ Н синтез УглеРОд-Углеродных сВЯзей 189 мент А образуется вне цикла Кребса, давая возможность сахарам (углеводам) принять участие в цикле.
Процесс начинается с образования реакционноспособного а-оксипроизводного из пировиноградной кислоты и сложной молекулы тиаминпирофосфата (ТПФ). В результате потери диоксида углерода возникает аддукт ацетальдегида с тиаминпирофосфатом. Этот аддукт, или «активный альдегидв, взанаюдействует с липоевой кислотой, давая ацетилдигидролипоевую кислоту, — тноэфир уксусной кислоты. он сн — с — )тпф н +со, активный альдо> кд о 1) СНсс — БСИ,СН,СН(БН)(СН,),СО,Н ацотилдигидролвлооваи кислота В результате реакции переацилирования (слоясноэфирного обмена, или переэтерифпкации) Не>Еду ацетнлдигидроликоевой кислотой и коферментом А образуется ацетилкофермент А и дигидролипоевая кислота.
СН«С(0)Б — СИнсннсн(БН)(сна)нсонн+КОАБН -н', ацвтилдлгядролквоовая кислота КоАБС(0)СН> + НБСН«СН>СН(БННСНн)нСОнН ацотилкофармокт А дегкдролклоовал кеолога СИНТЕЗ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ. (реакция ацетилкофермента А со щавелевоуксусной кислотой, приводящая к обрааованию лимонной кислоты, нуждается в ферменте (си>>тале лимонной кислоты), хотя эта реакция есть пе что иное, как смешанная конденсация, где ацетилнофермент А служит источником карбаниона (или его эквивалента). В результате той же реакции регенерируется кофермент А. Н А. СОНН,О~О,СНОСН,СОЛ лимонной «ислоты' — и НО,СС(ОН)(СН,СОнН)СНсСО«Н+ 11оАБН лимонная кислота Как видно из этой реакции, тиозфиры, например ацетилкофермент А, легче подвергаются конденсации, чем обычные сложные эфиры. Повышенная реакционная способность тиоэфиров объясняется тем, что они обладают меныней резонансной энергией по сравнению с обычными сложными эфирамя и, следовательно, легче образуют енолы н еноляты (см.
задачу 19). о 1 СНн — С вЂ” СО«Н+ Т Псп — н лировяяоградяал кколота з-э с' н,с сн(сн,>,со,н сн, лилонвал кислота 190 глава зе 1Р. Почему резонанс, нокааанвый ниже, имеет болыпее значение в случае сложных эфпров (А), чем для тпоэфвров (БН :О> «Ото ) О А: — С вЂ” Π— В > — > — С=Π— Н «О> «О«О ( О Б: — С вЂ” 5 — Н> †> †С=5 в б) Поскольку резонанс Б яс существен для ткоэфкров, ответьто, какое резооапсныо структуры важны для нпх. в) Ответив на вопрос «б>, объясните, почему тпозфпры легко подзсргаютгя нуклеофпльной атаке. г) НаРисУйте резонансные структуры зппона, получаемого нз СН>С(0)ВС«Н>. д) ИспользУя ответь> на предыдущке вопросы.
объясните, почему тпоэфкры являются хо[южвмп апвлпруюл[пмп к алкплпрующпмп агентамп. ИЗОМЕРИЗАЦИЯ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ. В результате ряда реакций дегидратации — регидратации лимонная кислота через [[ис-аконитовую кислоту превращается в изолимонную. Все три кислоты находятся в равновесии друг с другом, но иаолимонная кислота непрерывно удаляется нз этой смеси, тем самым способствуя функционированию цикла Кребса. ОКИСЛЕНИЕ ИЗОЛИМОННОИ КИСЛОТЫ. 11золимовпук> кислоту можно рассматривать как слон«ный спирт, а ее превращение в щавелевоявтарную кислоту — как окисление вторичного спирта до кетова.
Как мы унте отмечали в гл. 17, такие реакции нуждаются в НАДВ е в качестве окислителя. ОН О [ Фермент НО,ССНСНСО,Н+ НАī — ~ ИО,ССНССО,Н+ НАД-Н+ Н'- [ СН,СО,Н СН,СО,Н нзолнмокная щавелевоянтарная квслота квслста ОБРАЗОВАНИЕ!ЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ. Как н всякая [)-кето[«[[слота, щавелевоянтарная кислота легко декарбоксилируется, давая сс-кетоглутаровую кислоту. Подобно другой с«-кетокислоте — пировиноградной, — а-кетоглутаровая кислота подвергается в клетке декарбоксилированинц образуя ацилированное производное кофермента А — в данном случае сукцинилкофермент А.
При гидролизе сукцинилкофермепта А получается янтеряая кислота. НО ССН СН С(О)СО>Н + КаА5Н -> НО>ССН>СН С(О) — 5коА + СО« ««-кеюаглуюэровая сукцоноя-КоА кпслоюа РЕАКЦИИ ПРЕВРАЩЕНИЯ ЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ В ЛИМОННУЮ. Под действием фермента янтарная кислота дегидрируется до фумаровой, которая в результате присоединения по ее двойной связи молекулы воды превращается в яблочную кислоту. Подобно изолимонной кислоте, яблочную кисзготу монн[о рассматривать как слонсный спирт, который окисляется НАД[в, в данном случае в щавелевоуксуснуго кислоту.
Если зта кислота соединится со второй молекулой ацетилкофермента А, весь цикл начнется снова. [ФАД) нон НО СОН СН«СО«Н > Но СОН СНСО>П + НО>СОН(ОН)СН Со И янтарная кислота фумаровая кислота яблочная кислота «Поскольку атом азота в молекуле НАД несет едкпвчвыв положвтельный заряд, обычно пользуются сокращеннем НАДЮ.
Восстановленную форму этого соедлнепвя всегда обозначают НАД-Н, так как она не несет положнтельного заряда. спнтвз гглкгод-гглиодпых связки 191' ЗАКЛ1ОЧЕИ11Г. Если взять молекулу сахара глюкозы (С,Н,гО,) и подвергнуть ее биологическому окислению, четыре молекулы диоксида углерода образуются в цикле Кребса, а две — в процессе превращения пировиноградной кислоты в ацетилкофермент А. (Каждая молекула глюкозы дает две молекулы пировиноградной кислоты, см. рис. 18-1.) Однако только 10% всей энергии, которая выделяется при аэробном (т. е.
требующем присутствия кислорода) расщеплении глюкозы, приходится на цикл Кребса; остальная энергия образуется в дыхательной цепи, где в результате взаимодействия между НАД-Н и О, получаются НАД и Н,О. соп, ок зсн,с,о>согн глюкоза лоровикогравиая кислоюа ЗСН,С(О)СО,Н Зацеюил-Коа -к 2СΠ— Асог чика Кребсе 2 КоАЯН Цикл Кребса может слуигить примером двух уровней катализа в биологических системах. Во-первых, это ряд ферментов, которые катализируют различнь!е реакции.
Во-вторых, весь процесс в целом является каталитическим, так как одна молекула щавелевоуксусной кислоты заставляет функционировать много молекул ацетилкофермента А. 20Л О. ПРОСТАГЛАНДИНЫ о 'к он н он ооон ПГЕ, о>! зт, пх, ! >х.закозкюроесоон иовав кослоюа пгр„ Простагландины были открыты около 45 лет назад, но лишь в течение двух последних десятилетий стало ясно, какую важную роль они играют в живых органиамах. Толчком к этому отчасти послужило установление структуры первого простагландина в 1962 г.
Только в 1968 г. удалось осуществить синтез простагландинов. О растущем интересе к простагландинам можно судить хотя бы по тому, что в 1965 г. было опубликовано всего 68 стаеей, посвященнь>х этим соединепиям, а в 1971 г. — уже 521 статья. г1то же такое простагландины (сокращенно ПГ)? С химической точки зрения — это производные эйкозановой кислоты (Све-карбоновой кислоты), содержащие циклопентановое кольцо.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
