Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1128683), страница 74
Текст из файла (страница 74)
С участием АТФ и АДФ в организме осуществляется важнейший биохимический процесс — перенос фосфатных групп. Многочисленные реакции фосфорилирования можно разделить на две группы: к одной относят- реакции, ведущие к образованию сложноэфнрной связи; к угой — реакции, ведущие к образованию ангидридной связи. О --С вЂ” !Π— Р— ОН АИ4ИЛРИД Сложный зфир Образование сложных эфиров (фосфатов) — типичная реактйия в метаболизме углеводов. Например, все стадии глнколнза 4(превращения глюкозы в пнруват) осуществляются с соедине, иями только в фосфатной форме. Получение фосфатов гид- Адеиоаиимонофосфат АЫФ О О О О О вЂ” С вЂ” а-Р— ОН ) ОН Глутанат роксилсодержащих соединений можно представить в виде общей схемы.
О 1! КОН + АТФ . КΠ— Р— ОН + АДФ 1 ОН г С И ООС вЂ” СНСНзСНзС вЂ” С 1 Мнз С С и и АТФ вЂ” ООС-СнснзСНзС С Р С АДФ 1 ! Чона С у лвазил ал ата а С 11 С-Р-О 1 С О О ОН + Π— Р— Π— Р— Π— Р— О 1 О О О Глут анни Атф О-талантолираназа НОСНз НΠΠ— ОР— О 1 О О О 11 11 Π— Р— Π— Р— О— -О 4 ОН АТФ Аци лат О О 11 11 -Π— Р— Π— Р— О ! О О уут й Й О О 11 11 — НС вЂ” Π— Р— О 1 О Дивоазат.нан Ациладвннлат 1т !! , 1у 451 450 Так, галактоза, образующаяся при расщеплении лактозы, на начальной стадии метаболического превращения а глюкозу взаимодействует с АТФ (в присутствии фермента галактокиназы) с образованием монофосфата. НОСНз .1-Фаарат О-таланталнранозн АДФ Н Аналогичные реакции рассмотрены ранее на примере получения 6-фосфата Р-глюкозы (см.
12.1.5), !,б-дифосфата Р-фруктозы (см. 12.!.5), 1- и 3-фосфатов глицерина (см. З.З). Перевод карбоксилсодержащих соединений в ангидридную форму составляет химическую основу активации жирных кислот, аминокислот, желчных кислот, необходимой для участия их в последующих превращениях. При этом в состав образующихся ангидридов со стороны АТФ может входить либо остаток фосфорной кислоты (ацилфосфаты), либо остаток АМФ (замещеииые ацилфосфаты — ациладенилаты) . Например, при получении глутамина, играющего важную роль в обмене азота в организме, одной из промежуточных стадий является образование а ц и л ф о с ф а т а. Непосредственное взаимодействие глутамиипвой кислоты с аммиаком не происходит из-за слабой электрофильности атома углерода карбоксильиой группы.
Однако эта реакция может быть осуществлена в организме с участием АТФ (в присутствии фермента глутаминеингетазы). Глутаминовая кислота при этом образует ангидрид с остатком фосфорнМ кислоты и таким образом становится более активной в последующей стадии ацилирования аммиака. 11 11 С !1 ОСС вЂ” СНСНзСНзС-С-Р-О + МНз — ~ ССС-СНСНзСНзСМНз 1 1 1 'МНз С +МНз В организме процесс активации карбок«илсодержащих соединений осуществляется также за счет образования а ц н л а ден и л а т о в — смешанных ангидридов карбоновых кислот и АТФ. Например, активация жирных кислот в процессе их й-окис- ления (см. !4.1 4) заключается в образовании ими тиоэфиров , (см.
7.3.2). Суммарно этот процесс можно представить в следующем виде. О О НСОО + АТФ + КоА5Н вл"'"'. КСΠ— ЗкоА + АМФ + -0 — Р— Π— Р— О 1 О 0 Процесс протекает через промежуточное образование ациладенилата за счет взаимодействия жирной кислоты с АТФ. НС + Π— Р— Π— Р— Π— Р— ОС О 1 1 О О О Примером фундаментального процесса жизнедеятельности, в котором происходит образование ациладенилатов, служит биосинтез белка. Сначала а-аминокислота, участвующая в синтезе 'белка, подвергается активации с помощью АТФ.
о о о й й й -О-! — О-Р— О-Р-О ! -О -О -О н н СОННз 1 ! о о Н 1! НО Снзо — Р— Π— Р— ОСН н('.у нО 0 ф ННз-СН-СОО 1 й ОН ОН дтф а .Аннноннслота ННз — СН С вЂ” Π— Р О— ! й О О Ангпдрндная группа НО Ой О О !! й О-Р-О- Р -О ! ! О О ОН ОН Нго — Р— Π— Р— ОСНй Л Н НО Ой 452 453 Аннноацнпаденнлат Активированная таким образом а-аминокислота далее взаимодействует с соответствующей ей тРНК.
Химическая основа этого взаимодействия состоит в ацилировании 3'-ОН-группы остатка адениловой кислоты, находящегося на 3'-конце тРНК. тРНК транспортирует связанную с ней а-аминокислоту в рибосому, т. е. к месту систеза белка. Никотинамиднуклеотиды. Наиболее важными представителями этой группы соединений являются никотинамидадениндииуклеотид (МАР, или в русской литературе НАД) и его фосфат (МА(лР, или НАДФ). Эти соединения выполняют важную роль кофермеитов большого числа ферментов дегидрогеназ и, следовательно, являются участниками окислительно-восстановительных реакций. В соответствии с этим они могут существовать как в окисленной (НАД+, НАДФ+), так и восстановленной (НАДН, НАДФН) формах.
!! Аделин й=Н Нннотннанндаданнндннунлаотнд (НАД+1 й Розит Нинотннанндадвннндннунлаотндфосфат (НАДФ+] й=Н Нннотннанндадвннндннунлеотнд (НАДН( й=РОэНз Нннотннанндадвннндннунлаотндфосфат (НАДФН( Структурным фрагментом НАД+ и НАДФт является никотинамидный остаток в виде пиридиииевого катиона.
В составе ' НАДН и НАДФН этот фрагмент превращается в остаток замешенного 1,4-дигидропиридина. В ходе биологического дегидрирования, являющегося особым "случаем окисления (см. 8.!.), субстрат теряет два атома водорода, т. е. два протона и два электрона (2Н+, 2е) или протон и гидрид; ион (НФ и Н ). Кофермент НАД+ обычно рассматривается как . акцептор гидрид-иона Н (хотя окончательно не установлено, ; происходит ли перенос атома водорода к этому коферменту одно,' временно с переносом электрона или эти процессы протекают ' раздельно).
В результате восстановления за счет присоединения ' гидрид-иоиа НАД' пиридиниевое кольцо переходит в 1,4-дигидропиридиновый фрагмент. Данный процесс обратим. Н Н СОКН, Ферме т ОКНУ Н вЂ” Субстрат — Н Восстп сплппплл 1Ч онпсппп лп й фсрчл й форма нАД' нддн В реакции окисления ароматический пиридиниевый цикл переходит в иеаро, матический 1,4-дигидрапирндиновый цикл. В связи с потерей араматичиости увеличивается величина энергии НАДН по сравнению с НАД '.
Увеличение энергетического содержания происходит за счет части энергии, выделяющейся в результате превращения спирта в альдегид. Таким образом НАДН запасает энергию, которая затем расходуется в других биохимических процессах, требующих энергетических затрат Типичными примерами биохимических реакций с участием НАД+ служат окисление спиртовых групп в альдегидные (напри.'мер превращение ретинола в ретиналь, см. !4.2.2), а с участием .' НАДН вЂ” восстановление карбонильных групп в спиртовые (превращение пировиноградной кислоты в молочную, см.
9.3.6.). Г1ратекающии в организме процесс эпимеризации 0-галактозы в 0-глюкозу включает в себя ряд окислительио-восстановительных превращений. Галактаза звс. 13.5. Энвнтиотоппые 'томы г(„(про-дэ) и Нп нро-Б] в молекуле н,,н, Н ОМН, Н М ) АДН. С.4 О-глюиа. пирлиаэн С.4 О-глллн- гапирлиаэн сомн, Снз ен -н — 'о а НАД ндда урви и (я ле пер э випп р г, ° н сомн, уо СНзС э Н' Ф и (Н 4 .СОМН2 .М н ан ~с — СНз но СООН ,С сная,~ ~н НО СОМН2 =1,. нлд' нлдо я (.лелгерпээв пп 1 я н н в СОМН2 о СНЗС + Н М СОМН2 а ! Нн С вЂ” СНз НО нлд' 2В лрпип прппвипвви (С-иппп вл) иплюв 2.аипппр в пвв (пирпвиипгрвл в ) и пипгв илдн нлд' В.).леп ерпээв пп нлдн 455 (в связанном с 1)ОР виде) с помагнью Наг ферментлтнвно окнсляется по атому С.4 с обрззовзннем промежугачнога соединения с кврбонильной группан в положении 4, которое затеи стереоселектнвно восстлнавлнвзется в- глюкозу (связанную с ()СР).
Обратная ревкиня осу(нестнляется прн необходимости пополнить количество гзлвктозм, расходуемой нл синтез палнснхврндов. нр Ндд' + 45, =НАДН + Овес( =НАД НО Кофермент НАДН в биохимических реакциях. Восстановительные процессы в организме с участием НАДН протекают стереоселективно, т.
е, с образованием одного стереоизомера, Это связано с тем, чта ферменты дггидроггназы различают энантиотопные атомы Н. и Нв при С-4 в 1,4-дигидропиридиновом цикле. Атом С-4— прохиральный, а атомы Н. и Нэ неравноценны по своему положению относительно плоскости никотинамидного кольца. Как показано на рис. 13.8, Н, (про-К) расположен перед плоскостью, а Нэ (пра-Я) — позади нее. Экспериментальное доказательство стереоспецифичности переноса водорода было получено при изучении окисления меченого дейтерием этанола.
Если окислению подвергается К-1-дейтероэтанол СНзСНРОН, то в восстановленной форме НАДР дейтерий обнаруживается при С-4 в положении «перед» плоскостью, т.е. атом С-4 имеет К-конфигурацию. Если окислению подвергается 5-1-дейтероэтанол, то весь дейтерий обнаруживается в ацеталь. дегиде. Эта свидетельствует, что комплекс фермента и кофермента НАД« чувствителен ие к природе атома, а к его положению. Кофермент и субстрат удерживаются в активном центре фермента 454 'определенным образом, способствуюшим однозначному выбору между энантиотопными атомами (рис, 13.9).
Комплекс НАДН с ферментом отличает ге- и з(-стороны двойной связи карбонильиой группы субстрата. На этом основано, , Рис. 13.9. Стереоспеиифи (ность окислительно-восстановительной ревкрции с участием кофермента например, образование в организме только одного энантиоме).ра — Е-молочной кислоты — при восстановлении пировиноград'иой кислоты. Нуклеофильная атака происходит с ге-стороны, в 'результате чего образуе~ся 25-гидроксипрапановая (Е-молоч- ная) кислота.
' и) л а в и н а д е-н и н д и н у к л е от и д — кофермент окислительно-восстановительных процессов (см. 8.1) с участием фер' ментов оисидаз (например окислительное дезаминирование .и-аминокислот„ см. 11.1.5) и дггидрогемиз (например преврашение янтарной кислоты в фумаравую, см. 9.3.4). кЛЕОЗИДЫ 'клеотиды клофосфаты клеОзидпОлифОсфдты ' строение АМФ, АДФ, АТФ химическая основа их биологического функционирования котинамидадениндинуклеотиды НАД+, НАДФт, НАДН, '" ' НАДФН химическая.
основа участия в окислительно-восстановительных процессах Принцип строения полинуклеотид- ИОЙ ЦЕПИ вЂ” различие в составе РНК и ДНК вЂ” гидролиз полинуклеотидов — первичная структура — вторичная структура — комплементарность оснований Флавинадениндинуклеотид — строение (ПАД, ФАДНт — химическая основа участия в окислительно-восстановительных процессах О О Фрау«лиг о«а«гола Н Н НО Н НО ОН Н Нуилаагмдимй Врагмеит Фрагме«г изоаллоиоазииа Флам««аде«и«ди«уилеотид (ФАД1 СНз СН ФАДНй (вооотвиовлвииал Форме) ФАД (омиоле«иал Ворма( 457 Флавинадениндинуклеотид (РАО, или ФАД) является метаболически активной формой рибофлавина (витамин Вз).
В струк туру рибофлавина входят остаток альдита О-р и б и т о л а и гетероциклическая система н з о а л л о к с а з и н а, включающая фрагмент 2,4-диоксоптеридина (см. 10.5У. мн, ОН ОН СНзΠ— Р— Π— ()г — ОСНз 1! 1! Изоаллоксазин, имеющий ярко-желтый цвет, получил название фл а в и н (от лат. 1!аупз — желтый) и соответственно витамин Вт — название р и б о ф л а в и н. Ответственной за окислительно-восстановительный процесс является изоаллоксазиновая система, способная присоединять два атома водорода (2Н) с образованием восстановленной формы ФАДНь Процесс обратим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
