Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Гидролиз с разрывом тиозфириай свази (С--$-свази1 между жирной кислотой и кафермситом А характеризуетса высоким значением ацс', равиым приблизителыю — 7,5 ккал/моль. Со*-произаодиые жирных кислот играют роль активироваииых пуждшествеиииков в процессе биосиитез» липидоа только одна орт.офосфатная группа.
как, например, в гексокиназной реакции АТР + О-глюкоза — АОР + О-глюкозе-б-фосфат ЛОо' = — 3,3 ккал/моль Гидролиэ АТР до АМР и РР, АТР + НзО + АМР + РР- характеризуется величиной ЛОо' = = — 7,7 ккал/моль, что несколько превышает ЛОо' гидролиза концевой, или уфосфатной, связи Неорганический пнрофосфат затем гидролизуется при участии пирофосфатаэьз с образованием двух молекул неорганического ортофосфата.
Пирофосфат + НзΠ— 2Фосфат ЛОо' = — 6,9 ккал/моль. Суммарная реакция описывается уравне- нием АТР + 2НзО -з АМР + 2Рг Лбо = — 14,б ккал/моль. Величина Лбо' этой суммарной реакции равна алгебраической сумме величии Лбо' двух ее последовательных стадий. Нетрудно видеть, что величина Лбо' суммарной реакции ровно вдвое превышаез.
величину Лбо' гидролиза концевых фосфатных групп АТР и АОР, Расходование двух фосфагных групп АТР на активацию одной молекулы предшественника может показаться расточительством, т. е. может сложиться впечатление, что энергия фосфатных групп расходуется в этом случае неэкономно. Позже мы увидим, однако. что за этим кроется важный механизм, обеспечиваюший завершение некоторых бносинтетических реакций. Необычным образом используется пирофосфатное расшепление АТР, например, светляками: оно служит им источником энергии для испускания свез-а !дополнение )4-3). АМР возврашается в АТР-цикл благодаря действию особого фермента.
присутствуюШего во всех животных клетках. Этот фермент, аденилаткиииэгк катали- ГЛ 14. АТР-ЦИКЛ И БИОЗНЕР1ЕТИКА КЛЕТКИ мкх ' ЛТР + ЛМР - АПР + АВР. АТ1 ' 411 Р ынгыншю лр < р нтюю Дополнение 14-3. АТР поставляет энерппо лля биолюминесценции светляков Биолюминеспенция„для которой требуются значительные количества энергии, свойственна многим вилам грибов. морским микроорганизмам, медузам, ракообразным и светлякам (рис. )).
У светляков в последовательности реакций, обеспечивающих преобразование химической энергии в энергию света используется сочетание энергии АТР и окутслительной энергии. Уильям Мак-Элрой и его коллеги из Университета Джона Гопкинса выделили из многих тысяч светляков, собранных для этой цели по их просьбе детьми в окрестностях Балтимора, два главных биохимических компонента, участвующих в процес- СЕ СВЕЧЕНИЯ: ЛЮ1)нфЕРии 1Рнс.
2), представляющий собой карбоноаую КИСЛОту ДОВОЛЬНО СЛОЖНОГО СтрОЕНИя, И фЕрМЕНт гтштуттйуграэт. ДЛя ГЕ- Рвс, 1 Свегвяк. зирует обратимое фосфорилнрование АМР до ЛВР: Образующийся при этом АОР можег затем опять фосфорилироваться до ЛТР. У аленилаткиназы есть еще одна важная функция: этот фермент способствует поддержанию уровня АТР в клетке, когда катализируемая им реакция протекает в обратном направлении ы г 2А)уР АТР + АМР„ т.е когда он катализирует перенос концевой фосфатной группы от одной молекулы АОР к лругой, которая при этом превращается в АТР.
Таким образом в сокращающихся мышцах аленнлаткиназа позволяет использовать в качестве источника энергии две фос*атные группы АТР, Т н )) грнс. 14-!7). Слеловательно, действуя на АОР. аденилаткина- 1Хк .нгнн на АТР Хр ю-и КР "атннкннн ю Г кнннн'нн * АПР 1', Рнс 14-17. Даа пропесса. оаеспетншюшнс поп. пержгтггие соо ветствуюшего уровня АТР в Быстро сокраншюшнмя скелетных ыышштх. рхбатаютпгтт в усхованх анатробнохв. за может пополнять запас креатинфосфа- та. который во время мышечного сокра- шения служит источником АТР.
ЧАСТЬ П. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ ~с"рсоон .Зпвчпв пкп оп .и ' ..н ! Г 'т 'Ь, ~Ф' тс с — о--Р о -Р б; -Ат Линке~ Вплел пювт Рис, Х Главные компоненты, обеспечиванвцие биолюминесценцию светлиюв нерацин световых вспышек люциферин сначала должен бьггь активирован в ферментативной реакции с АТР. На Этой стадии пирофосфатное расшепление АТР приводит к образованию люнифе(илтадпни.тана (рнс. 2Б Затем под действием молекулярного кислорода происходит катализируемое люциферазой окислительное декарбоксилирование люциферина, в результате чего образуется оксилюии(берии.
Именно эта реакция, протекаюшая через ряд промежуточных стадий, сопровождается световыми вспышками (рис. Зф Спектральный состав испускаемого света у разных видов светляков различен; он зависи~; по всей вероятности. от структуры люциферазы. Завершается цикл последовательностью реакций.в результате которых из оксилюциферина вновь образуется люпиферин. У других биолюминесцентных организмов свечение обусловливается ферментативными реакциями иного типа. Люциферилвясни л Пт И/; увит СО чАИР АТР Люцифирив Окснлюциф'рии Реакции, привоннвюе к репи~рации люцифсрлиа Рнс.
3. Циклическое превращение компоиенсов, обеспечивающих тюминесценцию светлана Очишенные люпнферин и люциферазу светляков используют лля измерения очень малых количеств АТР. Мерой количества АТР служит при Этом интенсивность световой вспышки. Таким способом удается определять количества АТР порядка нескольких пикомолей (10' 'х моль). 433 Гл. 14. АтР-цикл и БиОэнеРГеТиКА клетки Аленин ОН ОН Асана ~имрнфагфат (АТ(') Акеазн Гуаиии о о 1)- -Π— Р— Π— Р— Π— Р— 1 О О О О О О ! ! О--Р— Π— Р— О-Р— О О О Тимин инта.жн М ОН Н Ураж1л 3 910 О О О ! ! Π— Р— Π— Р— Π— Р— Π— .О 1 1 13,1 (,г( Н ~С Н ! СННС| 1 13 ОН ОН 1 у сна 1интрифаафат (СТР) о- (у о- ΠР— Π— Р О Р О С)Ь О 1 и 1 о о о ~н нр' Н С~С Н !' Р он он 1(игалаприфагфат (СТР) О- О О.
Π— Р— Π— Р— Π— Р— О- Ст)Ь 1 1 1 О о О С и 1~(С А: ОН ОН Урилиит(жфагжмт (ГП') А 14.18. Помимо АТР есть н другие иысокозт)ергет)учесжие нуклеотид-б'-трнфосф ать) Уридинзприфогфат (()ТР), гуанозинтрифосфат (ьзТР) и цитидинтрифосфатп Рис. 14-18, А. Четыре иуклеозид-5ьтрифаг4ж- та. Каждый ю ник солержит особое основание (показано на красном фанов Б. В молекуле дсзоксинуклсозид-5'-трифосфатов в положении Т вмеато птрокснла стоит атом водорода.
Дезакситимидиптрпфосфат служит прсдшсст- венником остатков тимидиловай кискоты, еко- дашик в состав ДНК. В РНК остатков ти- мпднловой виолеты нет; вместо нкк здесь прн- сутствунп остатки урилнлавой шждатм (ее предшественником служит уридипщифосфатт Дезакгиааеисзиатрифагфат (ЙАТР) Дезен кгимиьиетрифагоат (4ТТ)'! (СТР) нредставляют собой фосфорилнрованные рибонуклеотцды, до своей структуре сходные с АТР (рнс. 14-18) и характеризующиеся такой же величиной Аьзо' гидролнза. Зтн соединения содержатся во всех клдтках, хотя и в значительно меньших количествах, чем АТР. В малых концентрациях обнаруживаются в клетках также н соответствуюшне дезоксирибонуклеозид - 5' - трифосфаты) 2'-дезоксиаденозин-5'-трыфогфат (ЙАТР), 2'-дезоксигуанозин-5'-трифосфат (дьзТР), 2-дезоксицитидин-5'-трифосфит (дСТР) и 2сдезокситимидин-5'-трифосфат (дТТР). АТР в клетке играет роль главно- чдсть и.
БиОэнеРГетикА и метАБОлизм АТР + ППР АПР+ 13ТР АТР + СПР АПР + СТР АТР+ СПР АПР + СТР СТР + ППР— СПР + ПТР АТР + с(СПР = АПР + г(СТР СТР + г(АПР = СПР + с(АТР Продукты биосиитези СТР Иолиепхириды СТР Лиииды СТР Белки АТР 13ТР Сгр СТР Разные виды РНК гзАТР БАТТЕ лцц ИСТР ИСТР Рис. !4-га Различные иуялеозил- и лезотси- иуялеозилгрифосфвты служит теми явивлвми, через которые зиергия АТР направляется ив биосииыз тез или ииъп ялеточимз яомло- иеитол. го переносчика фосфатиых групп. Что же касается перечисленных здесь других нуклеозид-5'-трифосфатов, то все они выполняют специализированные функции, обслуживая только строго определенные биосинтетические пути.
Свои концевые фосфатные группы онн получают от АТР в реакциях, катализнруемых Мдз+-зависимымв ферментами, которые носят название иуклеоуиддифосфокиггаз. Эти ферменты катализируют слелуюшие обратимые реакции: На рис. 14-19 показано, как через зтн различные нуклеозид- и дезоксинуклеозидтрифосфаты энергия и строительные блоки передаются на определенные метаболические пути, где они используются для биосинтеза липидов, белков и в пер. вую очерель для биосннтеза ДНК и РНК. 14.19. Система АТР функционирует в стационарнодцнамичсском режиме Как можно убедиться в том, что система АТР действительно функционирует в интактных клетках, осуществляя перенос энергии фосфатных групп (ач. рис. 14-3)? Ответ на этот вопрос мы можем получить в экспериментах с соединениями, меченными радиоактивным изотопом фосфора ззР.
Можно, например, используя неорганический фосфат, меченный 'зР. определить оборачиваемость концевой фосфатной группы АТР в клетках или тканях. С этой целью в дышащие клетки вводят меченый неорганический фосфат, после чего через короткие промежутки времени отбирают пробы клеток и выделянп. из них АТР.
Выяснилось. что хот.я концентрация АТР в клетках при этом не меняется, в его концевой фосфатной группе уже через короткое время обнаруживается радиоактивность, а это свидетельствует о том, что концевая фосфатная группа (у-группа) быстро отщепляется и столь же быстро замещается радиоактивным фосфатом из пула неорганического фосфата.
Этот процесс обновления концевой фосфатной группы АТР прололжает.ся до тех пор, пока ее удельная радиоактивность не сравняется с удельной ралиоактивностью пула неорганического фосфата. Оборачиваемость концевой фосфатной группы АТР очень высока. В дьппаших клетках печени период полуоборота концевой фосфатной группы АТР не превышает одной-двух минут, а у аэробных бактериальных клеток, у которых интенсивность дыхания намного выше, чем у животных клеток, он измеряется секундами.
Наряду с этим обращает на себя внимание крайне низкая оборачиваемость п-фосфатной группы АТР, присое- ГЛ. 14. АТР-ЦИКЛ И БИОЭНЕРГЕТИКА КЛЕТКИ 435 диненной непосредственно к (3-рибозной части молекулы. Несмотря на очень высокую оборачиваемость концевой фосфатной группы АТР в живых клетках, общая концентрация АТР остается все же постоянной. Это свидетельствует о стационарно-динамическом режиме функционирования системы АТР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
