Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 32
Текст из файла (страница 32)
На стадии 4 на эту восстановленнуюформу дигидролипоилацепглтрансферазы воздействует лигидролипоилдегидрогеназа, катализнрующая перенос атомов водорода от восстановленных липоильных групп на ГАО, который играет роль простетической группы дигидролипоилдегидрогеназы. На стадии 5 (заключительной в этой по- ГЛ. Кк ЦИКЛ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ 48! Стадия Сиз — С вЂ” СОО б Н е ® — ТРР СЕг) — ТРР— СНОН вЂ” Сиз + СОг О гЕ ТРР— СИОН вЂ” Сн..ь Еэ — 3 (Е,?-ТРР + Ез Б — Б БН Ез + СоА-БН Ез + Сад — Б — С вЂ” СН ! 11 Б БН БН БН О Снз — С 11 О ®т 1) + ®. РА!Э ®~ — ~ 1 + СЕв) — РАРНз Б Б БН БН (Ез)-г.РАРН, + )э!АР ® — ГАР + ЫАРН + Н Суммарная реакция СН вЂ” С вЂ” СОО- + СоА-БН + О Рис.
!б-4, Сталин окнслигельнога декарбоксилированнл пирувата да впетнл-Сад - пронесла, катализирусмаго пируватлсгилрагеиазным комплексам. Длл тога чтобы можно была легче проследить сульбу пирувата, его прсврапинил выделены красным настом. Структура тиаминпирафасфазв н его а-гилраксиэтильнога производного показана на рис. !б."ь Е, -пируватдегилрогеназа: ТРР тиаминпирофосфаз; ТРР-СНОН -СН,- а-гидрокснзтилтиаминпирофасфат; Ез-лигидралипоил-апетилтраиафераза; Ез дигидролипаилдегилрагеназа. слеловательности реакций) восстановленная ГАР-группа дигидролипоилдегидрогеназы передает водород на )ь)АР " с образованием МАРН.
Важнейшую роль в рассматриваемом процессе играют липоиллизиновые боковые группы дигидролнпоил-ацетилтрансферазы, передающие от одного фермента к другому атомы водорода и ацетильную группу. Все зти ферменты и коферменты структурно организованы в единый комплекс, благодаря чему простетические ! руппы сближены и промежуточные про- НАР— СН,— С вЂ” Б — Сод + СО, .г- р!АРН О дукты реакции быстро взаимодействуют друг с лругом. Если бы зтн очень крупные ферментные молекулы были разобщены и свободно перемешались в цито- золе, то им пришлось бы в процессе диффузии преодолевать немалые расстояния, прежде чем они могли бы столкнуться и вступить во взаимодействие.
На рис. 1б-5 приведена электронная микрофотография пируватлегидрогеназного комплекса. Недостаток витамина В,, или тиамина (разп. 1В4), обусловливает заболевание, известное под названием бери-бери. Теперь нам ясно, что в организме животных, лишенных тиамина, оказывается невозможным нормальное окисление пирувата. Особенно сильно влияет такое нарушение на мозг, который обычно получает всю необходимую энергию путем аэробного окисления глюкозы и для которого поэтому окисление пирувата жизненно необхолнмый процесс.
Характерный для бери-бери полнневрит ЧАСТЬ Ц, БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ зБ им Рис. !6-Я Электроники микрофотографик пируваглсгилрогсназиою комплекса. выделенного из клсшк Е со!«Видно, что частицы комплекпг сосгохт из субъелиниц н общее нарушение функций лвигательной нервной системы (гл. 10) обусловлены нарушением функции пируватдегидрогеназы.
Важно отметить, что процесс, катализируемый пирувагдегндрогеназным ломплексом. в животных тканях необратим. Это гюдтверждено изото пным ме годом, при помощи которого было показано, что радиоактивная СО, не прнсоелинялнсь вновь к ацетил-СоА, т.е. образования пирувата, меченного по карбоксильной группе, не происходило. Ниже мы увидим, что регуляция активности пируватдегидрогеназного комплекса составляет один из важных элементов в биологическом контроле дыхании 16З. Цикл лимонной кислоты— зто не линейный, а замкнутый иууь Теперь, когда мы знаем, каким образом из пирувага образуйся ацетил-СоА, мы можем считать себя достаточно подготовленнылш и к рассмотрению цикла лимоннои кислоты.
Для начала целесообразно попытаться получить о нем некое общее предствленне. Гликолиз включает линейную последовательность ферментативных реакций, тогда как ферментная система, осуществляющая цикл лимонной кислоты, работает иначе, в цнкличе- оком режиме. Цикл (рис. 16-6) начинается с того, что ацетнл-СоА отдает свою ацетильную группу четырехуглеродному соединению - оксалопз)стан!у, в результате чего образуется шестнуглеродное соединение — Ншдрпвь Затем цнтрат превращается в из!!лил!раун, также шестиуглеродное соелинение, которое дегндрируется с утратой СОз и превращается таким путем в пятиуглеродное соединение-икетоглутарат.От и-кетоглутарата отщепляется СО, (вторая по счету молекула двуокиси углерода), и появляется четырехуглеродное соелинение — сукнпнагп.Из сукцината в разультазе трех ферментатнвных реакций образуется четырехуглеродный оксалоанепюгл, с которого и начался цикл.
Каждый оборот цикла сопровожлается, таким образом, регенерацией оксалоацетата; образовавшийся оксалоацетат может теперь вступить во взаимолействие с новой молекулой ацетил-СоА, т.е. начать новый оборот цикла. В каждый оборот цикла вступает — в форме ацетил-СоА — одна ацетильная группа (два атома углерода), и при каждом обороте из цикла выводятся лве молекулы ППЗ 1!ируват Ацетил-Сс А Ц2 Р П4 (б) Изоцитрат 1 малат (41 ~СЯ ( Я с -Кстоглутарвт Фумараг 14! Сукци ат Г4~ И хГ о~* Рис. !6-6. Схема никла лимонной кислоты. В красных рамках указано число атомов угле- ропа в соотаетствугсШих промеиуточных про- дуктах.
Четыре атома углерода сукцинил-СоА содерлатси в аукцииильной группе, т.е. втой части молекулы, из которой образуетс» свобод- ный аукпинат. ГЛ. 1б, ЦИКЛ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ 481 СОз. На образование цитрата в каждом обороте цикла расходуется одна молекула оксалоацетата, однако а рез>льтате ряда реакций этот оксалоацетат регенерирует. Таким образом, а цикле лимонной кислоты оксалоацетат не расходуется.
Теоретически одной молекулы оксалоацетата может оказаться достаточно для окисления любого числа ацетнльных групп. 16.4. Как родилась сама мысль о существовании цикла лимонной кислоты? Это законный вопрос, поскольку подобный цикл- с окислением двухуглеродных ацетильных групп до СО, через шестнуглеролную лимонную кислоту может показаться излишне сложным и. следователъно. противоречазпнм принципу максимальной экономии, заложенному в биохимическую логику живой клетки. Впервые предположение о существовании такого цикла для окисления пирувата в животных тканях было высказано в 1937 г.
Гансом Кребсом. Эта идея родилась у него, когда он исследовал влияние анионов различных органических кислот на скорость поглощения кислорола суспензиями измельченных грудных мышц голубя, в которых происходило окисление пирувата. Грудные мыпщы отличаются чрезвычайно высокой интенсивностью дыхания, что делает их особенно удобным объектом для изучения окислительной активности. Незадолго ло описываемых работ Кребса Альберт Сент-Дьердьи в Венгрии обнарунсил, что некоторые четырехуглеродные дикарбоновые органические кислоты, присутствующие в животных тканях (яннторноя, 16улгировия, яблочная и тцавелевоукгугная), способны усиливать поглощение кислорода мышечной тканью.
Кребс подтвердил это наблюдение и показал, что перечисленные органические кислоты стимулируют также окисление пирувата. Кроме того, он нашел, что окисление пирувата мышечной тканью стимулируется шестиуглеродными трикарбоновыми кислотами-лимонной, цис-аконигновой и рнт Итнх рнт .Ктттгнмнрнт Рие. 1б-Х Г! Рирадные трикарбанавые и дикар- банавые киелаты, способные стимулировать окисление пнрувата в еуепеизиях мышечиай ~кани. Другие вегречаюшиеая в прираде арга- ничеекие карпаты, например ыгинакаменнак, шавелевая и кетаалипинавав,такой апаааб- наетью ие обладают.
Акнюиые кислоты при- ведены здесь в тай паелелавательнаети. в ка- кай анв паявляются в Никла лнманнай яис- латы. На квждам этапе щюиехадиг талька одно химическое изменение. Отмечен зтвп, ин- гибнруемый маланатам.' в приаутетвии мало- иата нитрат акнгляетак да еукиииата, катарый иакапливветея. и изолимонной, а также пятиуглеродной з-кетоглутаровой кислотой. Структура всех этих кислот представлена на рис.
16-7. Испытаны были и некоторые лругие встречающиеся в природе органические кислоты, но ни одна из них не обнаружила полобной активности. Обращал на себя внимание сам характер стимулирующего действия активных кислот: дахсе малого количества любой из ннх было достаточно для того, чтобы вызвать окисление во множно раз большего количества пирувата. Другое важное наблюдение Кребса касалось действия малонанга (рис, 16-8), одного из конкурентных ингибиторов сукцинатдегидрогеназы Гразд.
9.13). Вы- на — с — асю сьь ) сгь 1 сн н — с. -саа' ты--с-н сн, сн, с-.а Кт. нгнттнрнт 1 Сн Сгнн т сть т"-.— Еюн сн Ет нр"' 1 саа на--с-н '-":" саа. с лз Снтлю пе сн. ЧАСТЪ П. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ яснилось, что малонат ингибирует аэробное потребление пирувата суспензиями измельченной мышечной ткани независимо от того, какая из активных кислот добавлена к суспензии. Это свидетельствовало о том, что сукцинат и сукцннатдегидрогеназа составляют необходимое звено в цепи ферментативных реакций, из которых слагается окисление пирувата. Кребс нашел далее, что если ингибировать малонатом аэробное потребление пируватасуспензией мышечной ткани, то в суспенлируюшей среде будут накапливаться цитрат, о(-кетоглутарат и сукцинат.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
