Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Отсюда слеловало, что в норме, т.е. в отсутствие малоната, цитрат и а-кетоглутарат превращаются в сукцинат. СОО Сгй С11, СОО Сукцннат СОО СН ) СОО Маловат Рис. (6-8. Малонат-один из конкурентных нн- гнбнтаров сукцннатдегндрогсназы (см. также рис !9-(21. Обратите внимание на сходства структуры маяоната и сукцпната. Пируват + Оксалоацетат- -+ Цитрат + СОз. Исходя из этих основных данных и из некоторых других наблюдений, Кребс пришел к выводу, что все перечисленные выше активные три- и дикарбоновые кислоты можно расположить в некой логической химической последовательности, каждый этап которой представляет собой простое химическое превращение, катализируемое одним специфичным ферментом (рис. 16-7).
Далее, поскольку инкубация пирувата и оксалоацетата с измельченной мышечной тканью приводила к накоплению цитрата в среде, Кребс сделал вывод, что эта последовательность является не линейной, а циклической, т.е. что ее начало смыкается с ее концом (рис. 16-9). Недостающим звеном, замыкающим цикл, должна была служить реакция аас.дканятаг Изсцатрат с (и тогхугарат 1-ю Сукцаяат Маханатюхй Пяак М ахат Су парят Риа.
\б-9. Замыкание цикла в первой из предаоженных схем. Когда Кребс обнаружил, что пируват и оксаяаацстат взаимодействуют с образованием нитрата (реакции на крюном фонах то агапа ясно, что последовательность реакций имеет цнкяичссвнй характер Обрацпс внимание, что сукпинат накапливается цри мапаиапюм бяаае, когда пнруват и аксадоацетат акнсдаются через нитрат. Описанные выше простые эксперименты, а также логические рассуждения позволили Кребсу высказать предположение, что цикл, который он назвал никлом лимонной кислоты, является главным путем окисления углеводов в мышце.
За годы, прошедшие со времени открытия этого цикла, выяснилось, что он существует не только в мышцах. Цикл лимонной кислоты обнаружен практически во всех тканях высших животных и растений и у многих азробных микроор~анизмов. За это важное открытие Кребс был удостоен в 1953 г.
Нобелевской премии, которую он разделил с Фрицем Липманом, «отцом» АТР-цикла (разд. 14.7). Цикл лимонной кислоты называют также циклом гприкарбоновых кислот Это второе название появилось в связр с тем, что в течение нескольких лет после того, как Кребс постулировал существование цикла, не было полной уверенности в том, какая именно из трикарбоиовых кислот (лимонная или, например, изолимонная) является первым продуктом конденсации пирувата с оксалоацетатом. Эта неопределенность, как мы увилим ниже, теперь устранена. Н настоящее время точно известно. что первой из трикарбоновых кислот образуется именно лимонная кислота. Поэтому лучше всего называть данный метаболический путь ГЛ 16 ЦИКЛ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ Рис.
!6-Ш Фотография сэра Ганса Кребсе, сделанная по случаю его васьмндсснтилетн» в августе 1980 ~ Кребс родился в Германии и гам же получил медицинское образование С 1926 по 1930 г. работал в Берлине с Отто Варбуршм. который сам был одним из осново- положников современной биохимии.
В 1932 г, выпалив» обязанности ассистента на медицин- ском факультете Фрейбургского университета, Кребс совместно с одним из студентов бм- культе ш Куртом Хенссйлайтом разработая схему постулированного ими цикла мочсвииы !гч 19). В 1933 г. Кребс эмигрировал в Англию и начал работать в Кембрнлжском уннверси. тете. Позже он псрмнел в Шеффнлдский университет, где нм и была выполнена боль- шая часть работ по циклу лимонной кислоты В 195Е г, он возглавил биохимический факуль- тет в Оксфорде.
После ухода с этого поста в 1967 г Кребс вновь целиком посвятил себя исследовательской рабате на медицинском фа- культете в Оксфорде. Он запалов изучением линамикн и регуляции метаболизма и работал здесь очень активно вместе с несколькими сотрудниками вплоть да своей смерти в нояб- ре 1981 г. Кребс часто выступал с лекциямн в университетах всего мира. н лекции его пользовались больший популярностью.
Откры- тие цикла лимонной кислоты считается одним гш важнейших в истории биохимии метабо- лизма. циклом лимонной кислоты или просто циклом Кребса. Юджин Кеннеди и Альберт Ленинджер показали позднее, что все реакции цикла лимонной кислоты протекают в митохондриях животных клеток. В изолированных митохонлриях печени крысы (разд. 2.8) были обнаружены не только асе ферменты и коферменты цикла лимонной кислоты; здесь же, как выяснилось, локализованы все ферменты и бел- Внунреннлл меибране Аконитаэа Сукцниатдегидрогоназн Цепи переноса электронна яаюрике Нитрат-синтеза Иэоцитратдггидрогвназн о-Кетоглутвратлвгндрогеназный комплекс Сукцнннл-Со Ач интетеэа фумарвэа Махатдегидрогеназя Пируватдегидрогенаэный комплекс Рис.
16-11. Локализация ферментов цикла ли- монной кисдоты в мигохондриях. ки, которые требуются для последней стадии дыхания, т.е. для переноса электронов и окислительного фосфорилироаания. Поэтому митохондрии с полным правом называют «силовыми станциями» клетки. На рис. 1б-11 показано, как размещены в митохонприях ферменты, катализирующие реакции цикла лимон- ной 1б.5. Цикл лимонной кислоты Включает Восемь стадий Рассмотрим теперь восемь последовательных стадий цикла лимонной кислоты, уделяя особое внимание тем химическим превращениям, в результате которых ацетильная группа ацетил-СоА перестраивается и в конечном счете распадается с образованием СО, и атомов водорода, улавливаемых в форме восстановленных коферментов 1ч1АОН и ЕА13Нз.
На рис. 1б-12 и 1б-13 приведены сбалансированные уравнения реакций цикла и показана структура промежуточных продуктов. ЧАСТЬ Н. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ ш Конденсация ацетил-СоА с оксалоацетатом приводит к образовано>о ци>нра>на Первая реакция цикла„кагалнзнруемая нитрат-сннтаэой, представляет собой конденсацию ацетнл-СоА и оксалоацетата, в результате которой образуется нитрат 1рнс. 16-12).
В этой реакции метнльный углерод ацетнльной группы ацетнл-СоА связывается с карбоннльной группой оксалоацетата; одновременно расщепляется тноэфнрная связь н высвобождается кофермент А: Аггетнл-Я-СоА + Оксалоацетат + нитрат-синтеза + Н,О Цнтрат + + СОА-ЯН + Н ОО<» = — 7,7 ккал1моль. Равновесие этой реакции в клетке по большей части сильно сдвинуто вправо, о чем свидетельствует характеризующая ее большая отрицательная величина стандартной свободной энергии гидро- лиза. Высвободившийся СОА-ЯН может теперь принять участие в окнсднтельном декарбокснлнрованнн новой молекулы пнруаата н образовать новую молекулу ацетнл-СоА, способную вступить а цикл.
Полагают, что промежуточным продуктом в цнтрат-сньпаэной реакции является цнтрнл-СоА. Он образуется в активном центре фермента н быстро гндролнзуегся, после чего свободный СОА-ЯН н цнтрат отделяются от активного центра. Цнтрат-сннтаза принадлежит к числу регуляторных ферментов: в клетках многих типов каталнзнруемая ею реакция лимитирует общую скорость цикла лимонной кислоты. б. Цитрат преарагцается я изоцитрат через циг-аконитат Фермент ако><иизаза каталнзнрует обратимое превращение цнтра>иа в изоцитрат. В качестве промежуточного продукта (в норме не отделяющегося от активного центра фермента) образуется О С вЂ” а — СоА Ацезил-СоА 1 сн, С вЂ” СОО Океалоацетат ! .Н» СООН,О цн>рвт- ~ Соя-ан т Н винтила СОО сн, НΠ— 1 — СОО Ц рт Сн» СОО .>ко)1 — н.о СОО ! сн, С вЂ” СОО- СОО иве-Аконитат (овкэаииый е <рерментом) Аконитв эв Е»2+ н.о >н,о СОО сн» н — с )~~~~~))~! но — с — н ИЭМЛ<ть т !" 1 СОО МАП ГНАПР ! НАПН <НАПРН! Иэоиитратлегицрогенам Мк2+ ГЬ<» о -Кетоглутарат ( С=О СОО Рие.
<6->2. Первые четыре реакции цикла лиманной кислоты, Приведены уравнение полного лимичвекого баланов. ГЛ !б. ЦИКЛ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ СОО- Сн. сн, с=-о ! соо- о-Кетоглутират о-Кетосдутнратдегидииенаэный комплекс н 2+ и Сн, сн, ! с--з — сол о с,л спр сини'.таза стр с л-ен СООсн. ! СН. дооСукцниатле- ). Š— ГЛР Гидрогннеэа Ь Е Г рн соосн н~! соо -н.о1! мсо соо- Сукцинил Сс Л Сукцинат Фу марат но — с — н сн, Соо !..
т- ~ нлп. дегилро нэн 1 НлПН + н- соос =-о сн, !.-малат Оксмоацетат Рис. !б-!3. Остальные реакции цикла лимон. иод кислоты !предпиктеуюпмс стадии см. на р . !б-!З!. при этом трикарбоновая цис-аконитовая кислота (рис. 16-12). Аконнтаза катализирует обратимое присоелинение НтО по двойной связи цис-аконитата (который присоединен к ферменту) двумя разными способами: в одном случае образуется цитрат, а в прутом — изоцитрат: — н„о Цитрат (цис-Акоиитат1 +н о +н,о — Изоцитрат Н,О Хотя в равновесной смеси при рН 7,4 и 25'С содержание изоцитрата составляет менее 1ОУ в клетке эта реакция протекает слева направо, поскольку продукт реакции, изоцитрат, быстро вовлекается в последующие стадии цикла.
Аконитаза-довольно сложный фермент. Он содержит железо и кислотолабильные атомы серы, сгруппированные в так называемый железо-серный центр (равд. 17В). Точная функция этого железо-серного центра (который представляет собой, как полагают, простетическую группу фермента) пока не известна. в. Изоцитрат дегидрируетсл с образованием а-кетоглутарата и СОз На следующей стадии цикла изоцитрат легилрируется с образованием ц-кетоглутарата и СО, (рис.
16-12) пол действием изоцитратдегилроге пазы. Существует два типа изоцитратдегидрогеназы! один использует в качестве акцептора электронов )ь)АО+, а другой — )ь)АОР+. В остальном жс суммарные реакции, катализируемые изоцитратдегидрогеназами этих двух типов, идентичны: Изоцитрат + )ЧАО ' ()ь)АОР+ )— -+ и-Кетоглутарат + СО, + + )ь)АОН ()ь)АОРН) + Н Або = — 5,0 ккал/молть В митохондриях содержатся изоцитратдегидрогеназы обоих типов, )ь)АО-зависимая и )йАОР-зависимая! первый тип встречается только в митохондриях, а второй обнаруживается как в митохондриях, так и в цитозоле. В цикле лимонной кислоты, очевидно, принимают уча- ЧАСТЬ и.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
