Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 37
Текст из файла (страница 37)
16-16): Е- биотин -СОО + Пируват Е. биотин + Оксалоацетат. Пируваткарбоксилаза принадлежит к регуляторным ферментам. В отсутствие апетил-СоА, который служит для нее положительным модулятором, скорость катализируемой ею прямой реакции, приводящей к образованию оксалоацетата, очень невелика (рис. !6-16). Избыток же ацетил-СоА, поставляюшего «топливо» для цикла лимонной кислоты, стимулирует пируваткарбоксилазную реакцию; в результате этого образуется больше оксалоацетата и цикл использует больше ацетил-СоА в цитрат-синтазной реакции.
Пируваткарбоксилазная реакция— ~лавная анаплеротическая реакция в печени и почках. В миокарде и в мышцах протекаю~ другие анаплеротические реакции. Одна из таких реакций катализируется фосфоенолпируваткарбоксикиназой (гл. 20) Фосфоенолпируват + СОз + мп" + ООР -ь Оксалоацегат + ОТР. В этой реакции происходит расщепление фосфоенолпирувата — сверхвысокоэнергетического фосфорилированного соелинения, образуюшегося в процессе гликолиза. Высвобождаемая энергия используется для карбоксилирования с образованием оксалоацетата. а ее остаток запасается в форме ОТР. 16Л2. Глиоксклатный цикл— одна из модификаций цикла лнмошюй кислоты У растений и некоторых микроорганизмов, например у Е.
сой, ацетильные группы часто служат не только высокоэнергетическим «топливом», но и источником метаболитов. из которых строятся углеродные скелеты углеводов. В таких клетках действуют два варианта цикла лимонной кислоты: 1) обычная последо- 498 ЧАГТЪ и. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ Ацетил-Го А Игюцит вателъность реакций, в ходе которой происходит окисление ацетнл-СоА до СОг, свойственная большинству тканей. и 2) особая ее модификация, называемая глиокси тгигзым цикюм (рис. 16-18).
Суммарное уравнение для глиокснлатного цикла, который тоже можно рассматривать как анаплеротический путь, имеет вид 2Ацетил-$-СоА + )ч(АГз' + 2НзО -+ Сукпинат + 2СоА-БН + + )ч)АОН + ЗН' С А-БН ПитратОксвлоацетат сметана Нитрат Аконитаза ИалатцегилроН' + МАПН гониза Изо трат Отици Иалатсинтаза Глиоксилат Н+ + Озл.вн Ацетиз-ЕоА ч Н О В глиоксилатном цикле ацетил-СоА взаимодействует с оксалоацетатом, в результате чего образуется цитрах (рис, 16-18).Однако расщепление изоцнтрата происходит не в обычной изоцитратдепшроненазной реакции, как в цикле лимонной кислоты.
а особым путем — под действием фермента иэоцитрат- шазвг с образованием сукцииата и глиоксилаит. Образовавшийся глиоксилат далее конденсируется с другой молекулой ацетил-СоА, что приводит к образованию малата; эта реакция катализируется малаиьсггнтазой (рис. 16-19). Затем малат окисляется до оксалоацетата, который может конденсироааться с новой молекулой ацетнл-СоА, начиная тем самым новый оборот цикла. 11ри каждом обороте глиоксилатного цикла в него вступают дйе молекулы апетил-СоА и образуется одна молекула сукцината, которая затем используется в процессах бносинтеза.
Сукцинат может превращаться через фумарат и малат в оксалоацетат, из которо~о образуется фосфое- нолпируват путем обращения описанной выше фосфоенолпируваткарбоксикиназной реакции.Фосфоенолпируват используется в качестве предшественника при биосинтезе глюкозы (гл. 20). У животных глиокснлатный цикл отсутствует; изоцнтрат-синтазы и малат-лиазы в животных клепгах нет. В организме животных существуют другие пути для синтеза углеводов из простых предшественников (гл.
20). В прорастающих семенах глиоксилатный цикл, напротив, функционирует очень активно: таким путем из ацетильных групп (источником которых Рис. ~6-!8. Глиоксилатный цикл. Красным выделены реакции, квтализируемыс изоцигрет- лиазой (ее называют также нзонитрлтлзой) и малвт-они твой. Все остальные реакции ге ие, что и в цикле лимонной кислоты, служат жирные кислоты, входящие в состав запасных трнацилглнцеролов) образуется глюкоза. Ферменты изоцитратлиаза и малат-синтаза находятся в растительных клетках в особых цитоплазмазических органеллах — глиокгмга. 16.13.
Вторичные пути квтаболизма Глюкозы: цен гозофосфатиый путь Большая часть глюкозы расщепляется в животных тканях по гликолнтическому пути с образованием пнрувата. В свою очередь большая часть пирувата окисляется через цикл лимонной кислоты. Главный смысл расщепления глюкозы в процессе гликолиза заключается в обеспечении клетки энергией в форме АТР. Наряду с этим существуют, однако, и другие, второстепенные, пути катаболизма глюкозы, имеющие специальное назначение. Эти пути составляют часп гл.
ий цикл лимонной кислоты А СОО ! НОСН ! НС вЂ” СОО ' Иэоцитрат ) ( СОО 11 ИэоцитратСОО СН ! СНз Сукцинат СОО СНО Глиоксилат 1 Б Ацнтил-С ц Л 5 — СоА СНО Гляоксилат 1 СОО Н,О Махач-синтеза Н+ НСОН 1 СОО + СоА-ВН Рис. !6-19. Реакции, свойственные тольао глиаасилатному инат. Л. Преврацнние изоцитрата в суацинат и глицнсилат.д Кцнценсаиил глноксилитв и ацетил-ГиА в результате которой цбразуезса малат.
вторичного метаболизма глюкозы, на них вырабатываются особые продукты, в которых нуждается клетка. В этом разделе и в следующем мы коротко охарактеризуем два таких пути. Пентозофосфатный путь, называемый также фосфоглюконатным путем (рис. 16-20), поставляет в животных тканях два специальных продукта: ФАВН и рибозо-5-фосфат.
Напомним, что ФАВН является одним из переносчиков химической энергии и что он передав~ эту энергию в форме восстановительной способности (разл. 13.9). Особенно важна эта функция в тех тканях, в которых протекает активный биосинтез жирных кислот и стероидов из малых молекул-предшественников, в частности в молочной железе, жировой ткани, коре надгючечников и печени. При биосннтезе жирных кислот восстановительная способность в форме )з(АВН требуется для восстановления двойных связей в молекулах, играющих в э.том процессе роль промежуточных продуктов.
В тканях, в которых биосинтез жирных кислот выражен слабо, например в скелетных мышцах, пентозофосфаз.ный путь практически отсутствует. Другая функция этого пути заключается в образовании пентоз (в частности, В-рибозы), которые используются для синтеза нуклеиновых кислот.
Первой реакцией пентозофосфатного пути является ферментативное дегидрнрование глюкоза-6-фосфата до 6-фосфоглюконата, катализируемое г.аокоуо-бфогфат — дегидрогеназой (рис. 16-20). Акцептором электронов служит при этом )х)АВР +. В качестве первого продукта образуется 6-фогфоглюконо-6- 1ахиюн, гидролизующийся затем ло свободной кислоты пол лейсгвием специфической лахтоназы (рис. 16-20). Равновесие суммарной реакции сильно смещено в сторону образования )з)АВРН. На слелующей стадии 6-фосфоглюконат подвергается дегидрированию и декарбоксилированию под лействием 6фосфоглюконатдегидрогеназы. Эта реакдия приводит к образованию кетопен.газы !1-риб)ьгазо-5-фосфата (рис.
!6-20) и еще олной молекулы )з(АВРН. Фогфонелтозоизомераза катализируез. превращение В-рибулозо-5-фосфата в его альдоизомер, В-рибозо-5-фосфат (рис. 16-20), который может использоваться при биосинтезе рибонуклеотидов и дезоксирибонуклеотидов. В некоторых клетках пентозофосфатный путь на этом кончается, и тогда ЧАСТЫ!. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ с=о 1 ! нсон НОСН ! В Фосфогл инока. НСОН В а ! н~ н*о л , . н ~ия" Нсон нося В.фо фа л~ю ! йсон ! нсон СН„ОРГУР- !ьфасфоглнконат— латидвагеиаэа И т» СО, НАПР Н + ХАПРН СН„ОН ! С О н~ан ! НСОН СН ОРО»- Фасфапеитоэа- НСОН нсон ! И~ОН СН»ОРО»* Рис.
!»ьзс. Пентотафосфатныа путь. (,=.1 н~~ 6 Фасфат нс ! СН ОРО»* ! Глакоэо.афссфат— ди"идрогеиа па Н + НАПРН ~ Ик его суммарное уравнение может быть за- писано в следующем виде: Глюкозо-6-фосфат + 2ХАОР' + + Н,О О-рибозо-5-фосфат + СОл + + 2(ь)АОРН + 2Н В итоге образуются ХАОРН„который используется для реакций восстановительного биосинтеза в цитоплазме, и О-рибозо-5-фосфат, играющий роль предшественника при синтезе нуклеотидов. Пентозофосфатный путь активно реализуется и в эритроцитах человека. Образующийся ХАОРН прелохраняет ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав клеточной мембраны, от аномальных взаимодействий с кислородом, и он же способствует поддержанию нормальной степени окисления атомов железа гемоглобина (Ре т ).
Существует группа наследственных болезней человека, при которых активность глюкозо-бфосфат-дегидрогеназы и некоторых лругих ферментов пентозофосфатного пути понижена или вообще отсутствует. У таких больных наблюдается патологический гемолит- разрушение эритроцитов с выделением из них (через поврежденную мембрану) гемоглобина, что приводит к развитию анемии. Состояние резко ухудшается под влиянием некоторых лекарственных препаратов, особенно под влиянием противомалярийного препарата при махина.
В Африке и Азии от этих наследственных болезней стралиот многие миллионы люлей. Ниже мы рассмотрим другие аспекты пентозофосфатного пути (гл. 23). 16.14. Вторичный путь, по которому происходит превращение глюкозы в глюкуроновую и аскорбиновую кислоты По другому вторичному пути катаболизма глюкозы в животных тканях образуются два специализированных продукта: О-глн»куронав, важная роль которого связана с обезвреживанием и выведением ГЛ.
1б, ЦИКЛ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ ствует обезвреживанию некоторых чужеродных веществ или лекарственных препаратов (например, фенола) и таким образом усиливает их выведение через почки (рис. 1б-21). Кроме того, ВВР- глюкуронат служит предшественником В-глюхуронатных остатков в молекулах таких кислых полисахаридов.
как гиалуроновая кислота и гепарин (разд. 11.12!. В-глюкуронат играет также роль промежуточного продукта в процессе превращения В-глюкозы в ):аскорбиновую кислоту. Он восстанавливается за счет ХАВРН до щестиуглеродной сахарной из организма чужеродных органических веществ, и Е аскорбиновая кислота (вииамин С) (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
