Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Окисление же, наоборот, происходит в результате дегидрнровання (отщепленне водорода Н вЂ” Н). В биохимических окислительно-восстановительных реакциях (см ниже, п. 3) функцию дегидриронания -гнлрированин органических молекул выполнтот в присутствии соответствующих ферментов сопрвкенные пары коферментов: Р)А$У' — Р[АОН и ГАО - ГАОНз. О Восст ннов ление СТ)з — С ь Н вЂ” Н Окисление Π— Н Уксусная кислота О 11 а) СНг — ОН Н- -С вЂ” Н Митаасл Фсрыальдегяд О ) а) О-С-О Н вЂ” С Н Двуокись О Углевода Муравьцяая кяслета Толуод Веезеаная к „г„,,з Восстанон- Н ление )1 л' СН,— С вЂ” Н+ О (2) окисление Н Ацетальдегнд О О О н с л' и) С вЂ” СН,-СН.-С С С О У О О О вЂ” С Н О Сукцяназ Ф ума умарат 3.
Нико~яияимидиьы ко4ерлыяты — яергносчики еодороди в обратимых окислыегллио-еосстиноеицыльиых реакция т (Гл. 1О). Никотинамидные коферменты могут вступать в обтнтимые окислительно-восстановительные реакции со специфичными субстратами в присутствии соответствующих дегилрогенаэ.
В окислительно- гл. Пй цикл лимонной кислоты о а) СН,— С вЂ” СН,— С + Н вЂ” СН.— С вЂ” СН. - СО, восстановительной реакции участвует никотннамиднае колыю коферменш; остальная часть его молекулы играет роль связывающей группы, которую узнает соответствующая дегндрогеназа. Формально источником напорола (Н вЂ” Н; см. и. 2) считается МАРН + Н+. Когда кофермент окисляется, одновременна должен восстанавливаться субстрат: О Ацегаацетат Ацетон 4. Сяммулирояаняе потребления кислорода сжсалоаяегхпгяом и маютом. В начале 30-х гадов Альберт Сент-Дьердьи сообщил об интересном наблюлении. Он добавлял к дышащим суспензиям измельченной грудной мышцы голубя оксалоацетат или малат н обнаружил, что потребление кислорода при этом усиливается. При измерении количества потребляемого кислорода было выявлено одно удивительное обстоятельство; количество потребленного кислорода в 7 раз превышало та, какое требовалось для полного окислениа добавленного аксалоацетата или малага до двуокиси углерода и воды.
а) Почему добавление оксалоацетата нли малага усиливает потребление кисло- рада? б» Почему количество поглощенного кислорода во много раэ превышаег то, которое требуется для полного окисления лобавленного оксалоацегата или малата? 5. Число молекул окса.ссаяевюяы в мижохондрии. В паслелней реакции цикла лимонной кислоты происходит дегидрирование малага, в результате чего регенерирует окгплоацетат, необхопимый для Субстрат + )чАРН + Н+ = О сл.
Всссс. Субстрат + НАР~ Вессс асяс х. Укажите для калшой нз приведенных ниже реакций, что происхолдт с субстратом, т.е. окисляется ли он, восстанавливается или степень его окисления остается неизменной (см. п. 2). Для тех реакций, в которых происходит окисление илн восстановление субстрата, напишнте уравнения химического баланса, указав требуемые количества )с)АР ', МАРН, Н+ и НэО. Задача состоит в том, чтобы распознать, нужен ли для той или иной реакции акнслительна-восстановительный кофермент.
он ) — -оро — сн,— с — с + нросм н н Глнцерахьдегнд.з фссфат Ои О- жО В) СНс — С вЂ” С СНс — С + СО О Н Пяруват Ацет хьд гяд взаимодействия с ацетнл-СаА в цитратсиитазиой реакции $ малат + )ЧАР' — Оксалоацетат + + ХАРН+ Н О О сс г) С̈́— С вЂ” С СН вЂ” С О О Пярувш Ацагат а) Вычислите константу равновесия для этой реакции при 25'С. б) Поскольку величие Лбе' относится к стандартному значению рН, т.е.
рН 7, константа равновесия, вычисленная, как в и. яаьэ равна (Рксалаацетат) (ХА РН) (Е-манат) (Р(АР ' ) Как показывают намеренна, концен- О ОН Я) Ч7ОС вЂ” СН,— С вЂ” СОО- -ООС-СН,-С вЂ” сОО. 1 Н Махат Оксалоацетат О а) снсжон сн,— с Н Ъгааах Апетвльдыэы он о б) '-О,РΠ— СН,— С вЂ” С н) 'ОЮ:— З.фссфогляпврояхфесфаз Лбе' = +7,! гкал/моль. ЧАСТЬ и. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ 1О. Р--СНгООО т глзд-БН вЂ”: АТРР— СНиŠ— Б — Сод + АМР + РР 1) О трация ).-малага в митохондрнях печени крысы составляет приблизительно 0,20 мМ, а отношение концентраций )ЧАР'!АРАОН равно 1О.
Вычислите концентрацию оксалоацетата в митохондриях печени крысы при рн 7. в) Митохонлрии из печени крысы имеют форму шариков диаметром около 2 мкм. Чтобы правильно оценить концентрацию оксалоацетата в митохондриях, определите число его молекул, приходящееся на одну мигохондрию. 6. Изучение »рацесга дыханич в изолированных митахандриях.
Можно изучать клеточное дыхание на препаратах изолированных митохондрий, наблюдая за тем, как излзеняется поглощение кислорода этими препаратами в зависимости от условий. Егли к активно лышвгцим митохондриям. использующим в качестве единственного источника «топлива» пируват, лобавить 0.01 М малонат натрия, то дыхание внезапно прекращается и накапливается адин из промежуточных продуктов метаболизма а) Какова структура накапливающегося промежуточного пролукта? б) Почему он накаплютется? в) Почему прекращается потребление кислорода? г) Каким способом (кроме простого удаления маловата) можно снят.ь вызванное малоназом ингибированне? Поясните свой ответ. 7. Ояыты с мечеными соединениями на яр«- пара»юх игал«рова«ных ыитатиндрий.
Метаболические пути, на которых совершаются превращения тех или иных органических соелнненнй. часто изучают, используя меченые субстраты и прослеживая сульбу метки. а) Как определить. действительно ли глюкоза, добавленная к суспензии изолированных митохондрий, расщепляется до СОз и Н,О? б) К препарату митохоялрий добавили пируват, меченный '"С по метильной группе. Какое положение займет '"С в оксалаацетате после одного оборота цикла лимонной кислоты? Аргументируйтс свой ответ, проследив судьбу метки на всем протяжении цикла.
в) Сколько оборотов никла лимонной кислоты потребуется для того, чтобы весь '«С вылепился в виде '«СО ? Аргументируйте свой ответ. Китабализм 1Л4С-глюкозы. Активно дышащую бактериальную культуру в течение короткого времени инкубировали с 1Л«С-глюкозой, а затем выделили из нее промежуточные продукты гликолиза и цикла лимонной кислоты. Эти промежуточные продукты перечислены ниже. Укажите, какое полажение занимает в каждом из них '«С. Учитывайте при этом толька начальное включение '«С в молекулуу. а) Фруктозо-1,6-лнфосфат б) Глицеральдегид-3-фосфат в) Фосфоенолпируват г) Ацетил-СоА д) Е)нграт е) а-Кетоглутарат ж) Оксалоацетат Синтез а«сала«цстита в цикле лимонной кислоты.
Оксалоацетат образуется на последней стадии цикла лимонной кислоты в результате 1ЧАО'-зависимого окисления 1=малага. Возможен лн синтез оксаваацетата из ацезил-СоА под действием одних только ферментов и кофакторов никла лимонной кислоты, без траты промежуточных пролуктов цикла? Дайте полробный ответ. Как пополняется запас оксалоацетата? Мехагшэм дейгтвил фтарацгвшта, применяемого в кочет»ле радетяицида. Препарат фторацетата, изпэтовляемого промышленным способам, применяется как средство борьбы с грызунами. В поироле фторацетат обнаружен в одном нз южноафриканских растений. Проникнув в клетки, он нрсврашается во фторацетил- СоА в реакции, катализируемой ферментом ацетаттнокнпазой Для изучения такси«аско~ о действия фторацетата был проведен эксперимент на интактном изолированном сердце крысы.
После перфуэии сердца 0,22 мМ фторацетатом уменьшалось поглощение глюкозы и снижалась скорость гликолиза, а глюкоза-6-фосфат и фруктозо-6-фосфат накапливались. Концентрации всех промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты были при этом ниже нормы, и только концентрация цитрата превышала норму в 1О раз. а) В какой точке блокируется цикл ли- ГЛ. 16.
ЦИКЛ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ монной кнслоты? Почему цитрат накапливается, а запас других промежуточных продуктов цикла истощается? б) Фторацетил-СоА подвергается ферментатнвным превращениям в цикле лимонной кислоты. Какова структура конечного продукта обмена фторацетата? Почему он блокирует цикл лимонной кислоты? Как можно снять зто ингибираванис? в) Почему после перфузни сердца фторацетатом умеиыпается поглощение глюкозы и снижается скорость глнколиза? В чем причина накопления монофасфатов? г) Почему отравление фторацетатом смертельно? 11. Синтез а-кетоглутартпа. о-Кетоглутарат играет пентральную роль в биосинтезе ряца аминокислот.
Предложите последовательносп известных ферментативных реакций, результатом которой будет реальный синтез п-кетоглутарата из пирувата. Эти реакции не должны предусматривать потребления каких-либо промезкуточных проаухтов цикла лимонной кислоты. Напишите суммарное уравнение для предложенной вами последовательности реакций и укажите источник каждого реагирующего вещества. 12. Глиоксилотлый цикл в семенах растений. Животные не могут синтезировать углеводы из жиров, потому что анн не способны превращать ацегил-СоА (продукт расщепления жирных кислот) в пнруват или оксалоацетат (соединения, необходимые для биосннтеза глюкозы).
В случае же растений и некоторых микроорганизмов дело обстоит иначе. Благодаря имеющимся у них ферментам, изацнтрат-лиазе и малат-синтазе (рис, !6-!б), они могут синтезировать оксалоацетат нз ацетнл-СоА в глиоксилатном цикле. В семенах высших растений содержатся большие количества масел, которые при прорастании служаг источникам жирных кислот, используемых в качестве предшественников для синтеза целлюлозы на ранних стадиях развития, когда синтетический аппарат еше не сформировался. Напишите уравнения нзвеспзых ферментатнвлых реакций. последовательность которых обеспечивала бы реальный синтез оксалоацетата, используемого для биосинтеза глюкозы, из ацетил-СоА. Ваша схема не должна предусматривать потребления какого-либо промежуточного продукта цикла лимонной кнсчоты. Напишите суммарное уравнение образования оксалоацетата из ацетил-СоА.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
