Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 65
Текст из файла (страница 65)
Рассмотрение структур этих трех активных соединений навело на мысль, что они, возможно, связаны в некой последовательности, в которой орнитин является предшественником цитруллина, а цитруллин в свою очередь — предшественником аргинина (рис. 19-16). Задолго до этого было уже известно, что аргинин может гидролизоваться с образованием орнитина и моче- вины под действием фермента аргпнпзы Аргнннн + НзО -+ Орнитин + Мочевина. Из этих данньгх Кребс сделал вывод, что здесь протекает какой-то циклический процесс, а орнитнн играет в нем роль, подобную той, какую (как гюзже стало иэвеспю) оксалоацетат играет в цикле лимонной кислоты. Молекула орнитина присоединяет по одной молекуле )ч)Н» и СО», в результате чего обра- СОО СОО ! ! н,й--с — н н,й-с — н ! сн, сн, ! СН» Ннь НО ! 4 2 сн, НН НН ! + С=О с=нн» НН» 1ЧН» Витрук»ни Аргинин Рис.
!9-Гб. Три аминокислоты, способные, как установил Кребс, стимулировать преврашенис аммиака в мочевину в срезак печени. Орнитин и Питруллин монне, счеиилно„считать предшественниками аргинина Группы. образовавшиеся из аммиака, вьыелсны красным. зуется цитруллин. Вторая молекула аммиака присоединяется к цитруллину„ который при этом превращается в аргинин. Последующий гидролиз аргинина приводи~ к образованию мочевины с одновременной регенерацией молекулы орнитина (рис.
19-17). Реакции, завершающиеся образованием аргинина, свойственны всем организмам, способным синтезировать аргинин, но только уреотелические животные обладают достаточным количеством аргиназы. катализирующей необратимую реакцию гидро- лиза аргинина, в ходе которой образуется мочевина и регенерирует орнитин. Этот регенерировавший орнитнн может использоваться для нового оборота цикла. Мочевина-продукт цикла-прел- ОРИ»2»И»2 Нн +Со Рис 39-ГХ цикл ьшчсеииы а том викс, как сто постулировали Кребс и Хенселваг. 59! Гл !9. ОкислительнОе РАсщепление АминОкислОТ а-Кетоглутарат~ + )х(Ня + + ФАВН -ь Н Глутамат Битоэоль )х))дв",В " 'убавя ~г Мв- Аргу)и(зн Фум врат ))нкл мачинин Аргг укцнннт Аспартат г н Митохондрия Трансаминнрованне Рис.
!9-!8. ((икл мочеяины (локязлн красным) согласно сояремениым предстяячениям. Здесь Глу томат ооккзяны текил пути яключсния яминогрупп 1 я цикл. Обрятитс пнимание, что ферменты, Трннпаминнрованнн кятялизирукгшне реакции цикла мочеяины, рясе о-котОГл\Гтирцтпы !грелсл~ны мсилу митохонлриями и цитозолем и таким пуюм осугцгхтяляют метяболическое С:::Л Амнно- яздимодсастеие Одна яминог рупия поступяет кислоты я цикл лгочеянны я митохондрнях. вторую постяяляет яспяртят из цитозоля. ставляет собой нейтральное нетоксичное водорастворимое соединение. Она доста- вляется кровью в почки и выводи~ся с мочой. х9Л7. Цикл мочевины включает рид сложных стадий Познакомимся теперь с современными представлениями о последовательных :тадиях цикла мочевины (рис. 19-18).
)ерная аминогруппа, поступающая в этот цикл, получается в виде свободного аммиака при окислительном дезаминировании глутамата в митохондриях клеток печени; эта реакция катализируег- ся глугпаматдегидрагеназай, для действия которой требуется )х(АО' Глугамат + )х)АВ' + Н,О = Е~ Аминокислоты | Тр,нкчгмнни)зоиннцо < о -м тою.у тир м ом ЧАСТЬ и. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ СОО ! Нгы ! сн, Сн, СН, нн Ориитии НСО Ь Хнг+ Ь ЗАТРг Нгы--С вЂ” Π— РО.*- + ЗАОР'- + Р; + Нь Карбвмоигфосфат АС" = -З.З кыгл/моль Питруллии Рлс.
Г9-Лт Образование шпруллииа лэ ории- гиив из кврбвмоилфосфггш. Включившаяся карбвмоилыик группа выделеив красным. акция катвлнзируегси Мд"-зависимым мнтохондриальным ферментом, который носит название арнитин-гиранс- карбаманлазы О ! Н,Н вЂ” С О вЂ” Р— О ! О О Карбамонлфосфат + Орннтин— -+ Цитруллин + Р, + Н'. Образовавшийся цитруллии переходит из митохондрий в цитозоль клеток печени, Теперь в цикл вводится вторая аминогруппа в форме 1.-аспартата, который образуется в результате трансаминнро- Образовавшийся свободный аммиак вместе с двуокисью углерода, источником которой служит в мнтохондриях процесс дыхания, немедленно же используетсяя для образования карбамоилфосфата в АТР-зависимой реакции, протекающей в митохондриальном мазрпксе.
Зту реакцию катализнруег фермент, называемый кароамогглфагфат-сннишииг уой С Римская цифра 1 добавлена к его названию для .гого, пабы отличат.ь зту митохондриальную форму фермента от его цитозольной формы — карбамоилфосфатсинтетазы 11. У атой послелней другая функция- она участвует в биосинтезе нуклеотилов (гл. 22). Реакция, протекающая в мнтохондриях, описывается урав- нением Карбамоилфосфат-синтетаза 1 представляет собой регуляторный фермент; положительным, или активирующим, модулятором служит для нее (з(-ацетилглутамат. Карбамоилфосфат (рнс. 19-19! принадлежит к высокоэнергетическим соединениям; его можно считать актнвированным донором карбамоильных групп.
Отметим. что при образовании одной молекулы карбамоилфосфата используются концевые фосфатные группы двух молекул АТР На следующей стадии цикла мочевипы карбамоилфосфат передает свою карбамоильную группу на орнитин, что приводит к образованию цитруллнна и высвобожденинэ фосфата (рис. 19-Щ. Эта ре- Рис. 19Ч9.
Карбамоилфосфат. Ов представля- ет собой апияфосфвт "смешаииый ангидрид карболовой и фосфориой кислот. Вследствие этого ои является высокоэиергигичсским соеди- веияем Карбамоильиая груши вылелева крас- иым ХН, С=О Карбамоил-Π— Р— О- ~! ! ОршгтииРг 1 траискирбамоилпза СОО Нгы — С вЂ” Н Сн, ! сн ! СНг нн ! С=О Хцг »'л. »9. ОкислительнОе РАсщепление АминОкислОТ вания из 1.-злутамата под лействием агпартат-трансаминазы Оксалоацетат + 1.-глутамат— 1.-аспартат + а-Кетоглугарат 1:г.лутамат может, разумеется, получить свою аминогруппу почти от любой иэ других обычных аминокислот в реакции трансаминнрования с э-кетоглутаратом.
Перенос второй аминогруппы на цитруллин происходит в результате реакции конденсации между аминогруппой аспаргата и карбоннльными углеродом цитруллина в присутствии АТР; при этом образуе юя иргини носукцннат (рис. ! 9-21). Реакция каталнзнруетси аргь(ннногукцинпиг-синзззензгззой (Мй~'-завнсик»ым ферментом, содержащимся в цитозоле клеток печени) Цитрулз»ин + Аспартат + АТР . -ь Аргининосукцинат + АМР + + РР, + Нь. На следующей стадии ар»ининосукцинат под лействием аргиннносукцинатяиазы (рис. 19-22) обратимо расщеплиется с образованием аргинина и фумарата Аргининосукцинат. = Аргинин + + срумарат Образовавшийся фумарат возвращается в пул промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты.
Следовательно. эта реакция представляет собой звено, связывающее цику» мочевины с циклом лимонной кислоты (поэтому оба эти цикла вместе называют иногда бипиклом Кребса). Последнюю стадию цикла мочевины составляет расщепление аргинина под действием аргиназы, содержащейся в печени; пролуктами этой реакции являются мочевина и орнитин (рис. 19-23) Аргинин + Н,О— Орнитин + Мочевина.
Таким образом, ре» пнерировннный орнитин может снова поступать в л»итохон- к сзс СОО »»,н — с — н СН, Цззтру ллин сн, СН. ХН С=О ) Аспнртнт Ф' АТР ь з Аргининосукпиниг синентаэа АЛ»Р ' Ррз СОО н,н--с-н СН, сн, СН, Л»Н Аргпнииосукнипат С=низ ) Л»Н Ркс»9-зз. Образование артинззносукпината. Карбамоильная группа питруллина и аминогруппа. поставляемая аспартатом, вылелеиы красным.
Остальная часть молекулы аспартазн показана на сером фоне дрии н запускать здесь новый оборот цикла мочевины. Суммарное уравнение цикла мочевины имеет вил 2)ь»Ня + НСОз' + ЗАТРа + + Н О ЧАСТЬ и. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ 'з~ Аргнннза ХНз 1 С=О Мочннина хн, Арги ннносуицннат- 1 лназн Фу марат Мочевина + 2АВРз + 2Рз + + АМР- + РРз- + Н. В цикле мочевины две амнногруппы и ион НСОз, соединяясь, образуют молекулу мочевины, которая диффундирует из клеток печени в кровь и через почки выводится из организма с мочой, Таким образом, в организме уреотелических СОО" 1 НзХ вЂ” С вЂ” Н 1 Сн, 1 сн, сн, Аргининооукцина г ХН С-ХН, ХН СОО 1 Н„Х вЂ” С вЂ” Н 1 сн, Аргинин 1 1 Сн, ХН с=он, 1 хн Рие.
19-22. Образование аргннини из аргини- иоеукнииаза. СОО Нзн — С вЂ” Н 1 Снз гзргиник 1 СН, СН, 1 ХН С=ХН, 1 Хн СОО ' Нзн — С-Н 1 сн Орннтин СН» сн, 1 ХНз Рис 19-22. Образование мочевинм в реакаии. казаиизируемоя аргиназов. животных токсичный аммиак прев1жшлется в безвредную мочевину. Отметим, что на каждую образующуюся молекулу мочевины потребляется олин ион НСОз. Цикл мочевины позволяет, следовательно. организму избавляться от двух продуктов, представляю- т ших собой отхолы метаболизмаг- от аммиака и бикарбоната. Этот факт дает также основания считать, что цикл моче- вины принимает участие в регулировании рН крови, поскольку величина рН крови определяется соотношением растворенной СОз и НСО', (разд. 4.11), 19.$8. Энергетическая цена синтез» мочевнны Из провеленното выше уравнения следует, что на синтез одной молекулы мс чевины расходуются четыре высокознер- ГЛ.
19. ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ РАС1ЦЕПЛЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ 595 СОО ) С=О ! Ек СОО Нз1Ч вЂ” С вЂ” Н Заменимые аминокислоты Ин СОО С=О и, СОО Нз1Ч вЂ” С вЂ” Н Незаменимые аминокислоты гетические фосфатные группы. Две молекулы АТР требуются для образования карбамоилфосфата и одна-для образования аргининосукцината. Однако в последней реакции АТР претерпевает пирофосфатиое расщепление (разд. 14.17), продуктами которого являются АМР и пирофосфат, гидролизуюшийся затем с образованием двух молекул ортофосфата Поэтому в общей сложности на образование одной молекулы мочевины расходуются четыре молекулы АТР. Выделяя вместо аммиака мочевину, уреотелические животные оплачивают это свое преимущество„теряя, согласно оценке, около 15% энергии тех аминокислот, которые служат источником этой мочевины.
У некоторых жвачных животных эти потери энергии в той или иной мере возмещаются. Так, у коровы„ например, значительная часть мочевины поступает из крови в первый отдел желудка (рубец). Обитающие здесь бактерии используют ее в качестве источника )з(Нз для синтеза аминокисло~, которые затем всасываются и утилизируются организмом хозяина. У верблюда мочевина поступает в желудочно-кишечный тракт и возвращается в цикл тем же способом, что избавляет живо.пюе от потерь воды, неизбежных при выделении мочевины с мочой.
Это олно из тех биохимических и физиологических приспособлений, которые дают аозможность верблюду обходиться очень малым количеством воды. Ни жвачные, ни какие-либо другие группы животных не сгюсобны сами по себе, без помощи микроорганизмов, ис. пользовать мочевину в качестве источника аминогрупп для синтеза аминокислот.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
