Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 82
Текст из файла (страница 82)
На других примерах мы уже убедились в том, что пути биосинтеза н расщепле. ння тех нлн иных соединений неидентичны. Точно так же неидентичны онн для аминокислот и нуклеотидов. Кроме того, и в этом случае биосннтегнческне и катаболическне пути регулируются независимо друг от друга. 22.1. Некоторые аминокислоты должны поступать и организм с пищей Разные виды живых организмов сильно различаются по своей способности синтезировать 20 различных аминокислот. Различаются онн также и по способности использовать те илн иные формы азота в качестве предшественников амнногрупп. Человек н белая крыса, например, могут синтезировать только 10 нз а) аминокислот, необходимых для биосинтеза белков (табл.
22-1). Этн 10 аминокислот называются заменимыми; организм синтезирует их сам из аммиака и различных источников углерода. Другие 10 аминокислот должны поступать в организм с пищей; нх называют незаменимыми. Высшие растения оснащены в этом смысле лучше: они могут синтезировать все аминокислоты, необходимые им для синтеза белка. Более того, они могут использовать в качестве предшественников амнногрупп не только аммиак, ЧАСТЬ П. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ Таблица 22.Е Заменимые и незаменимые аминокислоты длв человека и белой крысы Неэкменнмые " Некем»немой аминокислотой кргннвн квкке»ск толька лвк молодых, ркстуооо» животных.
но и ннтраты. Очень сильно различаются по своей способности синтезировать аминокислоты микроорганизмы. Еусйелсл)а сей, например, синтезирует из простых предшественников все аминокислоты, необходимые ей для синтеза белка, а молочнокислые бактерии неспособны к зтому и некоторые аминокислоты должны получать в готовом виде, из среды. 22.2. К глутамвту, глутамину и пролнну ведет обпвй биосинтетический путь Вначале мы познакомимся с бносинтезом заменимых аминокислот, т.е. тех аминокислот, которые синтезируются в организме человека, белой крысы и других млекопитающих. В большинстве случаев предшественником углеродного скелета заменимой аминокислоты служит соответствующая а-кетокнслота, происходящая в конечном счете от того или нного промежуточного продукта цикла лимонной кислоты.
Аминогруппы поступают обычно от глутамата в реакциях трансаминнрования (разд. 19.Ц, каталнзируемых трансаминазами, у ко- Глутв мат Глутвмнн Пронин Аслвртат Аслврагяи Алании Гл»шин Серны Тнроэнн Цветени Изолейцнн Лейцнн Лизин Мнщ овин Феннлапвннн Треоннн Трнптофвн Валин Аргнннни Гнстнднн СОО С О СН, с-Кетогвуткрвт СОО Н» + НАПРИ + 1ЧН, Гкутвмвтдегкдроге неве СОО н,й — с — н Глутвмвт СН» АТР + НН»+ / Гвутвм»ы- АПР+Р,+Н СОО СОО ! н . ! н,н — с — н Н вЂ” Н СН» (1Н.
СН» СН» н» Пролив С .О ! Гкутвмвн Ркс. 22-1. Бвосннтек трек родственных вмннокнслот-п»уткмвтк, глугвмвнк н оролкна путь вревркн»еввк гвуткмвтк в сролнн нревсгвввен нк рн* 22-2 торых просгетнческой группой служит пиридоксальфосфат (разд. Ю.8). Биосинтетические пугн, ведущие к трем родственным аминокислотам— глутамату, глутамину и нролину (рис. 22-!), несложны и у всех форм жизни, по-видимому, одинаковы.
Глугамат образуется из аммиака и а-кетоглутаратв (промежуточного продукта цикла лимонной кислоты) под действием Ь-глутаматдегидрогеназы. В качестве источника восстановительных эквивалентов в глутаматдегидрогеназной реакции используется ХАРРН ХН л + а-Кетоглутарат + ХАРРН Ь-глутамат + ХАРР' + НхО.
Эта реакция имеет фундаментальное значение для биосинтеза всех аминокислот, ГЛ. 22. БИОСИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ И НУКЛЕОТИДОВ 655 потому что глутамат служит при биосинтезе других аминокислот донором аминогрупп в реакциях трансаминирования, 1:глутаматдепщрогеназа локализована в матриксе митохондрий. Глутамин образуется из глутамата в реакции. катализнруемой глуталгинсинглен!азой Глутамат + ХНе + АТР— — Глутамин + А)ЗР + Р; + Н+. Напомним. что промежуточнь!м продуктом этой реакции, протекающей в два СОО° ! н„н — с — н Глутаыат снз ! СН, СООАТР * Н' т НАПРН;~ АПР ь НАПР' - Р 1 1 СОО- 1 1 н,н — с — н 1 СН, г -Полуальле 1 1 =О 1 ! 1 н ! 1 Н„О «г~ Снонтлнно 1 ! СОО 1 ,! н 1 ,, '.С.
Ьг-Пиррова!и 1 Н вЂ” Н СНг 6-карбоксилат ! )! 1 нс сн, 1 ! Н е НАПРН- ! 1 ПНРРолинкврбоксиллз ! ! у!Аррь '~ рвз!уктаза 1 1 СОО- 1 ! н ! Пролин с 1 н — н сн, - — — — — — н,с — сн, Рис. 22-2. Биосинтез ь-пролила. Все пять угле- ролныя атомов пролина нроисяоплт из глута- миноюй киалоты. Пролил лействует как ал- лостерический иигибитор фермента, казализи- руюцнго первую реакцию на луги бносинтсза пропана. Зза регуляция па типу отрицательной обратной связи показана здесь крааной стрел- кой, а ингибируемкя реакция отмечена попереч- ной красной полосной. этапа, служит глуп!ал!нгг-54ос4йт !Разд. 19.12). Глутамат + + АТР Глутамил-5-фосфат + + АВР Глутамил-5-фосфат + + )ч)Н+ Глутамин + Р! + Н+ Суммарная реакция: Глугамат + + АТР + )ч)Не Глутамин + + АРР+ Р;+ Н+ Это тоже одна из важных центральных реакций в обмене аминокислот, потому что зто главный путь преврашення свободного аммиака, который, как известно, токснчен„в нетоксичный глутамин для переноса кровью (разд.
19.12). Глутаминсннтетаза —. аллостерический фермент. У Е. сей и других прокариот каталитическая активность глутамннсннтетазы регулируется несколькими метаболнтами, о чем мы еше будем говорить ниже. Пролив, представляющий собой циклическое производное глутамата, образуется„как показано на рис. 22-2. Сначала глутамат восстанавливается до соответсгвуюшего у-полуальдегида, а потом происходит замыкание кольца, сопровождающееся дальнейшим восстановлением, в результате чего и образуется пролин. 22.3. Алании, асцартат и аспараиш тоже образуются нз центральных метаболнтов У большинства организмов две заменимые аминокислоты-алании и аспа)ь пганг — образуются в результате трансамннирования соответственно из пирувата и оксалоацетата! Глутамат + Пнруват и-Кетоглутарат + Алании, Глугамат + Оксалоацетат и-Кетоглутарат + Аспартат. У многих бактерий аспартат служит непосредственным предшественником псле!Лагина в реакции, катализируемой ЧАСТЬ П.
БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ Аспврпгнн Рнбоэв аснарагингинтетазой (эта реакция аналопячна глутаминсннтетазной); Аспартат + ХН; + + АТР Аспарагин + АРР + +Р,+ Н.. Однако в организме млекопитающих существует другой путь для синтеза аспарагнна: в этом случае при помощи А ТР- зависимой аспарагингинтгтазы на ()-карбоксильную группу аспартата переносится амндная аминогруппа глутамнна (рис.
22-3) Глутамин + Аспартат + АТР + + НхО -+ Глутамат + Аспарагин + + АМР + РР;. -ООС вЂ” СН вЂ” СН,— СОО Аспартвт нн. -ООС вЂ” СН вЂ” СН,— СН,— С=О Глутвмнн Ннз в)тйк АТР Аспарвгннсвнтнгнэа АМР + РР, (АТЕЪ знвнснмня) -ООС вЂ” Сн — ГНз — С.=О ) ганя -ООС вЂ” СН вЂ” СН,— СН,— СОО Глутвмнт тнн* Ряс 22-2. Обужэовяяне яспярхгияя нз яспвртх гв в мякотных тспях.
У многих бв|сервй хспярмнн образуется другим путам (см. текст) 22А. Тнрозии образуетси из незаменимой аминожислоты феиилалаиипа Тирозин — заменимая аминокислота, но у животных он образуется из незаменимой аминокислоты фенилаланина путем гидроксилирования фенильной группы в положении 4; эта реакция катал изируется фенилапанин-4-моноокснгеназой, которая принимает участие также и в расщеплении фенилаланнна (разд. !9.5). В качестве ковосстановнтеля молекулы кислорода в этой реакции используется ХА1)РН; напомним, что фенилаланнн-4-монооксигеназа принадлежит к монооксигена там„или аксидазам со смгиганной фунниией (разд.
17.25). Реакция описывается следующим уравнениелт: г)геннлаланин + )ч)АРРН + Н' + Ох — Тирозин + )ь)А)УР+ + + НО. 22.5. Цис гвин образуетси нз двух других аминокислот- метнонина и серинн У млекопитающих цистеин образуется из незаменимой аминокислоты метионина и заменимой аминокислоты серина. Метионин поставляет для синтеза цистеина атом серы, а серии -углеродный скелет. В первой реакции этого бносинтетического пути метионин взаимодействует с АТР и превращается в б-адгнозилметионин (рнс. 22-4) 1:метионин + АТР + НхО— — 5-аденозилметионин + РРэ + Р;.
Аденозильная группа может рассматриваться как переносчик молекулы метнонина. В этой форме метильная группа метионина обладает нысокой реакционной способностью н может быть перенесена на любой из многих различных акцепторов метипьных групп, после чего остает- ф~";".)~4Н' Айеннн сн Иетнсннн ОН ОН Ряс. 22-4. Структура а-вдспознлметяовння. В этом прохзволвом метяонння стабильный атом серы, учзствуюоьяй в образовании тпо- эфирной связи, лряобретяет высокую рсякцвон- ную способность н может легко передавать метявьвую группу рхэяхчным якцепторвм.
657 ГЛ. 22 БИОСИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ И НУКЛЕОТИДОВ тильных групп в ходе преврыцения фосфатидилэтанолами на в фасфатндилхолин. Образовавшийся после отщепления метильной группы Б-аденозилгомонистеин подвергается дальнейшим превращениям, в результате которых в конечном счете образуется цисизеин 1рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
