В. Эллиот, Д. Эллиот - Биохимия и молекулярная биология (1128701), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Лпезат зто ОН СОГ>, оксалильная группа (ацильный осттпок |цавслсвой кислоып ззо ООС вЂ” ГЗ--, а оксалоацезат иьзеет стрултуру: О „Г--ГОО Цикл завершился, а ацезильиый остаток исчез '!с- асимметричной молекулы нзоцгпрата. Механизм реакперь перейдем к более полробиому рассмотрению хи- ции заключаезся в олиовремениой обратимой дегидрамических преврашеиий всех вешес~в, участвующих зации цитрага и изоцитрата вобший лая пих продукг— в цикле.
г(пг-акииипа~ (акопитовую кислоту впервые иашли в растеииях рода Аголйвв~). Механизмы реакций цикла лимонной кислоты Н вЂ” С вЂ” ОН з Н вЂ” С л Н вЂ” С вЂ” Н Н,О Н вЂ” С Для удобс|ва пи реакции можно разби т ь иа три ~ руппы: ! ) сии гез цитрага — реакция, благодаря кспорой в цикл вволится ацетильиая группа; 2) превраьцеиие циз раза Обе реакции катализируез фермеит акоиитаза.
'.Эпз (С ь) в еокегшлузараз (С',); 3) прсврашеиия С'з-соедзп1е- иазваиис лань традиции, поскольку фермсиюы ~тоггз иий — сукцииата в оксалоацезсо класса принято ив1ывазь г)еепдрглвгскс1лз !!рочежугояныхг пролук~оьг окисления изопицгата является оксалосукпинат, который, как и все р-кстокислогы (кезгзгрх1зпа здесь в р-г~оложег~и|г по отнгноеникг к центральному карбоксилуй нестабилен и легко теряет карбоксильнузо грузшу в виде б Оп Дскарбоксилирование происхолгн на поверхности изопгпраздег илрогеназы с образованием гх-кетгнлузарата гс,'ь Четырехуглеродные кислоты гт-Кезгнлутараг являезся анало~охг нирувата, и оба зти соединения имеют общую форчулуз Сопряжение гидролиза сукцинил-СоА с синтезом з.яТР Сучлгарное уравнение для сопряженных реакций выг- лялгп гак: Сукцинил — СоА + СААР + Р, — Сукцинаг + СТР + СоА зН Лтг"-- -2,9 кдж моль ' гг"ерьзенз, казализирукзщий зту реакцию, называется сукцинизз-СоА-синтез аза (и здесь гю номенклатурныч соображениям фермент назван но обратной реакции, которая в клетке не протекаегй У растений, в опти ьне от Подчеркнем, что закая комбинация глух реакций не отражает истинного механизма процесса, но зато позволяет разобраз ься, откуда бере>ся нслосгаюцшя молекул» воды.
Превращение сукцината в оксалоацетат На первом папе ззого превращения РАГ)-соз>ежа>ци» фермен> сукцинагде>идро>еназа окисляез сукцина> ло фул>врата. Ого окисление сопровожлается озщепленнсм лвух а>омов волорола. пло ящо>р>оничная реакция(Л(>т>х- >з9,7кдж моль >), и сама по себе она бы не протекала Однако обраюваннс оксалоацстата зал>ыкаез цикл. и пельше слслует первая из рассмозренных нами реакций - превращение оксалоацетата я ц>п рат. '.
)го очень зкзо зргон ичный процессс, вся еле > вне чего концентрации оксалоаце > ата мала Равновесие реакции Ма»аз н> Оксалоацезаз смещается в сторону образования оксалоацетата. Иными словами, реальная величина ЛС горан>о меньше, чел> станларгная ЛГт'"', блш оларя >ему малат окисляется. Полностью цикл лимонной кислоты прелставлсн на рис. Х.) 3 Н вЂ” С вЂ” Н >Н СН ,З>Гзсе> гзззгз>)ьтзяьзззааке об~»я>е„иагзгзазае>еыие НН НН ( о 5 (СНг)х С ( лг 0 С О НО Ьигг~ии ~: АТР 0 1 АОР о 0 — С вЂ” И МН на первых двух зтапах резулыат весьма скрол~ен: все~о 2 молекулы ЛТР на ) молекулу глюкозы образуется в процессе ~ликолиза и столько же в цикле лимонной кислоты(сучезох1 нгергетической зквивален1нос~иС)ТР и ЛТР); еьпе овна молекула ЛТР образуе гся, если источником глюкозы служит гликогсн.
Весьма важно, ч ю большая часгь знер~ ии после первых двух панов запасае ~ ся в ниде (О молекул Ь)ЛОЫ (две из гликолиза, две из пируватдегилрогеназной реакции и юесть из никла лимонной кислоты) и 2 молекул РЛ(Уг(„(из никла лимонной кислоты). Следует помюпь, что из глкзкозы образуется 2 молекулы пирувата, которые обеспечивают 2 оборспа цикла. переносчика цени и рс' после переда'<и цзекзрона последующслзу. Свойсгва самой молекулы зема зависяз от белка, к козоролзу он присоединен. Кроме того, темы в разных цизохромах могут от лича~ ься сз роением бок«вЂ” вых Пзуни и способом прикрепления к ацобелку.
По ному нет никакого нротинорсчия в том, что цизохроьзы озличаются релокс-иозенциалами. хозя у них всех иросзезические з руины цоч ш одинаковы. К дру~ олзу тину негемовы х желе зосолержа щи «переносчиков злекзронов озносязся белки, в козорых атомы железа связаны с сульфгидрильными группами остатков цистеина белка, а также с сульфидными анионами, «юразуя железо-серные комилексы, илн цеизры Про- (флавинаденин-моноцуклеоти;ц — соелиненис. которое цредставляег собой флавиновую половззз~у молекулы РЛГ) (см. с. 101). РЛ1Л( переносит злсктроны оз )ЧАГ)11 на железо-серн«не ценз ры. Единсз венныи небелковыи переносчик злеюгронов— убихинои (рис. )(.17), названный гак гютому, что, с одной сгороиы, он хинон.
а с гзруз он встречается повсеместно(англ, и/ланг(оиь вездесущий) С'окращенгзое~о о«гюзначакзз Г'оГ), П(.) или просто () Г)се железо-серные цен.гры оздантг злекзроны убихинону Убнхннон при воссз ановленни нриобретаез не ттьзько злскгроньц но и протоны. При одно нщкгронном восстановлении он вревранзается в семихинон (органи- Важный момент заключается в том, тоэ один из цигохромов - цитохром г (небольшои водорастворнмый белок с молекулярной массой - !2,б кз!а.
солержащий чугь больше !00 аминокислозных ошагков), непрочно связан с внешней поверхностью внузренней мнгохондриальной мембраны и легко покидаез се. Все друэне белковые переносчики — ингегральные белки, занил~акгнгие в мембране строго фиксированное положение и орнегпированные определенным образом. Расположение переносчиков электронов В главе 7 ~ оворилось о ре,юкс-погенцналвх акцешоров однако их можно с~ру|шировазь в чегыре комплекса, которые встроены во вн)тренггвэю мигохондриальнук1 мембрану (рис. ((.19). Между комплексами злектроны псремещанзгся вмесге с подвижными переносчиками: убихиьюном и цигохромом с.
Убихипон получает злектроны ог комплексов ! и П и персдас1 их комплексу П!. Ци гохром с служи г посредником между ком1глексалги 111 и (М Колшлекс 1 переносит электроны от )чЛВ(1 на (); комплекс П от сукцина~а через ГЛ!З!1, на О; комплекс РП использует (,зн„для восстановления цитохрома г, а комплекс 1Ъ' передает электроны с цитохрома г на кислоршг. Комплексы 1, П! и (Ъ' на гглвают соогветс твенно НЛ!)Н-('гяэ-реззултазой, ( 'о(11!,-цитохром с-ре- Комплекс !Ъ'-. циголромоксидаза — сосзоггг из нескольких белков, Он получает злсктроны от цитохрома г с внешней сгоропы внутренней мизохондриальной мембраны. Иа пути к кислороду зтн злекзроны проходя г через цн гохромь1 а и ин содержащие атомы меди, которые поочередно перелопа ~ а сосзояния О ц' и й цз'.
Цгн тохромоксидаза осуществляег восстановление свободного кислорода; Оз з че З 4Н' ° 2НзО. Позже ~сьг. |лаву 17) мы объяснилз, почему так важно, ггогбы цнгохромоксилаза передала кислороду все четыре злекгрона, необходимые для его восстановления знерыш для совершения рабогы служат градиенты. Так. перепад уровня воды приводит в действие турбогенераторы гидростанций, разнипа атмосферного давления порожлает воздушный позок. засгавляюшиг1 рабозап, ветряные мельницы, и з. л. Химические градиенты не могут быть исключением Молекулы движутся по концентрационному градиенту [от высокой концентрации к низкой), и если на их пути размесз изь поллолящее устройство, цоз поток можно ис~юльзоватз, для выполнения полезной рагнззы.
Исходя из своей конце~зции, Митчелл пришел к нывогзу, чцз для сопряжения гранспорта злеьчронов с синтезом ЛТР необходимо выполнение зрех условий. 4Н' 2с 2Н с одного тема, вхоляшем«в состав ци«охрома («, переЦнтозоль Цитожром с ходят на другой тел«, связанный с тем же оелком, но обладающий большим редокс-потенциалом (илш что ю же самое, меньшей энергией).
Этот перенос зквивален'«ен переходу электронов на другун«, обрац«енную к матриьсу сторону мембраны. Здесь они расходую гся иа восстановление() в ()Н„при этом атомы водорода в виде протонов извлекаются из л«атрикса. Далее ОН, возвращается к внешней стороне мембраны, цикл замыкается, и эта ккарусельв «'отова к очередному оборо«у. (Для простоты 2Н' ° и ясное~и на рис. 8.22 показано, будзо каждая из и юбМатр««кс раженных молекул послеловательно об«е«ает цикл, подобно лезалн, движущейся по ашол«азической линни Рнс«И,Ц«(;о)««йвж(еннб пеРен(да ще«ктилндвчеоез«««ы«атез«~-, .'вт:-,;"."" с--«~,"«л:";;:::;"., '," -'-';"; '";, ««««;:.',з!)о,улх':"«:.-сс« , "«З '!,":"«:.-сс« , "«З '!,":"«:- ":" «,' л,"Н кос'«Н"' Как поток протонов может привести к синтезу АТР? ! рибоаидныс аыросты Е, а пробирке обладаюз АТРазной ахгианостьнз (г идролизукгг АТР до АД!' и Р,й но а митохонлриях они осуществляют обратную реакцию си|не ~ггрукзт АТР.
Вопрос заклк1часзся а 1ом, как ноток протоноа;гслает аозможной реакцию А!)Р ~ Р,ч А!Р ~ !!,О? Наиболее примечательная особенность синтеза АТР митоходриальной синз агой Г, состои г в ~ом, чго нс уз!алась обнаружить никаких признаков промежугочных продукгон. а которых А!)Р или фосфаг были бы кона- сушестауют благодаря созданию градиента р!! н наря- да через липидный бислой мембраны. Воистину, тю одна из самых великих и замечательных концепции а биологии! Транспорт АОР в митохондрии и АТР из митохондрий В большинсгас зукариотичсских клсьок синтез основного количсстаа А!'Р происходит внутри митохондрий. но основные потребители АТР расположены анс ее.
С'ледоаатсльггоз, должны сущестноаагь механизмы. обеспсчиааюгцие пос~уплсние А!)Р и фосфспа а матрикс митохондрий и иыаелсние АТР из него нару- гразиснтохг К их числу: например,огносизся.гранслоказа, обсспсчивакацая поступление в липохондрин фосфгца, нсобхолимого л ~я синтеза Л'!'Р (см рнс. )Г.24). Баланс между синтезом АТР и транспортом электронов Если похолим, и ~ попущения, что ЛОР н фосфаг уже гзаходя~ся в магриксс, то каждой си ззезировагзыой моюкулс ЛТР соотвезствуст нрохожленис через синтазу 3 протонов ЛГ)Р-Л! Р-обмен в чистом внле созлас~ на мембране злсктричсский пгпенциан поскольку заряды у пих молекул огличаю1ся на единицу Чтобы такои обмен стал глекгронсйзральным, в митохонлрию долж- глкжозы огбргзгу~гзтся молекулы ацетгьнСоЛ, гапускающие лва оборота цикла).
))гак, в процессе субсграы ного фосфорилироваиия синге щруюзся все~о 4 молекулы Л!Р, а все осз альнь с образуюгся в митохонлрнях с учасз нем цепи переноса |лсктронов. При гликоли ~с н цицнщазмс образуешься ~акжс 2 молскулгя НЛВН па 1 молекулу ~гпокозы. )!л окисление увеличит выход Л!'Р на 3 5 молекул в цгвисихгости от типа используемого челноки Кроме .нно, в расчезс на ! молекулу глкзкопя пируваызе~ гцгргченаза прои щогви 2 молекулы ".чЛВН, а цикл лимонной кислоты 6 хюлскулх)Л)3)! )!х окисление прнволн~ к снгысзу 20 молекул ЛТ!' Елцс 3 молекулы ЛТР образуются га счет окис- ) вели чиваннцне протон нукг проницаемость липндных бислоен (салгос популярное из них 2,4-динитрофенол).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
