Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 38
Текст из файла (страница 38)
4.6. ЛИГАЗЫ (СИНТКТАЗЫ) Шестой класс составляют ферменты, катализирующие реакции конденсации нли присоединения, сопряженные с гидролизом одной из пирофосфатных связей в молекуле АТФ или ГТФ. Эти ферменты получили общее название сиптетаз нли лщаэ. В качестве примера может служить группа ферментов, называемых алеенеоаиил- г НО О ОН НО РО ОН 'О,РО 0 ОН ОН НО ОН тпРНК-сингпеглаэажи. Эти ферменты катялпзируют реакцию конденсации амине кислоты, приводящую к присоединению ее в виде аминоацнльного остатка по какой-либо из гндроксигрупп 3 -концевого аденоэипа одной зцш носколькпх транспортных РНК (тРНК), специфичных к этой аминокислоте.
Следует сразу я;е подчеркнуть, что специфичность тРНК к определенной аминокислоте не связана с каким-либо повышенным сродством к этой аминокислоте, а обусловлена исключительно свойствами фермента, катзлизирующего эту реакцию. Каждая амнноацнл"гРНК-синтетаза обладает сродством, с одной стороны, к определенной аминокислоте, а с другой стороны — к одной пли нескольким опредеченшяи тРНК. Записывая тРНК в виде сККА~ — ОП, где ОН вЂ” реагирующая гидроксигруппа, а индекс ~ соотносит тРНК к мй о-аминокислоте ЯПзСПК,СОО, можно стехн- ометрическое уравнение реакции, катализируемой аминоайил-тРНК-сннтетазой, записать в виде ЯМА 0-401 + %1;,СПК,СОО + РРР-А~)о сКХА р ОСОСПК'ХПз + Р— Ас1о + 1'Р, (17.41 В результате таких реакций, происходящих с, каждой из 20 аминокислот, входящих в состав белков, аминокислоты оказываются рассортированными пэ соответствующим тРПК.
Это имеет кардинальное значение для последуюпгего отбора аминокислот при биосиптезе белка на рибосомах, поскольку кодоны, расположенные вдоль Пнформационной !'НК и програмлш!зующие последовательность присоединения аминокислот к растущей полипептндной цепи, опоз ют не аминокислотные остатки, а связанные с ними тРПК.
Подробнее этот воп рассматривается в А 5.6. Систематическое название ферментов шестого класса образуется либо пз названия продукта реакции в сочетании со словом сиятсгяиэя, либо из названий соединлемых субстратов в сочетании со словом лшяза. В скобках указывается продукт, который образуется в результате сопряженного гидролпза АТФ иля ГТФ. Например, амииоацил-т!эНК-снптетаза, катализирующая реакцшо (!УА!), для случая К, = П (т. е. когда речь идет о глпцппе) называется глицпл-тРПК синтетаза или глицнн: тРПК лигаза (образующая АМФ). Разделение на подклассы связано с тнпом образуемой связи. К подклассу 6.1 относят ферменты, катализирующие образование связей С-О (в тои числе ампноацил-тРНК синтетазы), к подклассу 6.2 — образование связей С вЂ” 5, к подклассу 6.3 — связей С вЂ” Х, к подклассу 6.4 — связей С вЂ” С и к подклассу 6.5 — связей !'-О.
Подкласс 6.2 представлен в первую очередь ферментами, катализирующнмн образование тиоэфиров карбоновых кислот с коферментом А. Так, окислптельная деструкция жирных кислот, образующихся из жиров н других лшшдов, начинается с превращения пх в ацилкск)юрмецт 1 по нсакннн КСОО + СоА — ЯН+ РРР— Або СоА — 8СОК ' Р— Або(АМФ) + РР, (!у.42) катзлизируомой апилхофергяент А сиятетаэой (образуюпзей АМФ). Ферменты подкласса 6 3 катзщпзпруют многочисленные реакции введения азотсодержащих групп в органические соединения. Примером моясет слузкпть фермент УТФ: а ижиал лвшза, каталпзируюпгая превращение уряцила в цптозяя в составе.
уридпн-5'-трпфосфата — главный путь образования цптндпловых пук леотидов (см. А' 9.6): РРР-йг)э l рр! й)П ферменты подкласса 6,4 каталнзируют в основном присоединение СОз к угле- родному скелету. К их числу, в частности, относятся яируаашхарбохсилаэа, при участии которой происходит превращение пирувата в оксалоацетат: СОз + СПзСОСОО + РРР— Або ~ ООССПзСОСОО + РР— Або + ПРОЗ (1Ч.44) ферменты, катализирующие реакции карбоксилироваиия, содержат в качестве кофактора биопзнн (80), который связан своей карбоксильной группой с я-ами- ногруппой остатка лизина апофермента: н г~и~ 5 !СНз)з СОО Виотин является промежуточным переносчиком СОз, прнсоедшмш его по имидно- му атому азота: со; ггг-хая О оос К (снз) -сонн(снз) — апое + РР— Або + нроз Примером фермента подкласса 6.5.
может служить РНК-лигаза, образующаяся в клетках Е. со!1, инфицированных бактериофагом Т4, дНК которого ~одержит генетическую программу для синтеза этого фермента. Этот фермент катализирует образовюше фосфодпэфирной связи не>яду рпбоолпгонуклеотидомдонором, имеющим па 5 '-конце остаток фосфорной кислоты, и рибоолигонук леотидом-акцептором, имеющим па 3'-конце свободную Зг-гндроксиг)эуппу. О НН НН 5 (сн,);-сонн!снз) — аРое Йнз "Н + рр-дао+НРО'- !Ж43) Н чо !гХ<...!гХьОН + рХ,м<," рйи+ 1'РР— А<!о ~ РХ< ..РХа!гХа г " РХа + Р— Л<!о + РР !1Ч.45 Е-СНгΠ— Р— А<!о + рХ,„п..рХа — л л Е СНгОН + РХ ь. рХ 81 0 МНг СНЙ<СО-0 — Р-< ОН Н сокращенной символике, обозначая произвольный остаток нуклеозида как можно записать общее уравнение реакции, каталпзируемой Р!!1<-лл<газой, в ви Фермент довольно широко применяется для синтеза олигорпбопу<ы<еотидов.
Все лигазы катализируют реакции, идущие с участием трех субстрато дающие три продукта. Во всех изученных случаях проце<с идсг через две и три стадии, причем первые не требуют участия всех трех субстратов. и поэтом могут изучаться и осуществляться в упрощенной системе. Во всех случаях спите продукта и гидролиз АТФ проходят сопрялкепно через некоторый общий промс.
жуточный продукт. Так, аминоацилирование тРПК начинается с реакции образования смешаппог ангидрида аминокислоты и адениловой кислоты — ажиноапаладсг<алати: 0 0 0 МН,СНЯССОО + -0-Р-О-Р-Π— Р-0 0 А<!е + й Н -о 4 Н ОН Последний образуется в виде очень прочного комплекса с фермептол< и в раст ре не накапливается, оставаясь в стехпометрпческом количестве по отношеншо к ферменту. Его образованпе может быть легко зарегпстрп!гопаке, если добавить в систему 1лгР1 пирофосфат. В результате обратимого характера процесса в системе начнется накопление меченого [ггР] АТ<", т. е. обмен гг!' мегкду АТФ и ппрофас фатом, причем этот обмен пабл<одзпгся только в присутствии соответству<о<аев ферменту аминокислоты Если в систел<е находится снецпфпчная к ферменту, а тел< самыл< к аминокислоте, транспортная РНК, происходит вторая стадия — перенос амипоацпльпогс остатка с аминоациладенилата па тР11К: + ! О 0 Абе МНз СНП<СО-0 — Р— 0-~ >~ 'ч/ + ЕЙМА<< ОН 0 ОН ОН 0 — сймА' -дсоснй!Нн, + -о-а-о <й + Н 0 А<!е 0 ОН ОН РНК-лнлаэа катализирует трехстадийный процесс.
На первой. стадии АТФ гагирует с ферментом, фосфорилируя гидроксигруппу остатка серина в ктивном центре: Е-СН ОН + РРР-А<)~ Е-ч Н~О-Р-Або + РР, На этой стадии не УчаствУют ни доноР, ни акцептоР. На втоРой стадии пРоисхо- днт взаимодействие аденилового производного фермента с донором с образова- нием смешанного ангидрида донора и АМФ: Наконец, на третьей стадии происходит взаимодействие промежуточного пирофос- фата с акцептором: рхан РХ„ РХн„рХа-ОН+ ~ — л рХь..рХ„РХ„М...РХа+ Р-А<)о !.р А Как и в случае амнноацил гРНК-синтетаз, в отсутствие остальных субстратов фермент осуществляет только один цикл каталитического превращения в аденилнрованный фермент, Лишь после добавления донора процесс входит в каталитический режим — начинается каталитическое накопление производного (81).
4.Ч, КОФАКТОРЫ, КОФ1.РМЕНТЫ И ВИТАМИНЫ В предшествующих параграфах этой главы фигурировало значительное число сложных органических < оединений — коферментов и кофакторов ферментов. Еносинтез каждого из них из простых исходных веществ проходит через значительное число стадий и требует наличия соответствующей системы специальных ферментов. Растения и большая часть микроорганизмов, получающих из окружа<о<пей ~репы ограниченный набор исходных соединений, должны располагать этими системами.
Для животных, в особенности высших, которые получают большой "абор веществ, необходимых в качестве строительных элементов и энергетических Ресурсов, в виде растительной или животной пищи, наличие многих из систем бвосинтеза кофакторов и коферментов является ненужным излишеством. 1!ибо 'ами кофакторы и коферменты, либо их близкие предшественники могут быть "олучены вместе с продуктал<и питания. Это означает, что вместе с основными "оппонентами — белками, жирами, углеродами — в продуктах питания животного должны присутствовать в очень небольших количествах, измеряемых миллиграм"ами или даже долями миллиграммов, все те коферменты и кофакторы, пути синтеза которых у данного вида животных отсутствуют, или вещества, легко их образующие.
Речь идет именно о крайне малых количествах, поскольку, поступив в организм, эти соединения работают циклически и пополнение их запаса нужно Вещества, являющиеся обязательными компоиентачи пищи высших животн и человека, но необходимые в очень малых количествах, называют опта иииа.ии, Следует подчеркнуть, что витамин — это не химическое н пе биохимическое понятие, оно имеет чисто физиологический смысл. Необходимость во многих витаминах обусловлена их участиел> в формировании циклически работающих сложных органических молекул, в первую очередь кофакторов и коферментов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
