Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 94
Текст из файла (страница 94)
Эти соединения получаются при взаимодействии фосфатов моносахаридов с соответ- ствующими нуклеозидтрифосфатами, например НО н о НО он Л/ '+ г~ г ОРО,' Н н он н где Х = огг), Або или Ово; Н = ога, Аде илн Ова. Эти процессы катализируются соответствующими нуклеотидилтрансферазами; в случае процессов (1Х.13) соответственно глюкоза-1-фосфат уридилилгпраисфераэай, глюкоза-1-фасфат адгнилилтрансфераэой и глюкоэо-1-фасфат гуаиилилтрапсфераэай. Нуклеозиддифосфатсахара (НДФ-сахара) являются донорами гликозильных остатков при биосиптезе олиго- н полисахарндов. Например, сахароза (126)— основной компонент тростникового и свекловичного сахара — образуется прн взаимодействии УДФ-глюкозы с фруктовой, катализируемом сакараэасинтаэай: сн,он НО С=О и + но-с-н Н О-РР-пга ! н-с-он Н НО НО но О ОН Н + РР Пей (И, й1 он он н-с-он СН,ОН НО н он л-/ НО НО он + он ОН он н + РР-х Шгу) (здесь Х = Огд, Адо).
По аналогичной схеме, но с образованием (1-глггкозггдггых свяаей происходит образование целлюлозы из ГДФ-целлголозы, каталпзируемое цсллгалоэосиггтаэай (образующей ГДФ). Нетрудно убедиться, что в расчете на одну образовавшуюся гликозидную связь расходуется одна пирофосфатная связь в молекуле АТФ. Действительно, после прохождения реакции гликознлирования нуклеотидньпй остаток освобождается в виде нуклеозиддифосфата.
Для его превращения в нуклеозидтрифосфат с целью повторного использования в реакции (11.13) необходим перенос на пего одного фосфата по реакции 375 , УДФ-глюкоза служит донором глпкозильпых остатков и прн синтезе полнсахарида гликогена, катализируемом глнкогенсиптазой. Аналопгчно протекает и синтез крахмала, однако мономеролг в этом случае может слугкпть АДФ-глюкоза, а фермент, катализирующий это превращение, называгот к1гакжалсигггпаэай. Обпсее уравнение биосинтеза линейной цепи этих двух полнсахаридов записывается в виде СОО + нбч2 0-Р -пса + 2нАО н т 2н (сг22)л но ОН + нала 'е 0 РР 0"а + 2НАО+ Нга ОН он 9.2.
БИОСТ!!ТВЗ ЖИ!'!!!г!Х КИСЛОТ И ФОСа»ОЛИПИ)(ОВ РР-Ора + РРР-АгЛΠ— РРР— йга +.РР-Або или аналогичной реакции для друпт нуклеотпдов. Встраиванию гликозильны остатков в олиго- и полпсахарпды предшествует большое число их превращений в составе нуклеозиддпс)юсфатсахаров, что является важной чертой бпосиптеза сахаров. Так, уже говорилось, что урпдпиднфосфатг«пакта»а образуется нрс имущественна путелг эшгмеризацпгг в положешш 4 в урггдипднфосфатглюкозе (слг. 2 4.5). Образовавшаяся УДФ-галактоза далее используется в синтезе содержащих остатки гаиактозы олпго- и полпсахарпдов. Например, синтез молочного сахара лактозы, катализируемый локтозосинтазой, протекает по реакции но НО НО но сайа) ~он он рр + '" ' он он ан + рр н~! — ~ -пса Н Н он В качестве примера болеа сложного п!кчгращеппя, иратектошого с нуггшеозид дифосфатсахарамп, можно привести биосинтез УДФ-иду!юпггга, приппмагащего участие в образовании полисахарида соедггпитсльпой ткагш дерматансульфата (см.
2 2.2). На первой стадии УДФ-глюко»а преврагцнется и )ггВ1»-глгокуроггат по реакции катализируемой УДал-г»ггокоза демгдрогеяазой. Затолг происходит эпнмеризацггя положении 5 УДФ-глюкуроната, в !»езультате чего последний превращается УДФ-Е-идуранатг 00 00 -РР-пса Н " РР-Оса н н н уял-л нлгм ° Процесс катализируется УДФ-глгоку!гоггаггл 5, -эякеге!га»огп Существует два основных путгг биосинтеза лииидов.
!!орвый путь основан н синтезе жирных кислот из ацетнлкоферлгепта А с дальпейкпгм превращением их жиры, воска, фосфалппиды и некоторые друпге более спецпализировипгые бн 376 логически активные вещества, например в простаглапдпны. Второй путь нмеат в своей основе синтез изопентенильпых производных, пз которых образуются лшогочисленные соединения с разветвленной цепью и циклические структуры, в том числе различные терпепы и стерапды. Этот путь рассматривается в следующем параграфе. Биосинтез жирных кислот в главпьгх своих чертах представляет собой обрщцение пути окислительиой деструкции жггрных кислот, описанной в 2 8.3.
Он приводит к кислотам, содергхащпм четное число углеродных атомов. У эукариот ацетилкофермент А преимущественно образуется в лштохопдриальпом лгатриксе, в то время как биосинтез жирных кислот проходит в пгпоплазлге, !!оэтолгу необходим транспорт актнвпрованпых ацетгиьпых остатков через мптохоидриальпые мембраны. Для самого ацетилкофермепта А эти мелгбрапы непроницаемы. Поэтому транспорт проходит с помощью вспомогательного переносчика, роль которого играет уже описанный в 2 8.3 карнптпп Как в матрнксе, так и в цитоплазме осуществляется перенос ацегильного остатка лгежду коферлгентолг А и карнитипом, протекающий по уравнению (2111.33) и катацизпруемый специальным ферментом карнития ацегпилшрансферазой.
В отличие от окислительиой деструкции, которая происходит с ацнльиыми остатками, связанными с коферлгепталг А, сборка ацпльпых остатков происходит на специальном небольшом белке, называемым ации-иереиосллции ое»гок, который в дальнейшем обозначается как АСР (асу! сагг!сг Ргаьсгв) или АСР— Я!. Его функциональной группой, как и в случае кофсрлгепта А, является 88-г!»угггга фосфоггангпогггегггга о нс он ! -О-Р-О-СН -С-СН-СО-ННСН СН СО-ННСН СН 8Н ! ! 2 2 2 2 О Н»С связанного с белком фосфоэфирной евнзью через гн,цюнснгруппу сершга. После образования в цитоплазме ацазчглкоформента А часть ацетпльных остатков пере- носится на АСР по реакции СОА-8СОСН»+ АСР-8Н СОА-8Н+ АСР-8СОСН 2 каталнзируемой АСР-ацетилпграисферазой.
Параллельно с этим ггболгсходггт карбоксилированне впетплкофермента Л по реакции СоА — 8СОСН + СО + РРР-Ас)о + Н О Щгй) СоА-8СОСН2СОО + РР-Ас(о + НРО4 приводящей к образовашпо малонгткоферлгента Л гг катагпгзпруемой ацеггаил-Сог! карбоксилазой. Образовавишйся малоинльный остаток закгко перепоситсл на ацил-переносящий белок чтт СоА-ЗСОСН СОО + АСР-ЗН СоАЗН + АСР-ЗСОСН СОО г И с помощью АСР-лтлппплгпггаисферпгм. Удлинение цепи па пшается с переноса ацс"гиена~ого фрагмента с 1СР-ЗСО на СИг-группу малоппгп,по~о фрагмента ЛС!' УСОВО С!Н! АСР— ЗСОСНгСОО + АСР ЗСОСНз АСР 5СОСН СОСН + СО з г !НС 221 АСР-5СОСНгСОСНз+МАВР Н АСР-ЗСОСН СНО!3СН + МАОР г 3 (1Н 2У) катализнруется З-кензппцил-ЛИР-редуктпгпй.
Вторая стадия АСР— ЗСОСНгСНОНСН АСР-ЗСОСН=СНСН + Н 0 г катализируется крпгппнил-8!СР-гид!гпгпаэпгг. Цикл завершается процессом (12.24! который осуществляется с помощью фермента у-кеп~пацпл-г!Ор-спппгаэм и сопровождается выделением СОг. Этот >ке фермент на нослгдуюпшх стадиях роста цени катализирует перенос более дяпппых ацпльных остатков на Сйг-группу метнлмалонил-АСР. Последующие стадии цикла удлинения углеродной цспп представляют собой обращение соответствугопоех реакций, происходящих прп окислпгелыюй деградации, — восстановление 3-кегогрунпы до Зыэгд!гоксигруппы, депгдратацпя СНг-СИОН-фрагмента с образованием фрагмента Сйзг(3 и восстюювлепне его до СНг — СНг.
Первая стадия Во-первых, на всем протяжении роста н восстановления углеродной цепи она связана с ацил-переносящим белком, а не с коферментом А. Во-вторых, удлинение углеродной цепи происходит с участием малонил-АСР, на образование которого расходуется одна макроэргическая связь в молекуле АТФ. При окислительной деструкции перенос 3-кетоацильного остатка на ВН-группу кофермента А происходит непосредственно, без какой-либо реакции, способствующей образованию АТФ.
В третьих, в качестве восстановителя кетогруппы до гидроксигруппы функционирует ХЛОР Н, в то время как окисление 3-гидроксиацилкофермента А до 3-кетоацилкофермента А проходит с помощью НАО'. В-четвертых, восстановление СН=-СН-фрагмента до СНг-СНг происходит с помощью МАВР И, в то время как окисление СНг-СНг-группы до СН=-СИ в ацилкоферменте А происходит с использованием кофермента () в качестве подвижного акцептора электронов.
Последнее отличие вытекает непосредственно из рассмотрения окислптельно-восстановительных потенциалов соответствующих пар. Значение Ав' для пары МЛО'/МЛОН— 0,32 В показывает, что ни ХАО', ни МВР' не могут служить эффективными окислителями в реакции превращения бутирилкофермента А в кротоннлкофермент А, поскольку для последней пары Еп составляет 0,19 В.
Для этого превращения необходим более сильный окислитель, каковым является кофермент () (йв' = 0,10 В). Но по той же причине восстанавливающая способность НАОР.Н болев чем достаточна для превращения группы СН.=п'Н в СНг-СНг. На стадии (11.24) по мере удлинения углеродной цопп подключаются ферменты с изменяющейся специфичностью. Например, дегидратация фрагментов длиной 8 — 12 углеродных атомов катализнруегся главным образом 8-гидроксипитакпил-. АСР дегидратазпй. Общий 'баланс одного цикла можно записать в виде АСР-ЗСОСН"--СНСНз + МАВР Н + Н АСР ЗСОСНг — СНг — СНз+ МАВР катализируемым еипил-.4СР-Редукгпаэой.
По завершении этого первого цикла осуществляется перенос бутирильпого остатка на малонил-АСР АСР-ЗСОСН СОО + АСР-ЗСОСН СН СНз (1Х 281 АСР— ЗН + АСР 5СОСНгСОСНгСНгСНз и начинается новая серия реакций (П.23) — (1\.28), приводящая в итоге к восстановлению следующей 3-кетогруппы до Сйг-группы. Из приведенных реакций следует, что наряду с чертами сходства биосинтез жирных кислот имеет ряд существшинлх отличий от окнсгштельной деградации жирных кислот. 378 СоА-5СОСНз+АСР ЗСО(СНгСНг1л- СНз + 2МАОР'Н + РРР-Або (а:22) АСР-ЗСО(СНгСН 1„СНз+ Сод-ЗН'+ 2МАОР + РР-Або + НР04 С учетом биоэнергетпческой значимости КАОР Н (возлзомзность образования трех молекул АТФ при окислении в цепи переноса электронов) можно считать, что на один цикл удлинения углеродной цепи прп бпоспнтезе жирных кислот затрачивается семь биоэнергегпчсскнх эквивалентов. В то же время, как следует из материала, изложенного в з 8.3, один цикл окпслптельной деструкции может обеспечить фосфорилирование в цепи переноса электронов всего пяти молекул АДФ: трех за счет образовавшегося НЛО И и двух в результате восстановления Со((.
Эта разница, как и в случае глтононеогенеза, обеспечивает удлинение угле- родной цепи необходимым количеством энергии, превращая его из эндэргонического процесса, каковым является обращение цикла окпслптельпой деструкции, в экзэргоннческий. Вторым общим компонентом жиров и важпейпшх фосфолнпндов является глицерин. Источником глицеринового фрагмента служит дпгидроксиацетонфосфат, который восстанавливается с помощью ХЛО И в реакции, каталнзнруемой глицерин-Ю-фпсфат дегидрогеиазой.
Далее проходит двуступенчатое ацнлирование обеих гидроксигрупп с использованием ацилкофермента А в качестве ацилиру- 379 сн он ! СНОН |а | СН)ОРО« СН,ОСОЙ |б | СН«ОРО« СН ОСОЙ 1 СНОСОй СН«ОРО« сн осов Ьносов' 'в' сн,о Хе-О -о о -Ь уя но н СН, ОН + сны~, + боо- ~н осон СНОСОП' + Р-Суа 1 нн, (д'.У7) СН О вЂ” Р-Π— СН Н 2 ! « О 00 /П. 7В) СН«ОСОЙ ! СНОСОЙ о сн, о-Р)1-о-сн-сн ! ' ! О СОО СНОСОй Сн,о — Р-ОСН,СН,НН,+ Со, О Сн«ОСОЙ ! СНОСОВ + СОД-3СОЙ сн,он сн осой 1 СНОСОЙ 1 сн осой /йй.7У) НХ«СН СН«О-О-О->'-О О Суе * ' -Ь -Ь + Н«ОСОВ Сн>ОСОВ сносов' сносон' Сн,он СͫΠ— à — ОСН СН-ЧИХ -Ь + о-суй Всуе) СНОСОЙ 1 СН ОРО 380 ющего агента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
