Д.Г. Кнорре, С.Д. Мызина - Биологическая химия (1128707), страница 96

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 96)

Ввиду огромного практического зиачеппл проблемы литания азотом сельскохозяйственных растений фермептпая система, обеспечивающая фиксацию М>, является предметом интенсивного исследования. Эта система, известная как иия>раееиаэа, катализпрует шестиэлектронное восстановление М> до иолов аммония по уравнению ООС~.",Н(МН>)СН>СНэСОО +.МНл + РРР-де[о 6Х Уб) ООС-СН(МН>)СН СН СОМН + РР->Ас(о + НРОа при участии сеута иии Ошюептэм. Однако в большинстве случаев азотсодержа- щие группы поступают в биологические молекулы с поыощью променсуточиых переносчиков. К их числу прежде всего относится глутаыат, который образуется по реакции ООС-СОСНэСН>СОО.

+ МНл + МАО(Р) Н ООС-СН (МН>)СН>СН>СОО + МАО( Р ) + НэО Йу 77/ катализируемой шущалсащ десидросепаэажи, работаю>цимп с участием либо МАП й, либо НАПР.)!. Глугаыат далее участвует в многочисленных реакциях нереамипирования с различными кгтокислотаыи. Многие примеры таких реакций рассматриваются в следующем параграфе. Вторым важным переносчиком азота является аспартат, который образуется из ионов аммонил и фумарата в реакции ООС-СН(МН>)СН СОО (транс-! ООССНиаСНСОО + МНл (ХХУб) 386 Мэ + бе + 80' -а 28[[; (1Х,ЗБ) Изученные образцы нитрогепазы состоят из двух основных компонентов — редуктааы и собственно нитрогеиазы. Оба компонента имеют в своей основе ферредоксины, содержащие железо> ерные кластеры (см. 1 2.0), а нитрогеназа, кроме того, содержит молибден.

Редуктаза, обеспечивающая подачу на нитрогеиазу электронов с высокой восстанавливающей сиособпостыо, ири своем функционировании расходует АТФ Для бактерий С(ее[ гсе[>ив! раа[еш >со>шн, из которых она впервые была выделена, расход АТФ оценивается в 12 молекул на каждую восстановленную молекулу Мэ Ионы аммония могут вводиться в состав оргюшческпх молекул непосредственно по реакциям, катализируемым соответствующпыи ферментами, лринадлежащими классу спнтетаз. Напрплзер, глуталзин образуетел из глуталшновой кислоты и иона аммопил по реакции мн,со-ово,. + -оос-сн[мийсн,сн,сн,мн;р- -оос-си[ми,'!сн,сн,сн,нн-с-мн, дур Гмй:с:йн ! з з! О ! ООС-СН[МН'!Си>СОО ррр-*аа р-ааа с рр> Эз оос-сн[мнйсн снэснэмнс мн е~ оос си[ми !сн сн и мн, рад си мн-с-мн сн,— сн ! ! СОСг СОО' [аатнс-! ООС-СннСН СОО Рис.

109. Цикл мочевикы (иомера сгадий соотвегстауи>т используемым е тексте) катализируемой асяарщаш а ижиах-лиаэай. Кроме того, донором азота в ряде процессов является т-Мй групна глутамииа. Реакции (11.37) и (11.38) лвляютсл обратимыми и играют роль не только в 'образовании азотсодержащих соединений, но и в выводе азота из органических молекул, если они подлежат дальнейшей деструкции в биоэнергетических целлх или должны использоваться как сырье длл синтеза других, не содержащих атомов М, классов органических молекул. Так, улке говорилось, что аминокислоты в определенных физиологических ситуациях могут использоваться для биосиптеза' ,сахаров путем глюкоиеогеиеза. Длл этого необходимо удаление аминогрупп,! которое достигается путеы реакции переаыинированпя с а-кетоглутаратом.

Удаление амииогруппы пз образующегося глутамата может происходить путем обращения глутаматдегидрогеназпой реакции. Происходлщее при этих процессах накопление амллиака не лзол[ег продолжаться неограниченно вследствие токсичности повышенных концентраций ионов аммония. Поэтому в условиях избытка ионов аммония должен существовать путь вывода избыточных солей аммонил из организма. У млеконитающих это осуществляется путем превращения их в мочевипу в специальном чехле >во>евины, схема которого приведена на рис.

109. Аммиак в цикл мочевины поступает в виде амипогруииы асиартата, который может образовываться по реакции (1Х.38), и в виде карбаыоилфосфата, образующегося по реакции МНл + СО>+ 2РРР-Аз[о МН>СО-ОРО> + 2РР-А![о + НРО> катализируемой херб!!мои.з[босфа>з! сищпетаэой. Н цикле в качестве регеперируемого компонента нринимает участие аминокислота орван>ии (138), которая не относится к числу алзинокислот, форлшрующих белки, но является ва>кпыл! компонентом азотного обмена. Цикл состоит пз следующих четырех реакций: 1) неренос карбамоильного остатка от карбаыоилфосфата на б-аминогруппу орнитина с образованием аминокислоты иип>руалиаа (139) ООС-СН(МН 1СН СН СН вЂ” йНСМН + НРОЭ Э г г !эр 0 ООССИЭСИ СИ(ХИз)СОО + РРР-Лдо -л (1Х.44) + г 021ЭОСОСНгСИгС)НХИ )СОО + РР Лдо 2 ОЭРОСОС$$гСИЭСИ(Х$$;)СОО + ХЛОР И— (+И') (1Х.45) -+ НРО + ИСОСН СН 0$$(5$$,)СОО + ХЛОР ООС-СН(ЙН )СН СН СН -МН-С-йН Э 2 2 2 2 М $ (1Х 40) (ХС,4г) 14$ + ООС-СН(МНэ)СНЭСНЭСНЭМНэ + МНЭСО-ОРОэ $уб который каталььзпруеься фермептоль орнотин карбашоильп(гаггсфернзой; 2) взаимодействие цптруллипа с аспартатом с образованием аргипиносукцината (140), сопряжеиныль с гидролизом А'!Ч!э до ЛМФ и ппрофосфата ООС-СН(МНэ)СНЭСНЭСН вЂ” ЙН~МНЭ + РРР-Ае(о + ООС-СН(ЙНэ)СН СОО ООС вЂ” СН(МН )СН СН СН -йН-С вЂ” МН + Р-Ас(о + РР.

Э 2 2 2 $! 2 ь М 1 ООС-СН-СНь-СОО которое проходит с учнстпель ферлгепта нугнниносукггинат синтениым; 3) отщепленпе фулгарата от аргиппносукципнта, каталпзггруемоо иупининосул 2$имат лиазой и приводящее к обрнзовапшо арпигцнн: — ООС-СН(МН, )СН,СН СН,-МН-С-ЙН, + ООС-СН-СН-СОО (Н, 4) гидролиз аргинппа с помощью формтгта аугиннзм, прпнодяппьй к отггьегглснию мочевины и регепергщип орпгпина: + + + ООС-СН(МН, 1СН,СН,СН;МН-С вЂ” МН, +Н,Π— -ООС вЂ” СН(МН, $СН,СН,СН,МН, + МН,СОМН, МН, $2 (Лглу) Как и в случае цикла трикнрбопоных кислот, некоторые из компоиеп голь, функцпониругощих в цшсте мочевпны, люгут ргюходоватьсн н других бггохььмггчсс- ких превращениях.

Очевидно, например, что часть аргиппна может использоваться в биосинтезе белков. Поэтому необходимо пополнение запасов компонентов цикла. Основным путем является биосинтез орнитнпа из глутамата, который проходит в результате трехстадийного превращения: 1) фосфорилирование 7-карбоксильной группы глутамата с образованием 7-глутамилфосфата при участии фермента ьлугггашаггг линаэы; 2) восстановление 7-глутамплфосфата с помощью ХЛО!'Н при действии фермента глуташатсе ииаллдешд дешдрогеназм: 3) переаминирование семиальдегида с глутаматом с обраювапием орпитина, катализируемое орннтин а.иннотрансфеуазойг ООССИ(л(Из)СНЭСНЭСОО + НСОСНЭСНЭСН(ХН )СОО л + ООССОСНЭСИ гСОО + ХН. СИгСНЭСИ гСН(ХН. )СОО" Помимо расходования аргипинн пз чгкла процессов, унодящих циклически работающие компоненты, следует упомянуэь рнсходоннниг орпггпьна иа образование группы аминов, припилгающих участие н пейтралпзнцггп отрицательных зарядов нуклеиновых кислот.

Простейший пз иих — нутуесиин ($4!) — образуется путем декарбоксилированин орпитшт при действии ферльснта орнитин декарбол силаэы: ХИгСНЭСИЭСИЭСИ(ХИ. )СОО '+ Х(!20!! СИЭСНгСИЭХНг + СОЭ (1Х.47) (+И'! Путресцин может подвергаться алкплпронанпю 3-амппонроппльпым остатком, донором которого служит 5'-дезоксп-5'-адепозыл(3-алыгггоггропигь)-лгстггэгсульфоний (142), образующийся при действии фермента аденоэиллгетиокин дека!Эбол силоам на 3-аденозилметионин: сн, ! Ане с'н,~ ~ +со, 1 +1 Снг ОН ОН НН>-СНг сн, ! +о — СНг О Ас(в снг он он + ! нн;сн-соо- ж Прн взаимодействии зтого алкилиру!ощего реагеитя с путресцином, катализиру емым саержидин сиате>ой, 'образуется сверл>идол (149): сн, + + +1 + + + НН, 1СН,1, НН, + 3 — СИ,, аае Ни,сси 1, НН,ГСИ,Ь НН + СН-В-СН, а (си,),~" "~ НУ !ааг) 1 ни, и н а прн иовторном действии того же реагента оа спермидин ири участии фермента спержии синтагм образуется сверл>ив (144): + Ннэ( с Нг) >ннг(снг)е Нн2(с Н213ннэ 14>3 9.5.

ВИОСИ!1'ГКЗ И Г>ИОХИМИ>1!)СКИ!4 !!Р!СИРЛ!!(Г>11ИЯ ЛМ И1(О КИСЛОТ Двадцать аминокислот, из которых ца рибасамах форш!руются новые полипептидные цепи, т.е. создается весь набор соайстоспиых даяцачу живому организму белков, являются важиейшплш колшаиеиталш всех живых оргаппзмав и должны поставляться в значительных количествах.

растения и большая часть микроорганизмов способны производ!ггь весь набор аминокислот и, следовательно, располагают набором всех ферментов, пеобхадгв!ых для пх бпосиптеза. У ясиватных, аналогично тому, как зто имеет место о случае кофсрмептав и кафякторав, часть ферментов, необходимых для биасшггезя ям!шакислат из простых и доступных предшественников, отсутствует, и связи с чам некоторые аминокислоты должны быть получены ими с нищей. Такие;цшиакислаты пязыашат яеэижсии>аыжи.

К их числу относят триптофаи, феяцлалаоип, аял!!я, пзалейцин, лейшш, метиоиии, лизин, арпино, пгстидпп и тргопиц. Строго говоря, к шай же категории следовало бы отоеспг кистени и тиразпи, иаскальку пути их биасиитеза у зтих арганизмоо из доступных оредшестоепиикоо отсутствуют. Однако о ородуктах питания их присутствие ие столь обязательна, так как кис!си!> мажет легко образовываться из иезамепилгога мстиаишш, а т!!разно — из иезалгеяимога феоилаланина. Аргинии является незаменимой ампяаш!слатой лишь в период интенсивного роста организмов, когда оп необходим о особенно больших количествах Умеренные потребности в а!>гиипие у >хиоотиых могут обеспечиваться за счет фуннционираваиия цикла мочевшгы.

390 си,сосоо: — , 'Сн СНСОС» ру > 1 1 ООССН СНСОО м С вЂ” — — — --- — Л НИЕ+ ми + Ф~ ЮЕ' у > г ООССНСН СОО ! Е а~г ООССНСН>СОНН> ! 5~ НН ' 1 Мн' ооссосн соо 1 1> 1 -ООССОСН Си СОО=-ваоосснсм Си>СОО-~-'-Ф.-ООССНСН>СН>СОНН> ! » ало!! ятФ 1 1 ! вс НН мн ° 1 е«> г у Ре> 1 ум СН сн ! о / СН м*ор мг- л СН>! оосснсн,сн,с~~ — Ф Оос-сй с — -лоос-си ~И ~ ~1Н 13! ! 'Х СН,! нн, ° м 1 'мнл ! 1 !сСООССНСН,СН,СН,ННС-НН,! ° 'ООССНСН,СН,СН,МН, ° 1 нн, ° мн, ° ! нн, 1 ерг я с.— —— 13> ! 3',г с!г с 1 ООССЙОНСН ОРО > — а"ООССОСН ОРО>» мООССНСН>ОРО»= е>ООССНСН>ОН » си мн ° ! 3-Ф Ф яер ФОФ ря еер я 1 'НН,СН,СОО ~1 и> я 1 э Рнс.

!1О. Общяя схема био> нятрзя заменимых аминокислот: l - пе! миллровггяяе с глутамвтом; .". — реакции цмял, мо геаияы; С вЂ” воостяяоалеяие пярролии 5- югрбоаыг г... Наряду с ферментами для биосиитеза алгииакислот живые организмы располагают системами ферментов, обеспечшииощими деструкшгю аминокислот в биознергетических целях. Кроме того, многие аминокислоты наряду с их включением в состав белковых молекул необходимы для сиптгля низ!.амалекуляриых соединений небелковой природы. В связи с атом о дяппам ияряграс)х рассматриваются три аспекта метаболизма али!покислат: пути их биосноте>я, яутп их деструкции и некоторые вюхоайшие о!травления оспользоояшш аминокислот для производства других иизкамолекулярпых компонентов >хпоых оргюшзмав.

Характеристики

Список файлов книги