Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Генерирование и хранение энергии Рис. 13.5, Цикл трикарбоновых кислот. н гАЭ в митохондрии могут быть регенерированы только при переносе электронов на молекулярный кислород. Гликолиэ в принципе может протекать как в аэробпых, так и в апаэробиых условиях, тогда как цикл трикарбоповых кислот носит строго аэробпый характер.
Напомним, что гликолиз может протекать в анаэробных условиях по той причине, что в процессе превращения пирувата в лактат происхо- дит регенерироваиие ХАР '. 13.10. Пнруват-дегндрогеназный комплекс— органнзоваинаи система ферментов Обратимся теперь к механизму некоторых реакций. Окислительное декарбоксилирование пирувата с образованием ацетил- СоА катализируется пируват-дегидрогепазпым комплексом, организованной системой трех видов ферментов (табл. 13.2). Превращения, катализируемые этим комплексом, описываются следующим сум- Ствлвв Кафвктар Тппц бпа Реакция Фермент Апетил-СоА + Оксалоацетат+ НзО Цитрат+ + СоА+ Н' СоА Цитрат-син- таза а — 7,5 Гс" Аконитаза Аконитаза б ф20 в — 0,5 Газ и ХАН' г фд — 20 Изоцитрат-дегидрогеназа и-Оксоглута- ратдегццрогеназный комплекс + л — 7,2 Сукцинил-СоА + Р, + ООР Сукцинат + ОТР + СоА СукцинилСоА — снн- тстаза е — О,й Сукиинат-ле- гилрогеназа л 0 — 0,9 + 7,1 Фумараза Малат-дегил- рогеназа Нет ХАЙ" в л " Тпп равпцпп, в-канлепсвцпя; б- лвгплрвгвппв; в -гплрвтвцпп; и-субсгратпас фасфарплправвппе.
г-лакврбаксплправвппа; л-акпслеппе: Таблица 13.2. Ппруввт-лагвлрагеввзвмй пампвакс Е. сай Сокращение Число палей Прастагпчссв молекула квв группа Фермент Кптвлпзпруамвп ревпцн» Ппруввт-легплрагппазпмй компонент Дпгпдралвпапп.грввспцстплвзв Дскврбаксплправвппп ппрувптп А плп Е, В плп Ез 12 Лппавмпл С ппн Е, Двгппралппапл-ле~ плрагепвзв ГАтз Превращение пирувата в ацстил-СоА происходит в четыре стадии.
На первой стадии пируват соединяется с ТПФ и затем полвсргастся декирбоксилировонилх Реакция катализируется лирувлт-дегидрогенозным комлоненто,н мультифермситного комплекса. 13. Цикл трнкарбоиовых кислот Таблица 13.1. Цикл трпкврбммвмк кпслаг Нитрат чпс-Аконитат + ф Н,О нис-Аконнтат + НзО Изоцитрат Изоцитрат+ ХАР' о-Оксоглутарат + СОз + ХАОН о-Оксоглутарат + ХАО' + + СоА =Сукцинил-СоА н + СО, + ХАЕН Сукцииат + ГАВ (связанный с ферментом) фумарат + ф ГАОН, (связанный с ферментом) Фумарат + Н,О Малат Т;Манат + ХА(3' Оксалоацетат ф ХАОН ф Н' мариым уравнением: Пируват + СоА + ХАЮ' — Ацетил-СоА + СО, + ХАЕН. Механизм этой реакции гораздо сложнее, чем можно было бы думать, исходя только из сс стехиометрнн. Помимо стсхиомстрических кофакторов СоА и ХАР' в ней в качестве каталитических кофакторов участвуют тиоминлирофосфот (ТПФ), лилолмид и ГА0.
ХАТз', г СоА, ТИФ, липоевая кислота, ГАО СоА Окпслеппп С,-фрвгменгв и перенос нв СаА Регсперправвппе окисленной формы пипавмплв Тиозопо кольцо Опяеппяемыа протон Активный атом угпородп йн С й С вЂ” СН вЂ” й 0 0 С=С вЂ” СНз — СНз — 0 — Р— 0 — Р— 0 й Нз 0 0 Тмаминпнрофоофат (ТПФ) й — +с — сн, + ес Я вЂ” С О О" й — С вЂ” СН з — + НΠ— С вЂ” С СН 8 — С з 0 0 У С Н+ + ' 0=Со' СН, й' Каронином ТПФ й' Промыкуточный продукт Пнруоат й й 1 1, со, й — С вЂ” СН, О и — 'с — сн, но — с=с" ~~ но — с — с сн 8 С 3 СН з Оз О й ~й-'с — сн, з-Ь р й но — с — с СН 3 й' Промежуточный продукт й резонансным форам монмзнрономното пздрвзомзтмп.ТПФ Часть П.
Генерирование н хранение энергии Пируват + ТПФ вЂ” ° Гидроксиэтил— — ТПФ + СО,. Решающее значение для данного процесса имеет следующая особенность ТПФ, простетической группы пируват-дегидрогеназного компонента; очень кислый характер атома углерода, находящегося межлу атомами азота и серы тиазолового кольца. Он ионизируется, образуя карбанион, который легко присоединяется к карбонильной группе пирувата. Положительно заряженный азот в кольце ТПФ принимает на себя электроны, стабилизируя формирование отрицатеяьного заряда, необходимого для декарбоксилнрования.
Затем протонирование приводит к образованию гидроксиэтиламинпирофосфата. На второй стадии гидроксиэтильная группа, связанная с ТПФ, акисляется с образованием ацетильной группы и одновременно переносизпся на липаамид. Окислителем в этой реакции служит дисульфидная группа липоамзща, которая превращается в сульфгидрильную группу. Реакция катализируется дигидролипоил- Рис. 13.6. Модель тиаминпирофосфата. трансацетилаэным компонентом комплекса и приводит к образованию ацетиллилаамида. На третьей стадии ацетильная группа переносится с ацетиллипоамида на СоА, СН2 Н н с,с О 2 СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” С 2 2 2 2 О Лмпаееее кмапоте )иониеироееннеп форма) Лмеиноеел Еокоеел цель СН2 Н / О н — н н с с СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” СН вЂ” С вЂ” Н вЂ” Снт — СН2 — СН2 — СН,— С вЂ” Н реекционноолооооныа диоульфид Лмпоеммд Структура липоевой кислоты и липоамида.
Липоевая кислота ковалентно присоединена к специфической лизиновой боковой цепи дигндролипоилтрансацетилазы. Отметим, что эта простетическая группа находится на конце длинной гибкой цепи, которая позволяет ей поворачиваться от одного активного центра к другому в составе фермент- ного комплекса. Рис. 13.7. СН С=О С вЂ” +8 И+в Л+ С=С и сн, Караенман тпо н +СН С Сн ! с„ СН 2 Лмлоеммд Ацетмлпмпоеммд сн, С=О сн, сн с + С О ) Н Сн2 5 — СоА дигмдропмпоаммд дцетмл Сад С + Нб — СоА — ~ дцетмллммаамид образуя ичетил-СоА. Процесс также катализируется дигилролипоил.трансацетилазой.
При переходе ацетильной группы иа СоА сохраняется богатая энергией тиоэфирная связь. 13, Цикл трикарбоиовых кислот 57 ОН Н С вЂ” СВ 2 С 5 ~Н вЂ” Л С=С и' сн гидракаметмл-тпо (ианикироееннеп форма) На четвертой, завершающей стадии происходит регенерирокание окисленной формы линоамиди. Реакция катализируется дигидролилоил-дегидроггназным компонентом комплекса, Окислителем в ней служит )ь)АВ, а роль простетической группы фермента выполняет ГА)л. Источником сведений, проливших свет на структуру и сборку пируват-дегидрогеназного комплекса, явились исследования Лестера Рида (Ьез)ег Кее2)).
Интенсивному изучению был подвергнут ферментный комплекс из Е. со)2) Было установлено, что ).Н СНг С + НАО+ — ь СНт С. + НАОН + Н+ и СН, СН2 Дипьдропипоаиид Липояиид комплекс может, по-видимому, образовываться путем самосборки. Структурное обьединение трех видов сберментов делает возможным координированный катализ при осуществлении сложной реакции (рис. 13.! !).
Все промежуточные продукты реакции окислительного лекарбоксилирования пирувата прочно связываются с комплексом. Тесная близость между ферментами увеличивает сум.чарную скорость процесса и сводит к минимуму побочные реакции. Активированные промежуточные продукты переносятся от одного активного центра к другому липоа- Реякционноспосоеиыи дисупьфид Рвс. 13.9. Присоединяется и пизиновои Еоковои цепи фвриьита Рис. 13.10. Часть П. Генерврование и хранение энергии его мол. масса 4600 кДа и что он состоит из 48 полипептидных цепей.
На электронной микрофотографии отчетливо видна структура многогранника с диаметром около 300 А (рис. !3.9). Ядро (сердцевину) пируват-дегидрогеназного комплекса составляют полияептидные цепи трансацетилазы. Пируват-дегидрогеназный и липоиллегидрогеназный компоненты связываются с наружной стороной этого ядра, состоящей из трансацетилазных компонентов (рис. (3.!0). Составляющие комплекс полипептидные цепи удерживаются вместе нековалентными силами.
Прн щелочных значениях рН комплекс диссоциирует на пируват-дегидрогепазный компонент и субкомплекс из двух других ферментов. Трансацетилазу можно затем отделить от дегидрогеназы при нейтральных значениях рН в присутствии мочевины. После смешивания при нейтральном значении рН в отсутствие мочевины происходит самопроизвольная ассоциация этих трех срерментов с образованием пируват-дегидрогеназного колтлекса. Таким образом, нативный ферментный Рис. 13.8. Модель липоильной части липоамида. Электронная микрофотография пируват-легидрогеназного комплекса нз Е. со!с, (Печатается с любезного разрешения д-ра 1.емег Кеес).) Модель пируват-дегидрогеназного комплекса из Е. сой. (Печатается с любезного разрешения д-ра 1.езгег Кеес).) о 1 н — с — соо о 1 Сод — ЗН Н вЂ” С-5 — Š— пн 18н Е П ' ян 8 ТПФ Фермент А щд ОН ) П вЂ” СН вЂ” ТП со ЙАО' АРАОН 59 Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
