Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 15
Текст из файла (страница 15)
13.11. Перечень реакций, катализируемых пируват-дегидрогеназным комплексом. 1. обозначает лияоильную группу. мидной простетической группой трансацетилазы. Присоединение липоильной группы к е-аминогруппе лизинового остатка трансацетилазы создает гибкий рычаг для реакционноспособного кольца. Этот молекулярный рычаг в 14 А способствует взаимодействию липонльной части трансапетилазной субъединицы с тиаминпирофосфатным компонентом соседней пируват-дегидрогеназной субъединнцы и с флавнновым компонентом соседней лнпонлдегидрогеназы.
Кроме того, липоильные компоненты мультиферментного комплекса могут реагировать друг с лругом, образуя сеть взаимодействующих реакционно- способных групп. Заряд липоильного компонента в течение цикла его превращений составляет О, — 1 или — 2 при полной ионизации сульфгидрильных групп. Эти изменения заряда могут служить движущей силой для направленно~о движения липоильной группы.
13.11. Вариации иа мультиферментиую тему: альфа-оксоглутарат-дегндрогеназный комплекс Окислительное декабоксилирование и-оксоглутарата имеет много общего с соответствующим процессом для пирувата: о-Оксоглутарат + СоА + ХАР Сукцинил-СоА + СО, + ХАР~, Пнруват + СоА + ХАР' — т Ацетил-СоА + СОг + ХА(УН. В обеих реакциях участвуют одни и те же кофакторы: ТПФ, липоамид, СоА, гА(з и НАР . По существу окислительное декарбоксилироваяие и-оксоглутарата катализируется ферментяьтм комплексом, сходным оо структуре с пируват-дегидрогепазным комплексом.
В состав а-оксоглутарат-дегидрогеназного комплекса входят три вида ферментов: и-оксоглутарат-дегилрогеназный (А'), транссукцинилазный (В') н дигидролипоил-дегипрогеназный (С') компоненты. Далее, А' связывается с В' и В' связывается с С', но А' с С' непосредственно не связывается. Таким образом, ядро ко,иплекса составляет трапссукцияилаза (аналогично трансацетилазе). и-Оксоглутарат — легидрогеназный компонент (А') и транссукцинилаза (В'] отличаются от соответствующих ферментов (А и В) пнруват-дегидрогеназного комплекса. В то же время дигидролипоил-дегидрогепазпые части (С и С') обоих комплексов идентичны.
Опыты с реконструированием этих систем показали, что комплекс, образованный А, В и С', также активен в отношении окислительного декарбоксилировання пирувата, как комплекс из А, В и С. Подобно этому, С и С' взаимозаменяемы цри образовании реконструированного комплекса, осуществляющего окислительное декарбоксилирование тг-оксоглутарата. Как ранее было отмечено, химотрипсин, трипсин, тромбин и эластаза являются гомологичными ферментами. Здесь мы видим, что пируват- и и-оксоглутарат— — дегидрогеназные комплексы представляют собою гомологичные ассоциации ферментов.
Структурные и механистиче- 13. Цикл трнкарбоновых кислот СОО ! СН Н вЂ” С вЂ” СОО Н вЂ” С вЂ” ОН 000 СОО СОО СН СН, СОО + СО, СОО ! — ~Н, НΠ— С вЂ” СОО СН, С00 СН ! СН ! С=О С00 СОО С= — О СН СОО путь ! окне особенности, обеспечивающие координированный катализ на входе в цикл трикарбоновых кислот, вновь используются позднее в процессе функционирования этого цикла. 13.12. Бери-бери вызывается недостаточностью тиамина «Одно очень мучительное заболевание, которое поражает человека, названо местными жителями бери-бери (что означает «овца»).
Я видел тех, кого поразила эта болезнь. У них дрожат колени, они высоко поднимают ноги и ходят подобно овцам. Это вид паралича или скорее тремора. У больных наблюдаются отклонения в характере движений, нарушается чувствительность рук и ног, а иногда и всего тела... » Так описал бери-бери датский врач Якобус Бонитус (ЗасоЬпз Волина) в ! 630 г., когда он работал на острове Ява. Бери-бери вызывается недостатком в пище тиамина (называемого также витамином В,). Болезнь была и остается серьезной проблемой лля жителей Дальнего Востока, поскольку рис,их основной продукт питания, беден тиамином. Проблема еще обостряется использованием в пишу полированного риса, потому что только наружный слой рисового зерна содержит заметные количества тиамина.
Бери-бери иногда встречается при остром истощении у алкоголиков. Болезнь характеризуется симптомами неврологических' заболеваний и сердечной недостаточности, Повреждение периферической нервной системы проявляется в виде болей в конечностях, мышечной слабости, нарушения кожной чувствительности. Сердце может быть увеличено, а минутный объем пониженным. Каким же образом недостаточность тиамина вызывает эти симптомы у Тиаминпирофосфат служит простетической группой трех важных ферментов: пируват-дегилрогеназы, а-оксоглутарат — дегидрогеназы и Часть И. Генерирование и хранение энергии транскетолазы.
Транскетолаза переносит двухуглеродные компоненты с одного сахара на лругой; ее роль в пентозофосфатном пути будет рассматриваться позднее. Общей особенностью ферментативных реакций, протекающих с использованием ТПФ, является перенос активированного альдегидного фрагмента. При бери-бери содержание пирувата и а-оксоглутарата в крови превышает норму. Увеличение содержания пирувата особенно выражено после приема глюкозы.
В соответствии с этим ферментативные активности пируват- и а-оксоглутарат-дегидрогеназных комплексов )и ггко снижены по сравнению с нормой. Кроме того, при бери-бери снижена транскетолазная активность эритроцитов. Определение активности этого фермента может применяться для диагностики данного заболевания. 13.13.
Симметричные молекулы могут реагировать асимметрично Проследим судьбу определенного углеродного атома в цикле трикарбоновых кислот. Предположим, что в оксалоацетате изотопом г4С помечен карбоксильный углерод, наиболее удаленный от оксогруппы. Анализ образовавшегося а-оксоглутарата покажет, что потери радиоактивной метки не проис- холит.Декарбоксилирование а-оксоглутарата приведет то~да к образованию сукцината, лишенного радиоактивности, а вся метка булет содержаться в высвободившемся СО,. Тот факт, что вел метка обнаруживается в составе СО„явился полной неожиданностью. Цитрат-молекула симметричная.
Поэтому считалось, что две его — СН,СОО -группы должны реагировать идентично. Значит, предполагалось далее, на каждую молекулу цитрата, превращающуюся по пути 1, должна приходиться лругая молекула цитрата, превращающаяся по пути 2. Если это так, то в составе СОз должна появляться только половина метки. соо- сн, ) сн, соо+ со, <ОО ) сн, ! сн, с=о ! соо- соос=о ) ) соо- — с=о Изо- Изо- Период полуасиз- ии Период полужиз- ни топ топ зп )226 зола ' С 5730 пет мна 2,62 гола ззР )4,28 сут зз$87,9 сут *'к ззпа "Ге ззз! ызц !2,36 ч !63 суз 45,6 суз 60,2 сут 46,9 сут 61 соо- !)Оз) сн, сн, ) но-с-соо- н-с — соосн, — н 1 он соо соопрть я (на ннает места) Эти эксперименты, провеленные в !941 г., были интерпретированы таким образом, что, поскольку превращение метки носит асимметричный характер, цитрат !из!и какое- либо другое симметричное соединение) не может быть промежуточным продуктом при образовании и-оксоглутарата.
Такая интерпретация казалась неоспоримой до 194)) гч когда Александр Огстон !А1ехапдег Оязгоп) проницательно указал на ошибочность утверхсдения, что две идентичные группы в симметричной молекуле не могут быть лнфференцированы ферментом: «Напротив, возможно, что асилзметричиый фермеззт, действующий на сидзметричное соединение, может различать его идентичные группы... асимметричное распределение изотопа в продукте реакции не может считаться аргументом против его образования из симметричного предшественника». Проанализируем утвержление Огстона. Для простоты рассмотрим молекулу, в которой два водородных атома, группа Х и лругая группа з* связаны с тетраэдрическнм атомом углерода. Обозначим один волород А, второй — В.
Предположим теперь, что фермент связывает три группы этого субстрата: Х, у' и Н. Может ли он отлифферснцнровать Нд от Нв 2 На рис. 13.12 показано связывание Х, у' и Нд с тремя участками фермента. Отметим, что Х, 7' и Нв не могут бьп ь связаны с этим активным центром, вернее„могут быть связаны две группы, но не все три. Та- Табпипа )3.3. Обычно аримеиаемьзе рапаоантиаиые »за- таим ким образом, судьба Нл и Нв должна быть различной. Следует заметить, что Нд и Нв стерически неэквивалентны, несмотря даже на то, что молекула СХ у'Нз лишена оптической активности.
Точно так же сгерически неэквивалентны — СН2СОО -группы цитрата, несмотря на отсутствие оптической активности у цитрата. Правила симметрии, которые онредезтяют,.рмеются ли в соединении иеразличи.иьзе заместители, отличазотся от правил, определяющих, является ли оно оптически неактивным: 1) молекула оп')ически неактивна, если она может быть наложена на свое зеркальное отражение; 2) молекула имеет неразличимые заместители только атом случае, если эти группы совпалают при вращении, когда остальная структура остается без изменения. Стеричегки незквивалентные группы, такие, как Нл и Нв, почти всегда различаются нри ферменнтативных реакциях.
Смысл дифференциации этих групп состоит в том, что фермент улерживает субстрат в состоянии специфической ориентации. Присоединение Рис. 13.12. Нд и Нп стерически неэквивалентны, если субстрат СХ у'Нз связао с ферментом в трех участках. 13. Цикл трикврбоиовых кислот Хиральнасть— «Я называю геометрическую фигуру или группу точек хнральной н говорю, что она обладает хнральностью, если се идеально реализованное отражение в плоском зеркале не совпадает с ней при наложении». Кельвин (1893 1.) Происходит от греч.
с)зе1г- рука. Вомтановлвнный лй нйо, Н1С вЂ” С вЂ” ОН + НАО+ — «СН1 — С -(. содвржащии + Н+ 1 атом 0 двйтврия Р СН3 С + Н Н Н .Н СОНН1 вй СОНН1 О Н,С вЂ” С вЂ” ОН+ ! '= Н,С вЂ” С + ~~ ~~~ '+ Н' 0 Н ( н й 13.14. Стереоспецифический перенос водорода )чА1У ' -дегидрогеназами В 50-х годах Бриджит Веннесланд, Франк Вестхеймер (Вг)81( Уеппев!апь), агап)с :»Уев()(е(шег) и их сотрудники провели изящ- Часть П.
Генерирование и хранение энергии по трем точкам, как показано на рнс. ! 3.12,— наглядный, но не единственный путь к достижению особой ориентации субстрата. Термины «хиральный» и «прохнральный» теперь широко используются при описании стереохимии молекул. Хиральная молекула обладает асимметрией и, следовательно, является оптически активной.
Прахира,1ьная молекула, такая, как цитрат или СХУН, лишена асимметрии и соответственно оптически неактивна. Однако она может стать хиральной в результате всего лишь одного этапа. Прохиральная молекула (такая, как СХУН«Нв) превращается в хиральную (СХУЕНв) при замещении одного из ее идентичных атомов илн одной из групп (в данном примере — На). Приставки )1 и 5 используются для определенного обозначения хиральных и прохиральных центров, как описано в приложении к данной главе (стр, б9).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
