Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Рибулозо-5-фосфат под действием пентазофосфатизамгразы превращается в соответствующий эпимер, включающийся в транскетолазную реакцию. !5. Пентозофосфатный путь н глюконеогецез т — и СН ОН ! С=О НΠ— С вЂ” Н + Н вЂ” С вЂ” ОН СНгОРОут '.Г О' Транскетоиала ОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ВЕТВЬ ИЕОКИСЛИТЕЛЬНАЯ ВЕТВЬ Рибулоза-5-фосфет — Рибага-5- фосфит СН ОН С=О НΠ— С вЂ” Н Н вЂ” С вЂ” ОН ! Конлупоаеуьфоофат СН ОН С=О ! НΠ— С вЂ” Н Н вЂ” С вЂ” ОН 0 С Н вЂ” С вЂ” ОН + Н вЂ” С вЂ” ОН СНзОРОзг трансвл ьдолвзв Н--С вЂ” ОН СН,ОРО з Фоувтозовфосфет Эапзроззь З фосфвт СН ОН С=О СН Он ! С=О НΠ— С вЂ” Н Н вЂ” С вЂ” ОН СНзОРО з Ксплулсззь Вфссфвт О Н о н Н вЂ” С вЂ” ОН + СНгОРО з но с и Н С ОН н г Он СН ОРО ' еоуктозоФфссфаз трансквтолвзв Он г ,норд.
Зритрсзов фосфез Гплцзрвльдегпд. В фссфвт Далее имеет место взаимодействие глицеральдегид-3-фосфата и седогептулозо-7- фосфата с образованием фруктозо-6-фосфата и эритрозо-4-фосфато. Этот синтез четырех- и шестиуглеродного сахаров катализируется трансальдолазой. сн он С=О о н ! НΠ— С вЂ” Н С ! Н вЂ” С вЂ” ОН + Н--С вЂ” ОН н — с — он СН ОРО,з Н вЂ” С вЂ” ОН СН ОРО,з Седсзептулсзо Глпцерапьдемд. у фссфет 3 фосфвт В третьей реакции транскетолаза катализирует синтез фруктозо-6-фосфата и глинеральдегид-3-фосфата из эритроэо-4-фосфата и ксилулозо-5-фосфата.
Суммируя эти реакции, получаем 2 Ксилулозо-5-фосфат + Рибозо-5-фос- фат 2-фруктозо-6-фосфат + Глицераль- дегид-3-фосфат. Ксилулозо-5-фосфат может образоваться из рибозо-5-фосфата при последовательном действии пентозофосфат-изомеразы и пентозофосфат-зпимеразы. Таким образом, суммарная реакция, начиная с рибозо-5-фосфата, имеет следующий вид: 3 Рибозо-5-фосфат 2фруктозо-6-фосфат + + Глицеральдегид-З-фосфат. Итак, избыток рибозо-5-фосфата, образованный в пентозофосфатном пути, может количественно превраи1аться в промежуточные продукты гликолиза. Часть !!. Генерирование и хранение эиерпзи 15.5. Скорость функционирования пентозофосфатного пути регулируетси концентрацией ХА!3Р' Первая реакция окислительной ветви пен- тозофосфатногзэ пути, дегидрирование глюкозо-б-фосфата, по существу необрати- ма.
Действительно, при физиологических условиях эта реакция лимитирует скорость процесса и выполняет функцию «контрольного пункта». Наиболее важным регуля- торным фактором является концентрация ХА13Р+, акцептора электронов при окислении глюкоза-6-фосфата в 6-фосфоглюконолактон. Кроме того, ХАОРН конкурирует с ХА!3Р' за связывание с ферментом, и АТР конкурирует с глюкозо-б-фосфатом. Отношение концентрации ХА13Р к концентрации ХА!3РН в цитозоле печени крыс, содержащихся на полноценном рационе, составляет примерно 0014, что на несколько порядков ниже отношения ! ХАР'ИХА13Н1, которое при этих же условиях равно 700.
Выраженное действие концентрации ХА!УР' на скорость превращений по окислительной ветви пентозофосфатного пути подтверждает, что генерирование ХА!3РН тесно сопряжено с его использованием в восстановительных биосинтезах. Вопрос о регуляции неокислительной ветви пентозофосфатного пути до сих пор остается открытым. 15.6. Судьба глзокоззьбфосфата зависит от потребности в ХА)3РН, рибозо-5 фосфате и АТР Проследим судьбу глюкоза-6-фосфата в четырех различных ситуациях. 1.
Потребность в рибозо-5-фосфате значительно превышаетп потребность в )т)А)3РН. Большая часть глюкоза-6-фосфата превращается во фруктозо-6-фостфат и глицеральдегид-3-фосфат по гликолитическому пути. Затем две молекулы фруктозо-6-фосфата и одна молекула глицеральдегид-3-фосфата превращаются под действием трансальдолазы и транскетолазы в три молекулы рибозо-5-фосфата путем обращения реакции, описанной ранее.
Стехиометрия этого превращения (рис. 15.2,А) следующая: 5Глюкозо-6-фосфат + 5АТР— брибозо-5-фосфат + 5А)3Р + Н'. Гпюкозоб-фосфат 4Ф"' 2 НАОР гпюкозоб фосфат — ~ и — т Рибозо.б фосфат со, Б Механизм 2 А Механизм 1 2 НАОРт Гпюкозо. ' я Риб е Фосфат ~ Б. Соз Е1гуктсзо. Ри б-фосфат б.ф 1 мруктсзО. т,эбтюфосфат Дипзярохси Гпицерапьдвгид. ацетонфосфзт < э-бюсфат 2 НАОР+ РибупозсФосфат Б фосфат 1 дигидрокси- Гпицврапьдегид. ацвтонфосфат Эфосфат 1М$~ В Механизм 2 Г Мвханиам Е Рнс. 15,2, Четыре механизма пентозофосфатного пути.
Названия основных продуктов закрашены. Ф руктозолэфосфат 1 Дигидрокои- Гпицарапьдегид. ацетонфосфат В зфосфат 2. Потребность в ИА1)РП» рибозо-5- фосфите сбалансирована. При таких условиях преобладающей реакцией является образование двух молекул )чА)3РН и одной молекулы рибозо-5-фосфата из одной молекулы глюкоза-6-фосфата по окислитедьной ветви пентозофосфатного пути. Стехиометрия этого превращения (рис. 15.2, Б) описывается уравнением Глюкоза-6-фосфат + 2ХА)ЗР' + НзО— Рибозо-5-фосфат + 2ХА)3РН + + 2Н + СОз. 3. Потребность в НА)УРН значшпельно превышает потребность в рибозо-5фосфате; глюкоза-б-фосфат полностью окисляется в СОз. В этой ситуации активно протекают трн группы реакций.
Во-первых, по окнслнтельной ветви пентозофосфатно- 15. Пеитозофосфатиый путь и глюконеогеиез го пути образуются два ХАОРН и один рибозо-5-фосфат. Далее рибозо-5-фосфат превращается во фруктозо-6-фосфат и глицеральлегид-3-фосфат под действием транскетолазы и трансальдолазы. Наконец, происходит ресинтез глюкоза-б-фосфата из фруктозо-6-фосфата и глицеральдегид-3- фосфата по пути глюконеогенеза (рассматривается ниже в этой главе). Стехиометрия указанных реакций (рис.
15.2,В) описывается следующими уравнениями: 6Глюкозо-б-фосфат + 12ХА(ЗР' + + 6Н,Π— брибозо-5-фосфат + 12ХАОРН + 12Н + 6СОг, брибозо-5-фосфат — ~ 4Фруктозо-6-фос- фат + 2Глицеральдегид-З-фосфат, 4Фруктозо-6-фосфат + 2Глицеральдегид- 3-фосфат + НзΠ— 5Глюкозо-6-фосфат + Рь Суммируя эти реакции„получаем Глюкоза-6-фосфат + 12ХАОР' + + 7НзΠ— ~ 6СОз + 12ХАГЭРН + + 12Н+ + Рь Таким образом, эквивалент глюкоза-бфосфата может быть полностью окислен до СОз с одновременным генерированием ХАОРН. Смысл указанных реакций состоит в том, что рибозо-5-фосфат, образовавшийся по пентозофосфатному пути, вновь превращается в глюкоза-б-фосфит под действием транскетолазы, трансальдолазы и некоторых ферментов глюконеогеиеза.
4. Потребность в НАПРН зничительио превышает потребность в рибозо-5-фосфате: глюкоза-б-фосфат превращается в пируват. Возможен н другой путь: рибозо-5- фосфат образовавшийся по окислительной ветви пентоэофосфатного пути, превращается в пнруват (рис. 15.2,Т). Фруктозо-6- фосфат и глицеральдегид-З-фосфат, происходящие из рибозо-5-фосфата, вступают на глнколитнческий путь обмена, а не подвергаются обратному превращению в глюкоза-6-фосфат. Согласно изложенному механизму, происходит одновременное генерировиние АТР и НАПРН и ячть из шести Часть ! 1. Генерирование 100 и хранение энергия атомов углерода глюкоза-б-фосфата появляются в пирувате: ЗГлюкозо-6-фосфат + 6ХАОРь + + 5ХАьг+ + 5Р; + 8АОР— 5Пируват + ЗСО, + 6ХАОРН + 5ХАОН + + 8АТР + 2НгО + 8Н Образовавшийся в этих реакциях пируват может окисляться с образованием дополнительного количества АТР илн может быть использован в качестве строительного блока в различных биосннтетических процессах.
15.7. Активность пеитозофосфатного пути в жировой ткани значительно выпье, чем в мьшщах Опыты с радиоактивной меткой дают возможность измерить, сколько глюкоза-6- фосфата метаболизируется по пентозофосфатному пути и сколько по гликолитическому пути в сочетании с циклом трикарбоновых кислот. Для этого олпу пробу тканевого гомогената инкубируют с глюкозой, меченной 'лС при С-1, лругую — с глюкозой, меченной злС прн С-б, и сравнивают радиоактивность СО,, образовавшегося в обеих пробах.
Смысл эксперимента состоит в том, что по пентозофосфатному пути происходит декарбоксилнрование только при С-!, тогда как в ходе превращений глюкозы под действием пируват-дегцпрогеназного комплекса по гликолнтнческому пути и далее в цикле трикарбоновых кислот декарбоксилнрование при С-1 н при С-6 идет с одинаковой интенсивностью. Олинаковая степень декарбоксилирования при С-1 и С-6 в этой последней группе реакций объясняется быстрым взанмопревращением глицеральдегцд- 3-фосфата и дигидроксиацетонфосфата под действием триозофосфат-изомеразы. При таком экспериментальном подходе оказалось, что иктивность пентозофосфитного пути находится на чрезвычайно низком уровне в скелетной мыьиие, но на очень высоком в зюировой ткани. Эти ланные подтверждают предположение, что главная роль пентозофосфатного пути состоит в генерировании ХА(УРН для восстановительных биосннтезов.
Жировая ткань потребляет большие количества ХА(ЗРН для восстановительного синтеза жирных кислот из ацетил-СоА (гл, 17). 15.8. Тиаминпирофосфат. простетическая группа транскетолазы, переносит актнвнроваиные альдегиды Транскетолаза содержсп в качестве просзетической гру~шы прочно связанный тпаминпирофосфат (ТПФ).
Мы уже встречались ранее с атой простетичсской труппой, когда рассматривалн декарбоксилирование пирувата пгсруват-дес идрогеназным комплексом. Механизм каталитического действия транскетолазы сходен с механизмом указанной выше реакции и состоит в лере- носе икптвиравалнага альдегидлага ц5раг.иента па аьцглтар. В транскетолазной реакции акцептором служпг альдоза, тогда как в случае пируват-дегидрогеназной реакции — липоамил.
При обеих реакциях местом присоединения кетосубстрата является тиазальнаг кольцо простегической с ру пи ы. Н,С ! ! С=-.С н й — Нь я С Н Тнамннпнрофоефат (тпе) Н,С й' С вЂ” С й — Н' 5 хь г' С О Карбаннон Углеродный атом С-2 имеет сильнокислотный характер и легко ионизирустся с образованием карбапиали, который и присоединяется к карбонильной группе кетосубстрата (ксилулозо-5-фосфата, фруктозо-б-фосфата, седогептулозо-7-фосфата).
Образующееся в результате промежуточное соединение ~еряет группу к — ОНОН, Н,С й' н С= — С й — Н 5 НО й" — С вЂ” С вЂ” СНТОН ! Н ОН НС й' С вЂ” С й — Н Б О НО О + й" — С вЂ” С вЂ” СН ОН г Н Проне.нуточное еоеднненне образуя отрицательно заряженный активираванный гликоальдегидпый компонент. Положительно заряженный азот тиазольного кольца действует как улавливатель электронов, способствуя появлению отри- 101 Карбаннон Субстрат кетоэа Рис.
15.3. Микрофотография жировой ткани. цательного заряда на активированном промежуточном соединении. Далее происходит конденсация карбонильной группы соответствующего альдегидного акцептора с активированным гликоальдегидным компонентом, приводящая к образованию новой кетозы, которая от- деляется от фермента. 15. Пентозофосфатный путь н глюконеогенез и ~с' н +п" н,с й н,с й ! ! с — с с — с ! й — М+ 5 '+ — ьй — Н Б с 'Ь г' с ! !! Ос — сн он 1 с — сн он 1 он гзн Раасчапспые форин актаапроааапото тппксааьдагадпото кеыпсиепта н,с й' с — с й — Н+ 5 НС С ! с — с — сн он ! " он пронежуточпое сеаяапечае н,с й ! с — с й — М~~ 8 ~с — с — сн он ! он Прсыежутсчпое соедапепне сн,он ! тою с=о ! он дктпаароааппыа пткоааьдепит продитт- катсаа 15.9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
