Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Важную роль в синтезе стероидных гормонов и желчных кислот из холестерола играют реакции гидроксилирования, катализируемые оксигеназами со смешанной функцией при участии )х(АПРН и О . Ключевой промежуточный пролукт синтеза стероидных гормонов прегненолон (Ск,) образуется путем отшепления боковой цепи холестерола. Прогестерон (С„), синтезируемый из прегненолона,— предшественник кортизола и альдостерона. При расщеплении боковой цепи прогестерона образуется один из андрогенов андростеидион (С, ).
Эстрогены (С,а) синтезируются из андрогенов путем отшепления метильной группы и образования ароматического кольца А. Витамин )3, играющий важную роль в регуляции метаболизма кальция и фосфора, образуется из производного холестерола под действием света. Помимо холестерола и его производных из основного пятиуглеродного строительного блока изопентенилпирофосфата синтезируется еше поразительное множество других молекул. В качестве примера протяженных цепей, образованных из этого активированного пятиуглеродного элемента, можно привести углеводородные боковые цепи витамина К,, кофермента Ого и хлорофилла. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Часть П1.
Биосинтез 240 предшественников макромолеиул С чего начать В!осй К., 1965. ТЬе Ьго!орса| вупгЬеяв оГ сЬо!езгего), бс!енсе, 150, 19-28. Вголл М.5., 6о(йвгсгл 1 1., 1976. Кссергог еейагсд сомго1 оГ сЬо(спето! те1аЬойяп, зсгепсс, 191, 150-! 54. Книги ио метаболазму липвдов 5луйег Г. (са.), 1977. Е)рг6 МеваЬо!ппг т МаептЬ, чоЬ. 1 апб 2, Р)епне Всйгса Н. Г. (ед.), 1978. ТЬе Гаг- зо1нйе Ч!гатгпв, Р(ептп Иа)гй 5.
(еж), 1970, Гдры МегаЬойяп, Асадепнс Ргем. Нск И'. К., МсКгал М. 1., 1977. ВюсЬет!ягу оГ ЫегоЫ апд Огйег !ворепгапоиЬ, 1)тчегвпу Ратх Ргевв. Ферменты а механизмы ревнива Иа(вй С., 1979. Епкутайс Кеасйопк МесЬапЬтз, Ггсетап. (Содержит п реаоскодное обсуждение механизмов реакций биосинтеза «олсстерола и других соединении, происходяеих из изопентснилпирофосфата) Науаиы О. (ед.), 1974 Мо1есп)аг МесЬаппев оГ Охухеп Аспчапоп, Асабеппс Ргея.
Нойсй М Г., С(агй М. В., 1978. ТЬе РЬогоЬ!обепеяв апд тегаЬоЬяе о1 чйаппп О, Геб. Ргос., 37, 2567-2574. Мсм тау и'.С.. Маркс И!1... 1972. РЬоврЬоЬРЫ тегаЬойве, Апв. Кеч. ВюсЬет., 41, 129-160. 6ап 5., Ва глйо1г У., 1973 Епгупгев о1 сотр(сх йрЫ гпсгаЬойве, Апп. Кеч. ВюсЬет., 42, 61-85 Рор1аа 6., Соглуогчй 1. ИЬ 1960. ТЬе Ыовупгйеяв о1 сйо)свгего1, Аачап. Епхугпо1., 22, 281 335. В!асд К., 1976.
Оп ГЬе ечойБоп оГ в Ьюхппйегк рагЬнау. 1пг КогпЬегя А., НогесБег В.1... Согподелв 1.. апд Ого 1, (еда.,, КсПесдопх оп Вюсьеппвггу, рр. 143 — !50, Регяаглоп. (Проблемное обсуждение эволюции колестерола и других стероидов.) Лнвопротенны згали А. М., 1977. Р!вила Ироргоге)п в!гас!иге, Наготе, 270, 209-2!О. уапй е.с., Рамлал н.з., оо!!а А.м., ,Гг., 1978.
ТЬе р!акта Броргоге!пв: в1госпле апд тегаьовхю, Апп. Р.еч. ВюсЬспг., 47, 751-777. Регулпцпв Вгони М. Ъ, Оаылгт .1. Е., 1974. Рапл1и! ЬурегсЬо)еыего)елиа. деГеспчс Ыппппк о1 Ироргогегпв го спппгед ПЬгоЫакп аввос)аюд нИЬ пира)гед геки)аппп оГ 3-Ьудгоху-3-тегЬу18- 1ыагу! соепхуюе А гедасгаве аспчпу, Ргос. Наг. Асад. Бс1., 71, 788 792. Алдеггае Я.б И'., Оаыигм ЕЕ., Вгоил М.5., 1977. А пюгапоп 1Ьаг нпраих 1Ье аЫШу оГ Браргою)п гесергогв го )гквйе !и соакд рпв оп ГЬе сеа хмпсе оГ Папан ПЬгоЫавп, Наготе, 270, 695-699.
Оа!дзге)л ЕЕ., Вгонл М.5., 1977. ТЬе 1ои-депп!у Броргогею райиау апд гв ге1апоп го айеговс!егоив, Апп, Кеч. ВгосЬепк., 46, 897-930. Оемрзеу М. Б., 1974. Кека)адоп оГ в!стаи) Ь!овупйеяк, Апп. Кеч. В!асЬегп., 43, 967 — 990 Наследственные заболевании згалЬигу ЕВ., Игулдаагедеп Е В,. Рг»- диг) гап О. 5. (едв.), 1978. ТЬе МыаЬо!к Вапк оГ !пЬспгед ОЬеаве (4ГЬ ед.), МсСгвл-НПЕ (Содержит превосходные статьи по наследственным нарушением метаболизма сфинголипидов, лилолротеинов, холестерола и стероидов.) О)гигЬу Е М., Соска А. М., Уг.. Олйо ЕА. (сдх.), 1978 ОыогЬапсех гп Ыры апд Ыроргогею МегаЬовхю, Аюегкап РЬухго)оя!са( зос)егу.
Вопросы и задачи 1. Напишите сбалансированное уравнение синтеза триацилглицерола из глицерола и жирных кислот. 4. Напишите сбалансированное уравнение синтеза фосфатидилсерина ()е пото из серина, глицерола и жирнв(х кислот. 3. Укажите, какова активироваиная форма пред(пественника в следуюших реакциях биосинтеза: а) фосфатидилсерина из серина; б) фосфатидилзтаноламииа из зтаноламина; в) церамида из сфингозииа; г) сфингомиелина из цсрамида; д) цереброзида из церамида; е) ганглиозида ам, из гаиглиозида Е.мз1' ж) фарнезнлпирофосфата из геранилпирофосфата. 4.
Как распределяется изотопная метка в молекуле холестерола, сиитезировашюго из следуюших предшественников: а) мевалоиата, меченного '4С по углерод- ному атому карбоксильной группы? б) малоинл-СоА, меченного '4С по углеродиому атому карбоксильной группы? ГЛАВА Ю1 Биосинтез аминокислот и гема В этой главе рассматривается биосинтез аминокислот и некоторых молекул, которые из них образуются. Прежде всего мы рассмотрим реакции, приводящие к включению азота в состав аминокислот.
Этот путь начинается с восстановления Х, до ХН4 в клетках азотфиксирующих микроорганизмов. Затем ХН4 включается в аминокислоты через глутамат и глутамин, два ключевых соединения азотистого метаболизма. Десять из основного набора двадцати аминокислот синтезируются из промежуточных продуктов цикла трикарбоновых кислот и других метаболических последовательностей с помощью несложных реакций. Мы рассмотрим зти бносинтетнческие пути и опишем биосинтез ароматических аминокислот н гистидина в качестве примеров аминокислот, синтезирующихся более сложным образом.
На самом деле человек должен получать эти десять аминокислот с пищей, потому их и называют незаменимыми аминокислотами. В этих реакциях участвуют два весьма любопытных посредника: тетрагидрофолят, многоцелевой переносчик одноуглеродных единиц трех степеней окисления, и Я-аденозилметионин, главный донор метнльных групп.
Еще одна важная сфера наших интересов-регуляция метаболизма аминокислот. На примере глутамин-синтетазы мы проиллюстрируем некоторые общие принципы регуляции. Конег! настоящей главы посвящен синтезу и распаду гема. Часть ! и. Биосинтез 236 предгпествеиииков макромолекул 21.1. Микроорганизмы используют АТР н сильный восстановнтель для превращения Хг В ХН4 Атомы азота аминокислот, пуринов, пиримидинов и других биологических молекул происходят из ХН'. Высшие организмы неспособны включать Х, в органические соединения.
Это превращение — аэотфиксачил — осуществляется только бактериями и сине-зелеными водорослями (цианобактернямн). Некоторые из этих микроорганизмов, а именно бактерии Ий!гоЫн»4, заражают корни бобовых растений и образуют корневые клубенькн, в которых и происходит азотфиксация (рис. 21.2). Взаимоотношения между бактериями и растением носят характер симбиоза. Считается, что микроорганизмы переводят в органическую форму примерно 2 !О" кг Х, в год. Энергия связи Х==Х составляет 225 ккал,4моль. Эта связь весьма устойчива к химическим воздействиям, Ведь Лавуазье назвал этот элемент из-за его инертности «азот», что означает «безжизненный».
Промышленный процесс азотфиксации был разработан Фрицем Габером (Рптг НаЬег) в 19!О г. и используется в настоящее время при производстве удобрений: Х + ЗН 2ХНэ. Эту реакцию обычно проводят в присутствии железа в качестве катализатора при температуре около 500*С и давлении 300 атм. Неудивительно поэтому, что биологический процесс азотфиксации осуществляется сложным ферментом. Ннмрогеназный комплекс, катализирующий эту реакцию, состоит из белковых компонентов двух типов: редуктазьп которая поставляет электроны с высокой восстановительной способностью, и собственно ни»4рогеназьв которая использует эти электроны для восстановления Хг до ХН4 (рис.
21.3). Оба компонента представляют собой энелгзосеронронмнны (Ре-з-белки), в которых железо Рнс. 21Л Электронная микрофотография глутамии-синтетазы Е сой. Этот фермент играет ключевую роль в метаболизме азота. (Печатается с любезного разрешения л-ра Еаг! Я!ад!щап.) окислительных процессов, зависит от организма. Реакции, кагализнруемые нитрогеназным комплексом, имеют следующую стехиометрню: + бе + 12АТР л- 12Н,О 2МНл + 12АПР + 12Р, + 4Н '. связано с атомом серы остатка цистеина и с неорганическим сульфидом (разд.
14.4). Нитрогеназный компонент комплекса содержит, кроме того, олин или два атома молибдена, поэтому раньше его называли МаРе-белком. Его субъедииичная структура а,(),. а мол. масса 200 кДа, Редуктазный компонент -(называемый также Ре-белком) состоит из лвух идентичных полнпептидов. Его мол.масса - бб кДа. В нитрогеназном комплексе один или два Ее-белков связаны с Мо-ре-белком. Для превращения )ч, в ХН; под действием нитрогеназиого комплекса необходимы 4ТР и хлои)ный васстаиавитель.
У большинства азотфиксируюших микроорганизмов источником электронов с высоким потенциалом для этой гаестиэлектроикай реакции служит восстановленный ферредоксии, переносчик электронов, который мы уже рассматривали при обсуждении фотосинтеза (разд. 19,9). Регенерирует ли затем восстановленный ферредоксин путем фотосинтеза или в результате 21. Биосинтез аминокислот н гема 231 Проведенные недавно исследования иитрогеназы свидетельствую! о следующей последовательности реакций. Сначала восстановленный ферредоксин отдает электроны редуктазиому компоненту комплекса.
На втором этапе АТР связывается с редуктазой и сдвигает ее окислнтельно-восстановительный потенпиал с — 0,29 до — 0,40 В путем изменения ее конформации. Это увеличение восстановительной способности редуктазы позволяе~ ей переносить электроны иа нитрогеназный компонент. На третьей стадии происходит перенос электронов, гнлролизуется АТР н редуктаза отделяется от нитрогеназного компонента. Наконец, )ч, связывается с ннтрогепазным компонентом комплекса и восстанавливается до )чН4.
Поскольку источники энергии для химического производства аммиака по методу Габера истошаютсй и становятся все дороже, спепиалисгы проявляют всевозрастающий интерес к увеличению азотфиксации микроорганизмами. Один из возможных Р . 21.2. СОО +Н Н вЂ” С вЂ” Н з СН +' ! СНг СОО Гнэтвинн Гнттнинт окислителя: Клубеньки на корневой системе сои-место, где происходит азотфиксация бактериями И)иго)йие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
