Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Таким образом, активность зависит от присутствия в растворе двух типов вешесгв; термолабильного недиализуемого компонента (названного зимазой) и термостабильной диализуемой фракции (названной козимазой). Теперь мы знаем, что на самом деле знмаза представляет собой совокупность нескольких ферментов (энзимов), а козимаза состоит из ионов металлов, аденозинтрифосфата (АТР), аденозиндифосфата (А)ЭР) и коферментов (коэнзимов), таких, как никотинамидадениндинуклеотид (ХАГл+ ), Исследования мышечных экстрактов, проведенные несколькими годами позлнее, показали, что многие реакции молочнокислого брожения подобны реакциям спиртового брожения. Это было волнующее открытие, потому что оно вскрывало существование внутреннего единства в биохимии.
Полностью гликолитическнй путь был установлен к !940 г. главным образом благодаря работам Густава Эмбдена, Отто Мейергофа, Карла Нойберга„Якоба Парнаса„ Отто Варбурга, Герти Кори и Карла Кори (Опв!ач ЕшЫеп, Оцо МеуегЬо1, Саг! ХецЬегй, 1асоЬ Рагпаз, Оцо %агбпг8, Оегб Соп', Саг) Соп). Гликолиз иногда называют путем Эмбдена-Мейергофа. 12.1. Номенклатура н конформацня моносахаридов Прежде чем обратиться к реакциям гликолиза, рассмотрим номенклатуру и структуру простейших углеводов †моносахарид. Моносахариды представляют собою альлегиды или кетоны, содержашие лве нли более гидроксильные группы; их эмпирическая формула (СНгО)„. Простейшие из них, для которых л = 3,— это глицеральдегид и дигилроксиаце гон. Они являются триозами. Глицеральдегид назван альдозой, потому что он содержит альлегилную группу, тогда Микрофотография дрожжевых клеток, полученная с помошью светового микроскопа.(Печатается с любезного разрешения д-ра )!апс)у БсЬе(апап.) Рис.
122. Часть 1!. Генерирование н хранение энергии 24 Брожение— процесс генерирования АТР. в котором органические соединения действуют и как доноры, н как акцепторы электронов. Может протекать в отсутствие Ою Открыто Пастером, который описал брожение как 1а Ие запз Га(г (жизнь без воздуха).
как дигидроксиацетон — кетоза, поскольку он содержит кетогруппу. О Н С ! Н вЂ” С вЂ” ОН ! Сн ОН о-Глпцеральдегмд (ап ьдозв) СН,ОН С=О Сн ОН Дпгпдрокомацетоп (кетова) Глицеральдегид имеет один асимметрический атом углерода. А это означает, что сушествуют два стереоизомера этой трехуглеродной альдозы, называемые О-глицеральдегид и ь-глицеральдегид. Приставки СН,ОН Сн ОН ,4 Н вЂ” ОН Н Н Н ОН Н он н НО С вЂ” ~ О НО О Н ОН Н ОН Н о- и (.- обозначают абсолютную конфигурацию. Сахара с 4, 5, 6 и 7 углеродными атомами называются соответственно тгтрозами, пентозамп, гексозами н ггптозами.
Их формулы и стереохимические соотношения приведены в приложении к этой главе (стр. 46). Две широко распространенные гексозы— это ц-глюкоза и (э-фруктозв. Символ о означает, что абсолютная конфигурация при асимметрическом атоме углерода, наиболее отдаленном от альдегидной группы или кетогруппы, а именно при С-5 полобна таковой в (з-глицеральдегиде.
Заметим, что глюкоза является альдозой, а фруктоза — кетозой. Н ! НОН' й — С вЂ” ОН' ОН Нолуацетавь зг О й — С + Н дпьдегпд Н С=О + НОН" ! Н' Кетов Н Ой" й' ОН Попукеталь Сперт Рве. И,З, Абсолютная конфигурация (э-злицеральдегида. (2. Глииолиз О Н С ! НΠ— С вЂ” Н Н вЂ” С вЂ” ОН Н вЂ” С вЂ” ОН СН ОН о- Глюкоза (форма с открытоа цепью) о н С' сн,он ! ! н — с — он С=О ! НΠ— С вЂ” Н НΠ— С вЂ” Н ! Н вЂ” С вЂ” ОН Н вЂ” С вЂ” ОН ! Н вЂ” С вЂ” ОН Н вЂ” С вЂ” ОН СНзОН СНзОН о-Глюкоза о- Фруктоза (апьдоза) (кетоза) В растворе глюкоза и фруктоза репко находятся в виде структуры С открытой цепью, Глюкоза и фруктоза с открытой цепью могут циклизоваться в кольцо. а-о.Глюковмраяоза (кольцевая форма глюкозы) В обшем выражении альдегид может реагировать со спиртом с образованием полуацеталл.
Альдегидная группа при С-1 в молекуле глюкозы с открытой цепью реагирует с гидроксильной группой цри С-5, образуя енутрииолгкуллрный полуацгталы Возникший в результате шестичленный кольцевой сахар назван пиранозой иэ-за его сходства с пираном. Полобно этому, кетон может рва~ ировать со спиртом, давая полукгтиль. сн,он нΠ— С вЂ” Н н — С вЂ” ОН ! н — с — он сн,он е- Фатктезе НОНзС ОН СНзОН НОНзС н он ! н но Н НО ~ .! ! ОН Н ОН Н а-е. Фаткзефтае пеев (папьцеееп фавна Фатптезьз) Н Н Н )Зльгпвкеза СН ОН Н ОН Н НО ОН Н ОН «-е-Гпизеза Н,ОН Р-е-Гпееезз НОНз 0 ОН Н НО Н СН ОН ОН Н НОНзС 0 СНзОН Н НО н ОН Н Н а-е-Фатззззе Р-О- Гпюкеэа Часть 1!.
Генерирование и хранение энергии Кетогруппа при С-2 фруктозы с открытой цепью взаимодействует с гидроксильиой группой при С-5 с образованием внутрималвкулярного полукгтиля. Этот пятичленный кольцевой сахар назван фуранозой из-за его сходства с фураном. Структурные формулы глюкопнранозы н фруктофуранозы, приведенные в этом разделе, являются проекционными формулами Хаворта (Пазьог1)э). В таких формулах угле- родные атомы в кольце видны пе совсем четко.
Примерная плоскость кольца перпендикулярна плоскости бумаги„и край кольца, ближайший к читателю, отмечен жирной линией. При циклизации глюкозы создается доволнительный асимметрический центр. Таким центром становится в кольцевой форме углерод-1, карбонильный атом углерода в структуре с открытой цепью. Возможно образование двух кольцевых струхтур: и-0- глюкопиранозы и )3-0-глюкопнранозы (рис. 12.4). Символ а оэначигт, чта гидраксильная гр»паи при бз! рисяалоакеяа под плоскостно кольца, символ )3 — что аиа яаходитяся яид яласкогтьт кольца. Углерод-1 назван аномерным углеродным атомом, и- н бформы — а но.не рами.
а а Ппвепееа ° кепйзевнеаеп паеепе (е.екеатоаиепьныа заместитель е.екеиепьныа заиеститепь) Такая же номенклатура приложима к кольцевой форме фруктозы, с той лишь разницей, что в этом случае символы и и б относятся к гндроксильной группе при С-2, аномерном углеродном атоме в кетозах. А тьфа-о-тлю копираноза, 33-О-глюкопираноза и глюкоза с открытой цепью способны к быстрому взаимопреврашению аналогично фуранозе и фруктозе с открытой цепью. В дальнейшем изложении, говоря о глюкозе и фруктозе, мы будем подразумевать равно- Рис.
12.4. Пространственная модель )3-0-глюкозьь весную смесь молекул с открытой цепью и кольцевых форм этих сахаров. Шестичленное пиранозное кольцо не плоское. Его предпочтительной конформацией является конформация кресла. Заместители могут быть двух типов: аксиальные и экваториальные. В В-о-глюкопиранозе все гидроксильные группы — экваториальные. 12.2. Обшяй обзор ключевык структур н реакций Изучение последовательности реакций в метаболическом пути значительно облегчаегся, если имеются точные данные о структуре реагирующих веществ и известны типы происходящих реакций. Промежуточные продукты гликолиза состоят из шести или трех углеродных атомов, Соединения, содержащие шесть атолюв углерода,— зто производные глюкозы и фруктоэьц соединения„ содержащие три атома углерода,— производные дигидроксиацетона, глицеральдегида, глицврата и пирувата.
Н вЂ” С вЂ” ОН СН ОН Гппцееапьдетад СН,ОН С=О СН,ОН йагадееаепацетеп О О С Н вЂ” С вЂ” ОН СН ОН Гпацщмт ~~,г О С ! С=О сн Партеат Π— С вЂ” Π— Р— О О ЗФар ΠΠ— С вЂ” Π— Р— О !! О Д п2ДРпя Все промежуточные продукты гликолиза, расположенные в гликолитической последовательности между глюкозой и лируватом, находятся в фасфорилированной форме. Фосфорильные группы в этих соели- пениях связаны эфирной или ангидридной связью. Рассмотрим теперь некоторые виды реакций, происходящих при гликолизе; 1. Перенос фосфорильной группы.
Фосфорильная группа переносится от АТР на промежуточный продукт гликолиза или наоборот, 2. Перемещение фасфарильной группы. Фосфорильная группа перемещается внутри молекулы от одного кислородного атома к другому Π— Р=О ОН О О ! й — С вЂ” СН О вЂ” Р— Π— й — ' — СН ОН 2 т 2 Н О Й 3. Озомеризация. Кетоза превращается в альдозу или наоборот СН,ОН О С=О С вЂ” Н ! й Н вЂ” С вЂ” ОН й катета дпьдом 4.
Дегидратация. Элиминирование молект'и ~ волы. ! ! Н вЂ” С— С— ! !! Н вЂ” ~ — ОН вЂ” Н вЂ” С +Н,О Н Н 5. Альдалъное расщепление. Связь углерод — углерод расщепляется в результа~е обращения реакции альдольной конденсации. й С=О НΠ— С вЂ” Н й С=О ! НΠ— С вЂ” Н+ Н и О й — ОН+АТР й — Π— Р— О +АОР+ Нт 12. Глнколиз 27 Рис, 12.5. СН ОН СН ОРО,>- Ге сокиназз + АТР— ' Н Н +АОР+ Н+ Н Н Н ОН Гпюково Н ОН Гоюкозоа. фосфот СН ОН з О>РОН>С О СН>ОРО>т Н НО Н ОН Н ОН Н Овтктото.т,а Вясфосфот Н ОН гакково 28 12.3.
Образование фруктозо-!,б-бисфосфата из глюкозы Начнем теперь наше пу>ешествие вниз по >ликолнтнческому пути. Реакции этого пути протекают в цитозоле клетки. Первая стадия, представляющая собою превращение глюкозы во фруктозо-1,6-бисфосфат, происходит в три этапа: фосфорилирование, изомеризация и вторая реакция фосфорилирования, Стратегия этих начальных ступеней гликолиза сводится к образованию соединения, которое .иожет легко р»сизеплнтьсч на фосфорилиравинные фрагменты, содержиигие три углеродных атолаь Из >тих трехуглеродных фрагментов на последую>них этапах извлекается энергия. Глюкоза проникает в большинство клеток при помощи специфического переносчика илн системы активного транспорта (разд.
36. (2). Судьоа глюкозы внутри клетки однозначна: она фосфарилируетсн при >частии АТР с ойразпваниеы глюкоза-б-фосфата. Перенос фосфорильной группы с АТР к >'идроксильной группе при С-6 глюкозы катализнруется гексокинаюй. Перенос фосфорильной группы — это основная реакция в биохимии. Фермент, каталнзирую>пий перенос фосфорильной группы от АТР к акцептору, называется киназой. Следовательно, гексокиназа — это фермент, способный переносить фосфорильную группу от АТР к различным шестиуглеродным сахарам (гексозам). Гексокиназа, полобно всем другим кинаэам, нуждается лля проявления своей активности в ионе Мйз ' (или другом лвухвалентном ионе металла, та- Часть П. Генерирование и хранение энергии Электронная микрофотография псчсночной клетки. Гликолиз происходит в цнзозоле.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
