1625912814-86e4cf3c2f3a4758cc82c296d453744e (800503), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Дегидратация рибонуклеотид-5формамидоимидазол-4-карбоксамида и замыкание кольца даетпуриновое основание гипоксантин в образующемся нуклеотиде –инозинате (IMP). Реакции второго этапа катализируют следующиеферменты: 6 – 5-аминоимидазолрибонуклеотид карбоксилаза; 7 –5-аминоимидазол-4-N-сукцинокарбоксамидрибонуклетидсинтетаза;8–5-аминоимидазол-4-N-сукцинокарбоксамидрибонуклеотидлиаза;9–5-аминоимидазол-4карбоксамидрибонуклеотид трансформилаза; 10 – инозиниказа(IMP-циклогидролаза).Ниже представлен рисунок пуринового кольца с указаниемпроисхождения его атомов:аспартатN1CO2глицинC6 5C4C2 3 CN10-формилтетрагидрофолатNN78C9N5,N10-метенилтетрагидрофолатNглутаминОсновные пуриновые нуклеотиды, АМР и GМР, образуются изIMP.107Аденилат синтезируется из инозината введением по положениюС-6 аминогруппы вместо карбонильного кислорода в две стадии:вначалеприсоединетсяAsp,реакциякатализируетсяаденилсукцинатсинтетазой,затемудаляетсяфумаратаденилсукциназой.
Гуанилат синтезируется из инозината также вдве стадии: сначала он окисляется до ксантилата дегидрогеназойинозиновой кислоты, а затем вводится аминогруппа в положениеС-2 из Gln синтетазой гуаниловой кислоты:OOOHNHCCNHC CH2 CHCCNCHONHGTP + аспартат NCOCGDPCNCCNH2NCHNРибоза-РАденилосукцинатNИнозинат Рибоза-Р(IMP)NAD+ + H2Oфумарат CNCHCNCNCHNАденилат Рибоза-Р(АMP)NADH + H+OOCNCглутамин HNCHCHCCCCNNH2NN ATPNOHAMP + PPiГуанилат Рибоза-РКсантилат Рибоза-Р(GMP)HNCCNСинтез пиримидиновых нуклеотидов. В отличие от путисинтеза пуриновых нуклеотидов de novo, пиримидиновое кольцосначала собирается, а затем присоединяется к рибозофосфату,донором которого служит также PRibPP.Биосинтез кольца пиримидинового основания начинается собразования карбамоилфосфата, синтез которого, в отличие отсинтеза его в цикле мочевины, протекает в цитозоле, катализируетэто процесс другая карбамоилфосфат синтаза и донором азотаслужит Gln ( а не ион аммония):108Gln + 2АТР + НСО3- → Карбамоилфосфат +2ADP + Pi +Glu.Решающая стадия биосинтеза пиримидинов – образованиеN-карбамоиласпартата:HOH2 NCOOPO+H 3N+CCCH2OкарбамоилфосфатOCOOPiH 2NHOаспартатCCH2аспартаттранскарбамоилазаOOC HN COCOON-карбамоиласпартатНа следующей стадии после дегидратации и циклизацииобразуется дигидрооротат, который в результате окисленияFMN-зависимойдегидрогеназойпревращаетсяворотат.ПрисоединениекоротатуPRPPипоследующеедекарбоксилирование приводит к образованию уридилата (UMP):N-карбамоиласпартатдигидрооротаторотатOO++HOOH2O+NAD NADHCCCCHHNHNCH2 OCH2 OH2 NOCCC CO COO CCOCO CNONH дигидрооротатNH дигидрооротазаHHHдегидрогеназаPRPPоротатфосфорибозилOOтрансферазаPPiCCHNCHHNCHOOOO CC CCH CO2 H+O CNONO P O CH2O P O CH2OOоротидилатдекарбоксилаза OOHHHHOH OHOH OHуридилаторотидилат(UMP)PRPP5-фосфорибозил1-пирофосфат109Нуклеотиды в биосинтетических реакциях и как коферментыучаствуют в активной форме – дифосфатов и трифосфатов.Нуклеозидмоно-,диитрифосфатыспособныквзаимопревращениям:нуклеозидмонофосфаткиназы(высокая специфичность)нуклеозиддифосфаткиназа(низкая специфичность)UMP-киназаUMP + ATPUDP + ADPXDP + YTPXTP + YDPаденилаткиназаAMP + ATPADP + ADPЦитидинтрифосфат, СТР, образуется из уридинтрифосфата,реакция катализируется цитидинтрифрсфат синтазой – СТРсинтаза:глутамин+ATP + H2OOHNOCCNглутамат+ADP + Pi + 2 H+CHNH2NCHOрибозотрифосфатCCNCHCHрибозотрифосфатДезоксирибонуклеотидыполучаютсявосстановлениемрибонуклеозиддифосфатов.
Донорами электронов и протонов врибонуклеотид редуктазе (рибонуклеозиддифосфат редуктазе)являются два цистеиновых остатка белка – тиоредоксина.Образующийся дисульфид белка восстанавливается тиоредоксинредуктазой, коферментом которой является NADPH.Дезоксириботимидилатобразуетсяметилированиемдезоксирибоуридилата. Коферментом тимидилат синтетазы,донором метильной группы и электронов, в этой реакции являетсяN5,N10-метилентетрагидрофолат,которыйпревращаетсявдигидрофолат (см.
схему на с. 111 и реакцию на с. 112).110ATP, MgрибонуклеозиддифосфатредуктазаNDPТиреоредоксинdNDPSHТиреоредоксинSHSSТиреоредоксинредуктазаNADP++NADPH + HТиоредоксин–(SH)2 + NDPТиоредоксин–S2 + dNDP+Тиоредоксин–(SH)2 + NADP+Тиоредоксин–S2 + NADPH + HCHNCONCHCHOHHNOCNNH2NCCHNCH2CH2NCH3+NOOCNHOOCCH2CH2HN5,N10-метилентетрагидрофолаттимидилатсинтетазаdUMPCCH2HN+дезоксирибозомонофосфатOHNNH2NOHNCOCH2NOHCH2ONHдезоксирибозомонофосфатNHдигидрофолатdTMPТетрагидрофолат регенерируется восстановлением:111OCCHOOCH2CH2COДигидрофолатредуктазаДигидрофолат + NADPH + H+Тетрагидрофолат + NADP+.4.4.
Биосинтез аминокислотВысшие организмы неспособны включать N2 в органическиесоединения. Для фиксации азота микроорганизмы используют АТРи нитрогеназный комплекс, состоящий из редуктазы инитрогеназы, которые являются железосерными белками. Сильныйвосстановитель в этом процессе, источник высокоактивныхэлектронов – ферредоксин:2 NH4+ + 12 ADP + 12 Pi + 4 H+.N2 + 6 e- + 12 ATP + 12 H2OЗатем соли аммония используются высшими организмами длясинтеза аминокислот (нуклеотидов и др.).
Основными «пунктамивхода» аммония в промежуточный метаболизм являются Glu, Gln икарбамоилфосфат:ONADPHO+CC+NH 3HNH 4CглутаматдегидрогеназаOCH 2+NADP+CO+NH3COCH 2OOα- оксоглутаратб-оксоглутаратHCCH 2CH 2COOCCH2+OOL-глутаматATP+ PiADP+NH4+NH3HглутаминсинтетазаCCOCH2CH2CH2CCOOглутаматONH2Oглутамин112Аминокислоты делятся на заменимые, которые способенсинтезировать человек, и незаменимые, которые обязательнодолжны поступать с пищей (см. ниже).ЗаменимыеАланинАспарагинАспартатГлицинГлутаматНезаменимыеАргининВалинГистидинИзолейцинЛейцинЗаменимыеГлутаминПролинСеринТирозинЦистеинНезаменимыеЛизинМетионинТреонинТриптофанФенилаланинУглеродный скелет аминокислот происходит из промежуточныхпродуктов гликолиза, пентозофосфатного пути и циклатрикарбоновых кислот. Существует шесть биосинтетическихсемейств аминокислот, представленных на схеме, где в квадрате –основные метаболические предшественники, в овале –аминокислоты, из которых образуются другие аминокислоты,звездочками отмечены незаменимые аминокислоты:α-ОксоглутаратОксалоацетатГлутаматГлутаминПролинАспартатАргинин*АспарагинЛизин*Треонин*Метионин*Изолейцин*3-фосфоглицератПируватАланинСеринЦистеинВалин*Лейцин*ГлицинРибозо-5-фосфатФосфоенолпируват+Эритрозо-4-фосфатФенилаланин* ТирозинГистидин*Триптофан*Тирозин113Пути биосинтеза заменимых аминокислот просты.
Так, Asp и Alaполучаются в одну стадию переаминированием оксалоацетата ипирувата соответственно (реакции см. на стр.78).Asn и Gln синтезируются в одну стадию амидированием Asp иGlu (донором азота у млекопитающих при синтезе Asn являетсяGln), ферментами, катализирующими эти реакции, являютсяаспарагин и глутамин синтетазы соответственно:Asp +Gln + ATP → Asn +AMP + PPi +Glu,Glu +NH4+ + ATP → Gln + ADP + Pi + H+.Пролин синтезируется из глутамата в три стадии:г-карбоксильная группа Glu при взаимодействии с АТР и NADPHвосстанавливается до альдегида, спонтанная циклизация сотщеплением воды и последующее восстановление, катализируемоепролиноксидазой (пролин дегидрогеназа, пирролин-5-карбоксилатредуктаза) дает пролин:-COOH 3N+CATPHNAD(P)HCOOADP++H 3N C HNADHO2NADPHCH2CH2H 2CCH2CH2HC-COOCOглутаматCH2NH+CHCOONADP +CH2H 2CH 2CHNCHHCOO-HL-Δ-пирролин5-карбоксилат4-полуальдегидглутаматапролинПути биосинтеза незаменимых аминокислот гораздо сложнее,чем заменимых.
В качестве примера представлен несложныйбиосинтез Thr – незаменимой аминокислоты, из Asp:114COO-COO-CHNH+3 ATPCH2ADPNADPHCH21COOCOOPO34ADPNAD+NADH3аспартатполуальдегидCOOCOO-CHNH+3 ATPCHNH3+CHO4-фосфоаспарагиноваякислотаCOO-COOCH222-аспарагиноваякислотаCH2CHNH+3NADP+CHNH+3 Н 2ОCH252-PiCHNH+3HC OHCH2OHCH2OPO3CH3гомосерино-гомосеринфосфаттреонинВосстановлениев-карбоксильнойгруппыAsp,катализируемого АТР : L-аспартат-4-фосфотрансферазой (1),β-полуальдегид:NADР+оксидоредуктазойL-аспартат(фосфорилирующей)(2)иL-гомосерин:NAD+оксидоредуктазой (3) приводит к образованию гомосерина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
