1625912814-86e4cf3c2f3a4758cc82c296d453744e (800503), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Эти две аминотрансферазыиграют роль «воронок», направляющих аминогруппы от различныхаминокислот в глутамат для последующего превращения в NH4+.Окислительное дезаминирование глутамата катализируетсяглутамат дегидрогеназой:+NH3HCOCH2+(илиNAD+HONADP )+C+O2ONH4+CH2CH2OCO++(илиNADHNADPH)CH2COOглутамат+CCOOα - оксоглутаратα-оксоглутарат72H+Кроме того, аммиак из аминокислот освобождается также пригидролизе амидных групп аспарагина и глутамина (гидролитическоедезаминирование) и при элиминирующем дезаминированиитреонина, гистидина и серина с превращением последнего в пируват(см. ниже).У большинства птиц и наземных пресмыкающихся NH4+превращается в мочевую кислоту (2,6,8-триоксопурин), у водныхпресмыкающихся NH4+ выделяется в воду, у наземных позвоночныхв мочевину:α-АминокислотаOα-ОксоглутаратNADH+ГлутаматNAD++ HOα-ОксокислотаNH4+H2N C NH2Мочевина2Цикл мочевины как путь вывода аммиака из организманаземных позвоночных:ФумаратН2 ОАргининOH2N C NH2МочевинаАргининосукцинатОрнитинOP C NH2КарбамоилфосфатЦитруллинАспартатR NH2 + ATPСО273+NH4++ 2 ATP1.
На первой стадии, катализируемой карбамоилфосфатсинтазой, выделившийся аммиак реагирует с СО2 (НСО3-) собразованием карбамоилфосфата:OHCO3 + NH4++ 2 ATP +OН 2ОPO~ONH2 + 2 ADP + PiCOкарбамоилфосфат2. Перенос карбамоильной группы на орнитин с образованиемцитруллина катализируется орнитин карбамоилтрансферазой:O+NH3HOCH2+CH2O+C~OCкарбамоилфосфатNH3NCNH2CH2NH2+CH2OCH2HPOPiCH2HCC+NH3COOорнитинOOцитруллин3. Аргининосукцинат-синтаза катализирует конденсациюцитруллина и аспартата, из которого включается 2-ая NH2-группа:OHNOCNH2+CH2C+NH3CO+ATPH 3NCHCH2CH2HOOCCH2+AMP + PPiNH2H- H 2OCCOOаспартатH74OCNHCHCH2CH2CH2COCH2OцитруллинNOO+CNH3CаргининосукцинатO+2 PPi4.
Аргининосукциназа расщепляет аргининосукцинат на аргинини фумарат:OO+NH2HNCNHCHHNCCH2CH2CH2CCH2CCONH2CH2OCH2H+COONH2OC+CHCHCH2+NH3HаргининосукцинатC+CNH3OOфумаратCOOOаргинин5. Аргинин гидролизуется аргиназой до мочевины и орнитина:H2NC+NH3NH+H2 ONH2CH2H2NCH2CCNH2мочевинаCH2HCH2O+CH2CH2H+C+NH3CNH3OCOорнитинOOаргининСтехиометрия синтеза мочевины:HСО3- + NH4+ + 3ATP + Asp + 2H2O → Мочевина + 2ADP + 4Pi+ AMP + Фумарат.75Важную роль в цикле мочевины играет синтез фумарата,который является связующим звеном циклов мочевины итрикарбоновых кислот (см. ниже). Примечательна компартментацияцикла мочевины и связанных с ним реакций. Образование ионааммония под действием глутаматдегидрогеназы, а также 1-я и 2-яреакции цикла происходят в митохондриальном матриксе.
Триследующие реакции, приводящие к образованию мочевины,протекают в цитозоле.Фумарат может превращаться в аспартат, присоединяя ионаммония, реакция катализируется аспартазой (но не умлекопитающих).α-Оксокислота+ СО2Аспартатα-АминокислотаОрнитинАргининосукцинатNH4+Карбамоилфосфату бактерийNH4+ЦитруллинОксалоацетатМалатМочевинаАргининФумаратПревращения углеродных скелетов дезаминированныхаминокислот. При разрушении дезаминированных аминокислотобразуются главные промежуточные соединения метаболизма,которые могут превращаться в глюкозу или окисляться в циклетрикарбоновых кислот. Это всего семь молекул: пируват, Ас-СоА,ацетоацетил-СоА, α-оксоглутарат, сукцинил-СоА, фумарат иоксалоацетат.
Аминокислоты, распадающиеся с образованием АсСоА и ацетоацетил-СоА, называются кетогенными, а остальные –глюкогенными (см. схему на с. 77).76АланинГлицинЦистеинСеринТреонин ИзолейцинЛейцинТриптофанПируватГлюкозаФосфоенолпируватАспарагинАспартатТирозинФенилаланинАспартатИзолейцинМетионинТреонинВалинАцетил-СоАЛейцинЛизинФенилаланинТирозинАцетоацетил-СоАОксалоацетатЦитратФумаратСукцинил-СоАГлутаматГлутаминГистидинПролинАргининα-ОксоглутаратКетогенныеГлюкогенныеНекоторые превращения аминокислот представлены ниже.Прямое (элиминирующее) дезаминирование серина сериндегидратазой:OOCH3 N+CH 2CсеринHOHOH2 OH3 NOC+H2 OOOCCCH 2CH 3Cаминоакрилат77Oпируват+ NH4+Трансаминирование аланина:+ONH3OC+HCOCH2CCHCOCH3аланинCH2+NH3OOO+COCH2CH2CCOOα-оксоглутаратOCCOCH3пируватOOглутаматАспартат и аспарагин превращаются в оксалоацетат:+OCNH3O+HCOCH2C+NH3OCHCH2COOα-оксоглутарат+COCOCH2CCH2COCOCH2COOаспартатCH2COOOOOоксалоацетатOглутаматАспарагин гидролизуется под действием аспарагиназы, образуяаспартат и аммоний.Катаболизм валина:Переаминирование с образованием α-оксоизовалерата:OCH3N+CHOO+OOCC H3валинOOCCCH3CC H2+H3N78+CHC H2C H3α -о кс о и зо в а л е р а тCOOα -о кс о гл ут а р а тOCCHC H2CHH3COOC H2COOгл ут а м а тПоследовательное окисление до метилмалонил-СоА:α-оксоизовалератOOCOHCизобутирил-СоАCHCHSCoACH3CSCoA FAD FADH2NAD+ NADHH+ OCO2CH3OSCoASCoAH2 OCCH3CCH3CH2CH3OOCHCNADH NAD+ OH+CH3HSCoA HOCSCoACHCHONADH NAD+H+CCOHSCoAOCH3HCOOCHCCH3OCSCoAкобаламинOCOCH3CCHCH2OCSCoACH2O C SCoAсукцинил-СоА(S)-метилмалонил-СоА79CH3CH2β-оксиизобутират(R)-метилмалонил-СоАOOCИзомеризация с образованием сукцинил-СоА:OCH3CH2H2 OOHOO CHметилмалоновыйсемиальдегидметилмалонил-СоАβ-оксиизобутирил-СоАметакрил-СоА5'-Дезоксиаденозилкобаламин:OH OHNNH2NONCH2CH3NNH2COCH2CH2H3C CH2CONH2NH2COCH2CH2CH2CONH2H3CNNH3C+CoNNNH2COCH2CH3CH3NH CO CH2CH2 CH CH33CH2CH2CONH2CH2H3C+CHHOCH2CH3NCH3OOONPO HOOСукцинил-СоА образуется из малонил-СоА в результатевнутримолекулярной перегруппировки.
Эта очень необычнаяизомеризация катализируется метилмалонил-СоА-мутазой, однимиз двух известных ферментов млекопитающих, содержащих вкачестве кофермента производное витамина В12 – кобаламин. Ядрокобаламина состоит из корринового кольца, состоящего из четырехпиррольных колец, с центрально расположенным атомом кобальта.803.6. Альтернативный путь окисления глюкозо-6-фосфата(гексозомонофосфатный шунт, пентозофосфатный путь)Окисление фосфоглюконата – это путь генерирования другоготипа метаболической энергии – восстановительного эквивалента вклетках, NADPH, который является донором водорода и электроновпри восстановительных биосинтезах. Название пентозофосфатныйпуть связано с тем, что при окислении глюкозы, кроме NADPH,образуется рибозо-5-фосфат, который является предшественником вбиосинтезе нуклеотидов и входит в состав таких важных молекулкак АТР, СоА, NAD+, FAD, РНК, а такжепроисходятнеокислительные реакции взаимопревращений трех, четырех, пяти,шести и семиуглеродных сахаров.
Эти процессы протекают вцитозоле.Две молекулы NADPH генерируются при превращении глюкозо6-фосфата в рибулозо-5-фосфат:H2ONADP+HCOHCOHCOHCOHHOCHHCHCHO NADPHH+ HOH+OHHCOHCHCH2COOPH2COOPOOглюкозо-6-фосфатOCOCOHHOCHHCOHHCOHH2COOPH2CNADPHOO6-фосфоглюконатлактоназаOCHOOглюконо-δ-лактон6-фосфатглюкозо-6-фосфатдегидрогеназа+O NADPH+ OOHCOHCOHHCOHH2COOPOрибулозо-5-фосфат6-фосфоглюконатдегидрогеназаБиоэнергетический баланс:Глюкозо-6-фосфат + 2NADP+ +H2O → Рибулозо-5-фосфат +2NADPH +2H+ +CO2.81OИзомеризация рибулозо-5-фосфата:H 2CHOHпентозофосфатизомеразаCOCOHH2COHOH пентозофосфатэпимеразаCH2C OHO CO P OH COH 2Cрибулозо-5-фосфатOOPHCOHOHHCOHCOHHCOHHCOHH2COOPOOрибозо-5-фосфатOOксилулозо-5-фосфатВзаимопревращения альдоз и кетоз. Перенос остаткагликолевого альдегида транскетолазой на рибозо-5-фосфат:OHHCOCOHCOHHOCHHCOHHCOHHCOHH2CH2COOP+OOксилулозо-5-фосфатH2COOPOH2CHCOHOCHHCOHHCOHHCOHCHOCOHH2COOP+OOглицеральдегид3-фосфатOрибозо-5-фосфатOHH2COOPOOседогептулозо7-фосфатПеренос остатка дигидроксиацетонаглицеральдегид-3-фосфат:82трансальдолазойнаH2 CCOHOHCO+HH2 CCOHHOCHHCOHH2 COHCOHOPHCOHH2 COOPOOглицеральдегид3-фосфатCOHOCHHCOHHCOHH2 COOPOOседогептулозо7-фосфатOOH+HCHCOHHCOHH2 COOPOOэритрозо-4-фосфатOOфруктозо-6-фосфатПеренос остатка гликолевого альдегида транскетолазой наэритрозо-4-фосфат:H2 COHCOHOCHHCOHH2 COOPOксилулозо5-фосфатOHC+OH2 CHCOHHCOHH2 COOPOOэритрозо-4-фосфатOH+OHCOHOCHHCOHH2 COHCOHOPH2 COOPCHOCOHOOглицеральдегид3-фосфатOфруктозо-6-фосфатТранскетолаза и трансальдолаза создают обратимую связь междупентозофосфатным путем и гликолизом, катализируя указанныевыше реакции, которые схематически можно представить:С5 + С5С7 + С3С7 + С3С4 + С683С5 + С4С3 + С6Суммарный выход этих реакций – образование двух гексоз(фруктозо-6-фосфата) и одной триозы (глицеральдегид-3-фосфата)из трех пентоз.
Таким образом, избыток рибозо-5-фосфата,образованный в пентозофосфатном пути, может количественнопревращатьсявпромежуточныепродуктыгликолиза.Лимитирующей стадией пентозофосфатного пути является перваяреакция – дегидрирование глюкозо-6-фосфата, и ее скоростьрегулируется концентрацией NADP+.3.7. ГлюконеогенезНиже представлена общая схема глюконеогенеза:ГлюкозаГлюкозо-6-фосфатФруктозо-6-фосфатФруктозо-1,6-дифосфатГлицеральдегидДиоксиацетон3-фосфатНе являютсяфосфатобращением стадийгликолиза1,3-дифосфоглицератГлицерол3-Фосфоглицерат2-ФосфоглицератФосфоенолпируватОксалоацетатЛактатПируватНекоторыеаминокислотыНекоторыеаминокислотыГлюконеогенез – очень важный метаболический путь синтезаглюкозы из неуглеводных предшественников – лактата, аминокислоти глицерола, происходящий главным образом в печени и коре84почек.
Собственно, глюконеогенез – это превращение пирувата вглюкозу. Включение метаболитов происходит в основном на уровнепирувата, оксалоацетата и гидроксиацетонфосфата (см. схему на с.84). При глюконеогенезе пируват превращается в глюкозу, но этотпроцесс не является обращением гликолиза. В глюконеогенезе подругому пути проходят три необратимые, упоминаемые ранеереакции, катализируемые гексокиназой, фосфофруктокиназой ипируваткиназой.Образованиефосфоенолпируватаизпируватачерезоксалоацетат: (обратная 10-й реакции гликолиза).
Первая стадияобразования фосфоенолпирувата из пирувата катализируетсяпируваткарбоксилазой;вторая–фосфоенолпируваткарбоксикиназой.C+COOOOOCO2 + ATP+CH 2OOCC+GTPOCC H2OC H2CO+2 H+COOCOADP+ PiC H2C H3O+COPOOO+GDP+CO2OOГидролиз фосфоэфиров фруктозы и глюкозы (обратные 3- и1-реакции гликолиза):OH2CHCOPCOOHOCHCHOфруктозо-1,6OH дифосфатаза HCOHHCOH OHCOH OH2CHOPOOOHH2CH2OOCPiCH2CHO;HOPOHH2O85HCOHHHOCHHCCOHHCOH глюкозо-6- HфосфатазаHOH OCOHH2COPOOPiOCHOOCHCOOH2COУравнение стехиометрии глюконеогенеза:2Пируват + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 2H2O + 2Н+→ Глюкоза+ 4ADP + 2GDP + 6Pi + 2NAD+и ∆G0’ ═ – 37,7 кДж / моль.Уравнение стехиометрии обращения гликолиза другое:2Пируват + 2ATP + 2NADH + 2H2O + 2Н+→ Глюкоза + 2ADP+ 2Pi + 2NAD+и ∆G0’ ═ + 83,7 кДж / моль.3.8. ФотосинтезР.
Майер в 1845 г. сформулировал принцип фотосинтеза:«Растение потребляет один вид энергии – свет, и преобразует ее вдругой вид энергии – химическую». Фотосинтез проходит ворганеллах – хлоропластах.Основное уравнение фотосинтеза записывается просто:hν6Н2О + 6СО2 → (СН2О)6 + 6О2.86Однако механизм фотосинтеза очень сложен, он состоит изсветовой и темновой стадий, которые включают большое числоразличных взаимодействий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
