Биологический каталог




Биохимия природных пигментов

Автор Г.Бриттон

, причем не свободного протохлорофиллида а, а протохло-рофиллид-белкового комплекса, известного как протохлоро-филлидный галохром, который содержит одну молекулу протохлорофиллида на молекулу белка. Полученные данные указывают на то, что голохромный белок представляет собой фотофермент протохлорофиллидредуктазу. Образование комплекса протохлорофиллид—фермент — NADPH происходит в темноте, однако для восстановления кольца D протохлорофиллида необходим свет.

Завершающей стадией биосинтеза хлорофилла а (5.67) является этерификация остатка пропионовой кислоты при С-17 (кольцо D) хлорофиллида а фитолом. Хорошо известен фермент хлорофиллаза, который (в присутствии 30%-ного ацетона!) гидролизует или осуществляет переэтерификацию фитильной сложноэфирной группы хлорофилла. После многолетних споров в настоящее время установлено, что хлорофиллаза, действующая в обратном направлении, не принимает участия в нормальном биосинтетическом пути. В качестве донора фитильной группы идентифицирован фитилпирофосфат (5.68), образующийся из геранилгеранилпирофосфата (5.69). Недавно у высших растений были обнаружены разновидности хлорофилла, содержащие геранилгераниол (5.70) и ди-, а также тетра-гидрогеранилгераниол; это позволяет предположить, что в некоторых случаях этерифицирующим спиртом может служить геранилгераниол, который, вероятно, восстанавливается в фитол уже после присоединения к порфирину.

5.9.9. Образование хлорофилла Ь

Скорее всего, хлорофилл Ъ (5.71) образуется из хлорофилла а путем окисления метильной группы при С-7 до альдегидной. Пока ничего не известно о механизме этого предполагаемого процесса. Альтернативные предположения, согласно которым эти два хлорофилла синтезируются различными или расходящимися путями или хлорофилл а образуется из хлорофилла Ь, были отвергнуты.

5.9.10. Образование хлорофиллов end

О биосинтезе хлорофиллов end ничего не известно. На основании их структуры можно предположить, что хлоро-филлы d (5.72) и с2 (5.73) образуются из промежуточных продуктов пути биосинтеза хлорофилла а, а хлорофилл d (5.74) — из самого хлорофилла а (рис. 5.25).

5.9.11. Образование бактериохлорофиллов

Были получены мутантные штаммы бактерий (Rhodop-seudotnonas spp.), накапливающие протохлорофиллид а, хлорофиллид а и другие близкие к ним соединения, у которых винильная группа в кольце А модифицирована в гидроксиэтиль-ную или ацетильную. Как видно на биосинтетической схеме, приведенной на рис. 5.26, модификация боковой цепи при С-3 происходит перед гидрированием кольца В, приводящем к образованию бактериохлорофиллида а (5.75). Этерификация фи-толом или близким к нему спиртом, таким, как фарнезол, является заключительной стадией образования бактериохлоро-филла а (5.76). Бактериохлорофилл Ь (5.77) образуется, по-видимому, путем дегидрирования бактериохлорофилла а,

5.9.12. Образование хлоробиум-хлорофиллов

(бактериохлорофиллов end)

Относительно биосинтеза нескольких хлорофиллов Chlorobium известно очень мало. По-видимому, они образуются из гидроксиэтильного промежуточного продукта (5.78) биосинтеза бактериохлорофиллов и дополнительные алкильные заместители при С-8, С-12 и G-20 вводятся позже путем присоединения к винильным группам; донором при этом служит S-аденозилметионин.

5.9.13. Биосинтез витамина Bi2

Тип III расположения боковых цепей в витамине В12 указывает на фундаментальное сходство его биосинтеза с биосинтезом гема и хлорофилла. Корриновое кольцо происходит от АЛК и ПБГ, и начальные стадии его биосинтеза идентичны стадиям образования порфирина. Уропорфириноген III включается в корриновую систему без какой-либо фрагментации

Н,Сн3с

(5 72) Хлорофил-1 г, (К ( If, Of,) (5 73) Хлорофилл с2 (К-( 1[ - СИз>

(5 67) Хлорофилл a

Рис. 5.25. Возможные пути образования хлорофиллов end.

или перегруппировки четырех колец. Более поздние стадии? биосинтеза витамина В12 в настоящее время интенсивно изучаются.

5.9.14. Образование билинов

У животных билины образуются в результате катабо-лического распада гема, главным образом гема гемоглобина, в результате окислительного элиминирования одного из углеX , \—(

ill

*>0^

( И COO.СИ

1

coo r

Ь 70 Ь ' ! * i ? Ф1' ' ! H

rj.h> Ы .v <4> ? t-ч •'

(5,771 Блктериокпорофйтг 6

|R,= фар1"»*»''1 гвринилг^рцивд),

Рис. 5.26. Образование бактериохлорофиллов и хлоробиумхлорофиллов.

родных атомов метиновых мостиков и потери хелатированного атома железа. Расщепление происходит преимущественно в ретикулоэндотелиальных клетках селезенки, печени, костного-мозга и в меньшей степени почек. Хотя механизм этого процесса еще до конца не ясен, известно, что два вводимых кетоновых, или лактамных, атома кислорода происходят из двух различных молекул Ог и что в этом процессе участвуют цитохром-связанная гем-оксигеназа, NADP+ и аскорбиновая кислота. Метиновый углерод освобождается в виде окиси углерода, железо транспортируется к месту хранения общих запасов железа в организме, а глобин расщепляется до аминокислот, поступающих в общий метаболический фонд. У млекопитающих происходит разрыв исключительно а-метинового мостика (С-5) с образованием биливердина 1Ха (5.79). Расположенный в центре молекулы биливердина углеродный атом метиновой группы затем восстанавливается до СН2 под действием редук-тазы [с кофактором NAD(P)H], которая .присутствует в печени и селезенке. Образовавшийся таким путем билирубин (5.SO) транспортируется в виде альбуминового комплекса в печень,, где происходит его связывание с глюкуроновой кислотой и другими сахарами, которое катализируется микросомным ферментом. Водорастворимый конъюгат поступает в желчь и затем в кишечник. В кишечнике билирубиновые конъюгаты гид-ролизуются р-глюкуронидазой, после чего претерпевают дальнейшие превращения, главным образом восстановление с помощью кишечных бактерий. Эти превращения включают гидрирование винильных боковых цепей, последовательное восстановление двух остающихся метиновых мостиков и ступенчатое восстановление некоторых (двух) двойных связей пиррольных колец с образованием d- и /-уробилиногенов (5.81, 5.82) и /-стер-кобилиногена (5.83). Билиногены окисляются на воздухе и дают d- и /-уробилин (5.84, 5.85) и /-стеркобилин (5.86) —желто-коричневые пигменты, которые окрашивают мочу и фекалии.

Предполагаемая суммарная схема образования билинов у млекопитающих приведена на рис, 5.27. К сожалению, пока нет данных, касающихся образования билинов у низших животных.

У растений. У водорослей, так же как и у животных, окислительный разрыв порфиринового кольца происходит практически только по углероду а-метинового мостика, который теряется в виде окиси углерода. Источником билинов у водорослей является, скорее всего, гем, а не хлорофилл, и механизм его распада, вероятно, сходен с механизмом распада у животных. Детали заключительных стадий распада, в результате которого образуются фикобилины 'С характерной структурой, пока не ясны. Для образования билипротеинов у водорослей; и

СО Глобин

1 1

Гем *-оксигеназа

ФонД аминбкислот

соон соон

сн2 сн2

Г емоглобин эр.итроцитов

Ретикуло-

эндотепиальнан рис 5 27,А

система

Били рубин

В плазме крови в виде -1 альбуминового комплекса

Билирубин

Печень

Г люкуроновая кислота и т п.

Конъюгаты билирубина

Э Желчь

Кишечник

Конъюгаты билирубина

Глюкуронидаза Билирубин

рис 5 27, В

Уробилин, стеркобилин

Рис. 5 27. Схема образования билинов из гема у млекопитающих. Л. (с. 212), Распад гема до билирубина в ретикулоэндотелиальных тканях Б. Конъюгация билирубина с альбумином и его транспорт в кишечник. В. (с. 214). Распад бялирубина, осуществляемый микроорганизмами и его аутоокисление в кишечнике.

включения их в фикобилисомы необходим одновременный синтез белка de novo. До сих пор не известно, происходит ли аналогичным путем биосинтез билиновой простетической группы фитохрома.

5.9.15. Факторы, контролирующие синтез и накопление тетрапирролов

Внешние факторы — влияние окружающей среды и условий питания. На синтез тетрапирролов могут влиять различные внешние факторы (например, окружающая среда или питание). Наиболее известным из факторов окружающей среды является освещение, необходимое для биосинтеза хлорофилла или бактериохлорофилла в большинстве фотосинтезирующих систем. Например, у Rhodopseudomonas sphaeroides бактерио-хлорофилл синтезируется только в анаэробных условиях на свету, хотя синтез гема (цитохромов) у этой бактерии происходит в темноте в присутствии кислорода воздуха. Активность АЛК-синтетазы на свету значительно выше, чем в темноте. Хорошо известно, что большинство высших растений при выдерживании в темноте становятся этиолированными, т. е. они не •способны синтезировать нормальные хлоропласты или хлоропластные пигменты, особенно хлорофиллы. Однако при переносе на свет этиолированные проростки образуют большое количество хлорофилла за период около 48 ч и приобретают нормальную зеленую окраску. Такой синтез хлорофилла происходит по стадиям. Очень быстро, даже после кратковременного освещения, небольшое количество протохлорофиллида а (ассоциированного с протохлорофиллидголохромным белком), содержащегося в этиолированных тканях, превращается в хлоро-филлид Й, который впоследствии более медленно этерифици-руется до хлорофилла а. По этому пути образуется небольшое количество хлорофилла в течение первых двух часов позеленения. Затем наступает индукционный период, длящийся в течение нескольких часов, за которым следует быстрый синтез de novo гораздо больших количеств хлорофилла. Во время индукционного периода происходит интенсивный синтез ферментов и значительно возрастает активность АЛК-синтетазы. Образование хлорофилла представляет собой лишь часть гораздо более сложного процесса формирования хлоропластов, причем факторы, регулирующие образование различных хлоро-пластных компонентов, точно скоординированы (гл. 10).

Хлороз, т. е. недостаток хлорофилла, является общим симптомом многих болезней растений. Понижение содержания хлорофилла в тканях может быть обус

страница 30
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67

Скачать книгу "Биохимия природных пигментов" (3.06Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(17.10.2017)