Биологический каталог




Биологическая химия

Автор Д.Г.Кнорре, С.Д.Мызина

рмах, и их роль сводится в первую очередь к переносу электронов от восстановителя к окислителю. Примером флавопротеида является упоминавшаяся выше глюкозооксидаза, содержащая в качестве кофактора флавинадениндинуклеотид.

Число известных ферментативных превращений с участием Н202 в качестве окислителя невелико. Все соответствующие ферменты выделены в отдельный, 11-й, подкласс с единственным подподклассом 1.11.1. В их число входят упоминавшаяся в § 1.1. каталаза (КФ 1.11.1.6) и пероксидаза (КФ 1.11.1.7, обычно выделяется из хрена), катализирующая окисление пероксидом водорода разнообразных органических субстратов. Оба фермента являются гемопротеидами.

Ферменты, катализирующие превращения с участием молекулярного кислорода, разделяются на три основные группы: оксидазы, монооксигеназы и диоксигена-К оксид азам относят ферменты, катализирующие процессы, в результате которых 02 восстанавливается до Н202 или до двух молекул воды. Примерами таких ферментов могут служить глюкозооксидаза и цитохром с оксидаза, катализирующая окисление ферроцитохрома с до феррицитохрома по реакции

4 Цитохром с Fe (II) + 4Н+ + 02 -» 4 Цитохром с Fe (III) + 2Н20 (IV.6)

К моноксигеназам относят ферменты, катализирующие окисление органических соединений, приводящее к включению одного из атомов кислорода молекулы ^2 в молекулы этих соединений, и восстановление второго атома кислорода до В0ДЫ. Для большого числа реакций, катализируемых оксигеназами, характерно Участие двух доноров, один из которых включает в свой состав атом кислорода, а второй является донором водорода при образовании молекулы воды. Природа второго вспомогательного донора может быть различной. Большое число моно-оксигеназ используют в качестве донора NADPH. В этом случае суммарное уравне-ние реакции можно записать в виде

Rll + NADP ·II + IP + 02-» ROH + NADP+ + H,0 (I V.7

К монооксигеназам относится важная группа ферментов, известных под общ названием цитохромы Р^50. Эти ферменты являются одновременно гемо- и ? вопротеидами, причем флавиновые нуклеотиды выступают в качестве второ донора. Своим названием они обязаны тому обстоятельству, что вследствие специфики их строения стабильный комплекс, образуемый CU с восстановленной формой гема в составе цптохрома, имеет максимум поглощения при 450 нм, в то время как для гемоглобина и миоглобипа аналогичный комплекс имеет максимум поглощения при 420 им. Упомянутая специфика строения заключается в том, что у цитохромов PJt50 стабильным оксиальным лигапдом нона железа является .SII-группа остатка цистеппа апофермепта. Цнтохромы PJ,50 в печени осуществляют гидроксилирование чуждых организму липофильпых соединений, образующихся в качестве побочных продуктов или попадающих в организм извне (такие вещества объединяют общим названием ксенобиотики, от греч.хепоэ - чужой).

Образование гидроксигрупп повышает гндрофнлыюсть этих веществ и облегчает их последующий вывод из организма. Кроме того, специальные цитохромы Р450 принимают участие в отдельных этапах превращения холестерина и стероидных гормонов. Для циклической работы цитохромов Р^50 необходимо участие еще одного фермента - NADP1I: цитохро.и Р450 рсдуктази, которая катализирует восстановление связанного с белком флавнпового нуклеотида с помощью NADPH. Наличие в живых организмах высокоэффективной системы цптохрома Р450 приводит в ряде случаев к нежелательным последствиям: сокращает время пребывания в организме человека лекарственных препаратов и тем самым снижает их терапевтический эффект, делает сельскохозяйственных вредителей устойчивыми к пестицидам. j

Диоксигеназы катализируют превращения, в ходе которых оба атома молекЯ лы 02 включаются в состав окисляемого субстрата. Например, деструкция трпптЯ фана начинается с реакции образования формплкннуренппа Щ

(Ш.8)

?

в состав которого входят оба атома кислорода молекулы 02. Фермент, катализу рующий эту реакцию, является гемопротеидом и называется триптофан 2,щ диоксшеназой (L — триптофан: кислород 2,3-окспдоредуктаза дециклизующаЯ КФ 1.13.11.11). Щ В заключение следует упомянуть фермент, катализирующий диспропорцпопп-

рование свободного радикала Н02, образующегося в некоторых реакциях с участием 02 и являющегося очень сильным окислителем. Фермент называют супероксио-дисмутазой (КФ 1.15.1.1). Он катализирует реакцию

НО, + 1Ш2 —¦ Н202 + 02

Фермент является металлопротеидом и в зависимости от источника содержит

4.2. ТРАНСФЕР АЗЫ

К классу трансфераз относят ферменты, катализирующие различные превращения, представляющие собой перенос радикала от молекулы-донора к молекуле-акцептору и не являющиеся процессом гидролиза. В общем виде эти превращения можно записать как

?? + ? ^ X + YZ (X,Z t H2D или ОН") (IV.9)

Систематическое название ферментов, катализирующих такие превращения, XY :

? ?-трансферазы. Например, фосфофруктокиназа (см. § 6.3), катализирующая

превращение (VI. 3), по систематической номенклатуре является АТФ: фруктозо-

1-фосфат фосфотрансферазой. Разделение на подклассы определяется природой переносимых групп.

К первому подклассу относят ферменты, катализирующие реакции переноса одноуглеродных остатков. В этих процессах ключевое значение имеют два сложных органических соединения — тетрахидрофолат (70) и S-аденозилметионин:

СОО" Ж—СНСг-

•C0NH—CHCHjCHjCOO"

70

Тетрагидрофолат (tetrahydrofolate, THF) может присоединять одиоуглеродные фрагменты по атомам азота N5 и N10 или в виде мостика, связывающего эти атомы. Атом углерода переносимого фрагмента может находиться в степени окисления 1, 2 и 3. Ниже представлены известные формы производных тетрагидрофола-та, причем изображены лишь узлы производных, содержащие одноуглеродный фрагмент и связывающие его атомы (70 а, б, в, г, д):

СН, HN —

N5-м« тип тетрагидрофолат

70а

н2с-

-N-

Ю

N5,N10-метил еитетрагидрофоггат

?5.?10-

706

N—

? СО

N10 -фориилтетрагидрофолат N10-HC0-THF

706

СН—?—

Г45,М10-нетениптетрагидрофолат

70г

СН HN— II

NH

N5 фориииинотетрагидрофолат N5-CHNH—THF 706

Главным процессом, в результате которого тетрагидрофолат <заряжается> одноуг-леродным фрагментом, является его реакция с серином, катализируемая серин гидроксиметилтрансферазой:

НОСН2-СН-СОО- + THF = N5,N10-CH2-THF + М^СН2СОО~+ Н,0 (Л. 10) NH*

Систематическое название этого фермента ? в соответствии: со сказанным в начале параграфа: серин тетрагидрофолат гидроксиметилтрансфераза (К.Ф. 2.1.2.1). Это производное, содержащее одноуглеродный фрагмент со степенью окисления атома С, равной двум, может либо подвергаться окислению до N5, N10-метенилтетрагидрофолата, который, в свою очередь, дает путем гидролиза ???-формилтетрагидрофолат:

N5, N10-CH2-THF + N ADP+ 5= ? 5, N 107CH-THF + NADP'H N5, N 10-CH—THF + Н20 —- N 10-CHO-THF + H+ либо восстанавливаться до N5-мe?ил?e?paгидpo?oлa?a по реакции

(Ш. II)

N5,N10-CH-THF + NADP'H =N5-CH3-THF + N ADP+ (Ш.12)

Приведенные окислительно-восстановительные превращения катализируются соответственно метилентетрагидрофолат дегидрогеназой (КФ 1.5.1.5) и метилен-тетрашдрофолат редуктазой (КФ 1.5.1.20). Формильное и метенильное производные используются в качестве донора формильных фрагментов в первую очередь в цепи превращений, ведущих к образованию пуринового кольца при биосинтезе пуриновых нуклеотидов (см. § 9.6). Метильное производное в основном направляется на метилирование юмоцистеина с образованием метионина:

5Н SCH3 (СН2)г + N5—СН3—THF--(СН,), + THF

CH-NHt CH-NHt Ш13)

COO" Coo-Естественно, что часть образующегося метионина по мере необходимости используется живым организмом для синтеза белков. Однако значительная его часть превращается по реакции

SCH3 ??3

сн2 о о о *^-с»2^у°^/Лё + hpo4j-

СН—NH, "О . "О "О \_I CH-NH3

соо- ОН ОН СОО"

71

в S-аденозилметионин (71) — главный метилирующий реагент в клетках, участвующий в десятках известных и, вероятно, в еще большем числе пока не выявленных процессов метилирования с помощью ферментов метилтрасфераз. В эти*

аденозилметионип превращается в Я-адепознлгомоцпстепп. Последний может гидролнзоваться до адснознна и гомоцистенна, который снова образует метпоппп в результате метилпронапия О-метнлтетрагпдрофолатом.

Большое число биохимических превращений представляет собой перепое ацильных групп. Соответствующие ферменты объединены в подкласс ицилтраш-фераз (подкласс 2.3). В большей части этих превращений принимает участие специальЕ1ЫЙ кофермент (72)

I

¦°?? 2"°зро он

с/ \ ??30?

0-CHrC-i-C-NH(CH2)2 CO-NH (СН,) SH

сн3н О

72

известный под названном кофермепта Л. Его обычно обозначают как СоА или, если требуется записать в химических символах связанный с ним ацпльпый остаток, его записывают в виде СоА—S1I, поскольку ацпльные остатки связываются с коферментом А тпоэфнрной связью. В частности, коформепт ? является акцептором ацильных остатков, образующихся при окислительном декарбоксплпрова-нии а-кетокислот в виде Нб-ацплднгидролнпоамидов по реакции (IV. А).

HSCH2CH2CH(CH?)4CONH(CH2)4-apoE + СоА—SH —· SCOR

SH

— HSCH2CH2CH(CH2)4CONH(CH2)4-apoE + Со ?-SCO R

ИГ. 15)

С помощью ацплкофермеита А осуществляется большое число реакций ацилпро-вання. В качестве примера можно привести реакции ступенчатого ацплпронания фосфата глицерина с образованием фосфатпдпой кислоты — промежуточного соединения в биосинтезе фосфолипидов и жиров:

CH2OH CH2OCOR I I

IJHOH + CoA-SCOR-- СНОН + CoA-SH (П. 16а)

СН2ОРОз" СН2ОРОз"

CH2OCOR CH2OCOR

СНОН + CoA-SCOR'-- CHOCOR' + CoA-SH Ш.16В)

СН2ОРОз" СН2ОРОз"

Соответствующие ферменты называют глицерофосфат аци.инраисфераза (КФ 2-3.1.15) и 1 — ацил1лицерофосфат ицилтрансфераза (КФ 2.3.1.51).

Роль кофермепта А но ограничивается'переносом ацильных остатков. Многие Другие превращения ацильных остатков, в том числе окислительная деструкция Мирных кислот, проходят в живых организмах не со свободными кислотами, а в виде соответствующих ацильных производных кофермепта А.

137

В отдельный подкласс выделены гликозилтрансферазы — ферменты, катализирующ

страница 33
< 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 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109

Скачать книгу "Биологическая химия" (8.81Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(11.12.2017)