|
|
Биологическая химияролиза фосфоафирпой связи. В итоге полное стехиометрическое уравнение глюконеогенеза можно записать в виде 2СН3С0С00~ + 2NAD-H + 6PPP-Ado + 2Н20 —- 2. + (П. 8) —- GLc-бР + 6PP-Ado + 5НР04 + 2NAD Сравнение с уравнением (VIII.24) для гликолиза показывает, что иа образование глюкозо-6-фосфата из пирувата расходуется шесть биоэнергетических эквивалентов в расчете на одну молекулу глюкозы, в то время как превращение одной молекулы глюкозо-б-фосфата в две молекулы пирувата при гликолизе приводит к образованию всего трех макроэргпческих связей. Эта разница обеспе-372 чивает протекание как гликолиза, так и глюконеогенеза с отрицательным значением ?6°, которое в первом случае составляет —56,3 кДж/моль, а во втором — 35,2 кДж/моль. В' тех случаях, когда у животных основным источником для обеспечения энергией и углеродсодержащими фрагментами для различных биосиитетических целей являются гексозы и построенные из гексоз полимеры, необходимо образование пентоз для синтеза нуклеотидов. Это осуществляется с помощью следующей цепочки превращений. 1. Окисление глюкозо-б-фосфата до глюконолактопа, катализируемое глюкозо-6-фосфат дегидрогеназой: Ш. 9) 1. Гидролиз 6-фосфоглюкоиолактона до 6-фосфоглюкопата, катализируемый глюконолактпоназой: СН2ОР03 соо-н-с-он 1и н-<гон ?'а. ю) Н-С-ОН СН2ОР03" 3. Сопровождающееся декарбоксилированием окисление 6-фосфоглюконата, приводящее к образованию рибулозо-5-фосфата: CO0" н-с—он I но—cj;—н н-с—он н-с—он скоро? + NADP соо" н-с1 :-он сн2он Г° I __ с=о Н-1 :—он н-с-он Н-( ¦ :-он н-с-он .HjOpoj" СН20Р0 + COj+NADP-H (П.11) катализируемое фосфоглюкоиатп дегидрогеназой (декарбоксилирующей). 4. Изомеризация рибулозо-5-фосфата с образованием рнбозо-5-фосфата, катализируемая рибозофосфат изомеразой. В ходе превращения глюкозо-6-фосфата в pi [6озо-5-фосфат восстанавливаются две молекулы NADP*, что при регенерации их окислением молекулярным кислородом в цепи переноса электронов приводит к фосфорилировапню шести молекул АДФ. Таким образом, в расчете иа шесть окисленных в этом процессе атомов углерода может образоваться 36 молекул АТФ, что лишь па две молекулы меньше, чем при полном сгорании одной молекулы глюкозы при гликолизе и в пос- 373 ледующем цикле трикарбоновых кислот. Поэтому процесс может иметь и биоэнергетическое значение. Однако если описанные реакции обеспечивают биоэнергетику живой системы, то для эффективного использования глюкозы необходима дальнейшая утилизация накапливающихся пентозофосфатов. Это достигается их превращением в гексозы путем перестройки углеродного скелета, в основном являющейся обращением перестройки гексоз в пентозы в цикле Кальвина. Схема>превращений углеродного скелета может быть записана в виде CIS) + rj<5> С<7) + С13' СИ) + rjts) G<3) _ -» С(7> + С13' -+ С(6» + СИ) -» с»61 + С131 1/2С16' Новой по сравнению с реакциями цикла Кальвина является лишь вторая перестройка, катализируемая ферментом трапсалъдолаэой: СН20Н С=0 I но-с-н I н-с-он I с-с—он I с-с—он 0: + и—с—он I CHoOPOi тоаисальлолаза СН20Р02' седогептулозо-7-фосфат глицеральдегид-3-фосфат 0\ ? II—с—он I и—с—он ClloOPOf эритрозо-4-фосфат СНоОП I " С=0 I + но-с-н I (IX. 12) н-с-он I и-с-он I c1u0p02- 3 фруктозо-6-фосфат Для первой, равно как и для третьей стадии необходим ксплулозо-5-фосфат, который, как и в цикле Кальвина, находится в равновесии с рпбулозо-5-фосфа-том в результате действия фермента рибулозо-5-фосфат З-эпимеразы. Первая и третья реакции, участвующие в переконструировании углеродного скелета, протекают по обращенным уравнениям (1Х.4) и (1Х.2), а последняя представляет собой уже многократно упоминавшуюся альдольную конденсацию глицеральдегид-3-фосфата и дигидроксиацетонфосфата, приводящую к образованию фруктозо-1,6-дифосфата. Образовавшийся фруктозо-1,6-дифосфат гидролизуется фруктозо-' дифосфатазой до фруктозо-б-фосфата. В результате из трех молекул пентозофос-фатов образуется две с половиной молекулы фруктозо-6-фосфата, которые после изомеризации в глюкозо-С-фосфат возвращаются в цикл и снова подвергаются окислению и декарбоксилированию. Живая природа чрезвычайно богата различными олиго- и полисахаридам Несмотря на это многообразие можно сформулировать некоторые достаточн общие принципы биосинтеза полимерных Сахаров. Прежде всего это участие и 374 стадии образования олигомеров и полимеров нуклеозиддифосфатсахаров. Эти соединения получаются при взаимодействии фосфатов моносахаридов с соответствующими нуклеозидтрифосфатами, например где X = Urd, Ado или Guo; В = Ura, Ade или Gua. Эти процессы катализируются соответствующими нуклеотидилтрансферазами: в случае процессов (IX. 13) соответственно глюкозо-\-фосфат уридилилтрапсфера-зой, 1люкозо-1-фосфат аденилилтрансферазой и глюкозо-1-фосфат гуапилилтран-сферазой. Нуклеозиддифосфатсахара (НДФ-сахара) являются донорами гликозильных остатков при биосинтезе олиго- и полисахаридов. Например, сахароза (126) — основной компонент тростникового и свекловичного сахара — образуется при взаимодействии УДФ-глюкозы с фруктозой, катализируемом сахароэосиптазой: СН2ОН (Я.!*) Н-С-ОН J2S СН2ОН УДФ-глюкоза служит донором гликозильных остатков и при синтезе полисахарида гликогена, катализируемом гликогеисиптазой. Аналогично протекает и синтез крахмала, однако мономером в этом случае может служить АДФ-глюкоза, а фермент, катализирующий это превращение, называют крахмалсиюпазой. Общее уравнение биосинтеза линейной цепи этих двух полисахаридов записывается в виде (О. IS) (здесь X = Urd, Ado). По аналогичной схеме, но с образованием /9-гликозидных связей происходит образование целлюлозы из ГДФ-целлюлозы, катализируемое целлюлозосиптазой (образующей ГДФ). Нетрудно убедиться, что в расчете на одну образовавшуюся гликозидную связь расходуется одна пирофосфатная связь в молекуле АТФ. Действительно, после прохождения реакции гликозилирования нуклеотидный остаток освобождается в виде нуклеозидд!(фосфата. Для его превращения в нуклеозидтрифосфат с целью повторного использования в реакции (IX. 13) необходим перенос на него одного фосфата по реакции 375 РР—Urd + PPP-Ado —— РРР—Urd + РР—Ado или аналогичной реакции для других нуклеотпдои. Встраиванию гликозильны остатков в олиго- и полисахариды предшествует большое число их превращений в составе нуклеознддифосфатсахаров, что является важной чертой биосинтеза Сахаров. Так, уже говорилось, что урпдипднфосфатгалактоза образуется преимущественно путем эппмернзацпн в положении 4 в урпдпидифосфатглюкозе (см. § 4.5). Образовавшаяся УДФ-галактоза далее используется в синтезе содержащих остатки галактозы олнго- п полисахаридов. Например, синтез молочного сахара лактозы, катализируемый лактозосинта-зой, протекает по реакции CHjOH сн,он он + pp-u>d (a. is; он он В качестве примера более сложного превращения, протекающего с пуклеозпд дифосфатсахарами, можно привести биосинтез УДФ-пдуропата, принимающего участие в образовании полисахарида соединительной ткани дерматапсульфата (см. § 2.2). На первой стадии УДФ-глюкоза превращается в УДФ-глюкуронат по реакции ??? С00- HO^-f O-PP-Urd + 2NAD++ Нг0 ~~ H({^H_X0_pP_lJrd + 2NAD-H + 2Н+ (?.?7). он ' ' ~н катализируемой УДФ-глюкоза дегидрогеназой. Затем происходит эпимеризацпя положении 5 УДФ-глюкуроната, в результате чего последний превращается УДФ-Ь-идуронат: соо- ?н /тО-РР—Urd СОО" Urd-PP—0Ч О--I ОН 5Н он УД4-1.-цдуроиат Процесс катализируется УДФ-глюкуронат 5' -эпимеразой. 9.2. БИОСИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ И ФОСФОЛИПИДОВ Существует два основных пути биосинтеза липидов. Первый путь основан н синтезе жирных кислот из ацетилкофермента А с дальнейшим превращением их жиры, воска, фосфолипиды и некоторые другие более специализированные би 376 логически активные вещества, например в проетаглаидины. Второй путь имеет в своей основе синтез изопеитеннльпых производных, из которых образуются многочисленные соединения с разветвленной цепью и циклические структуры, в том числе различные терпены и стероиды. Этот путь рассматривается в следующем параграфе. Биосинтез жирных кислот в главных своих чертах представляет собой обращение пути окислительной деструкции жирных кислот, описанной в § 8.3. Он приводит к кислотам, содержащим четное число углеродных атомов. У эукариот ацетилкофермент А преимущественно образуется в мптохопдрпалыюм матрпкее, в то время как биосинтез жирных кислот проходит в цитоплазме. Поэтому необходим транспорт активированных ацетильных остатков через мптохондриальные мембраны. Для самого ацетилкофермента А эти мембраны непроницаемы. Поэтому транспорт проходит с помощью вспомогательного переносчика, роль которого играет уже описанный в § 8.3 карнитип. Как в матрпкее, так и в цитоплазме осуществляется перенос ацетильного остатка между коферментом А и карнитином, протекающий по уравнению (VIII.33) и катализируемый специальным ферментом карнитин ацетилтрансферазой. В отличие от окислительной деструкции, которая происходит с ацнльными остатками, связанными с коферментом А, сборка ацильных остатков происходит на специальном небольшом белке, называемым ацил-переиосящий белок, который в дальнейшем обозначается как A CP (acyl carrier protein) или ACP — SH. Его функциональной группой, как и в случае кофермента А, является Sll-rpyniia фосфопантотеина О Н3С ОН "0-^-0-CHj-(|-CH-CO-NHCH2CH2CO-NHCH2CH?SH "О Н3С связанного с белком фосфоэфирпой связью через гмдрокс и группу серина. После образования в цитоплазме ацетилкофермента А часть ацетильных остатков переносится на АСР по реакции CoA-SCOCH3+ ACP-SH =S CoA-SH + ACP-SCOCH з Ш./9) катализируемой АСР-ацетилтрапсферазой. Параллельно с этим происходит карбоксилирование ацетилкофермента А по реакции C0A-SCOCH3 + С02+ PPP-Ado + Н20 —- 2. (ЯМ —> CoA-SCOCH2COO"+ PP-Ado + HP04 приводящей к образованию малонпл кофермента А и катализируемой ацетил-СоА карбоксилазой. Образовавшийся малопнльный остаток также перен |
< 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] |