Биологический каталог




Биологическая химия

Автор Д.Г.Кнорре, С.Д.Мызина

осится на ацйл-переносящий белок

477

CoA-SCOCH2COO +ACP-SH=sCoASH + ACP-SCOCH2COO- Ш с помощью АСР-малонилтрапсферази.

Удлинение цепи начинается с переноса ацетильного фрагмента с АСР—SC0CH. на СИ2-группу малонпльпою фрагмента АСР—SCOCIUOl)" . *

ACP-SCOCH2COO~ + АСР—SCOCH3-- ACP-SCOCH2COCH3 + С02 (nj2)

который осуществляется с помощью фермента 3-кетоацил-АСР-сиитази и сопровождается выделением СО). Этот же фермент на последующих стадиях роста цепи катализирует перенос более длинных ацплышх остатков на С112-грунну метил-малонил-АСР.

Последующие стадии цикла удлинения углеродной цепи представляют собой обращение соответствующих реакций, происходящих при окислительной деградации, - восстановление З-кетогрунпы до Зтгидроксифуппы, дегидратация СН2—CHOH-фрагмепта с образованием фрагмента Cifc=GU и восстановление его до СН2—СН2. Первая стадия

ACP-5COCH2COCH3 + NAOP-H ACP-SCOCH2CHOHCH3 + NADP+ (a.2s)

катализируется 3-кетоацпл-АС,Р-реауктазой. Вторая стадия

ACP-SCOCH2CHOHCH3 =; ACP-SCOCH=CHCH3 + Н20 катализируется кротонил-АСР-гидратазой. Цикл завершается процессом

ACP-SCOCH=CHCH3 + NADP-H + Н+ —

—> ACP-SCOCH2-CH2-CH3+ NA0P+ (IL25i

катализируемым еноил-АСР-редуктаэой.

По завершении этого первого цикла осуществляется перенос бутирильного остатка на малонил-АСР

ACP-SCOCH2COO + ACP-SCOCH2CH2CH3

ACP-SH + ACP-SCOCH2COCH2CH2CH3

(a 26)

и начинается новая серия реакций (IX.23) - (IX.2-5), приводящая в итоге к вое становлению следующей 3-кетогруппы до С}|2-групны.

Из приведенных реакций следует, что наряду с чертами сходства биосинтез жирных кислот имеет ряд существенных отличий от окислительной деградации жирных кислот. 378

33

?? Щ

т

Во-первых, на всем протяжении роста и восстановления углеродной цепи она связана с ацил-переносящим белком, а не с коферментом А. Во-вторых, удлинение углеродной цепи происходит с участием малонил-АСР, на образование которого расходуется одна макроэргическая связь в молекуле АТФ. При окислительной деструкции перенос 3-кетоацильного остатка на SH-группу кофермента А происходит непосредственно, без какой-либо реакции, способствующей образованию АТФ.

В-третьих, в качестве восстановителя кетогруппы до гидроксигруппы функционирует NADP-H, в то время как окисление 3-гидроксиацилкофермента А до 3-кетоацилкофермента А проходит с помощью NAD*. В-четвертых, восстановление СН=СН^фрагмента до СН2—?Н2 происходит с помощью NADP-1I, в то время как окисление СН2—СН2-группы до С11=С11 в ацилкоферменте А происходит с использованием кофермента Q в качестве подвижного акцептора электронов. Последнее отличие вытекает непосредственно из рассмотрения окислительно-восстановительных потенциалов соответствующих пар. Значение Е°' для пары NAD*/NADH — 0,32 В показывает, что ни NAD*, ни NDP* не могут служить эффективными окислителями в реакции превращения бутирилкофермента А в кротонилкофермент А; поскольку для последней пары Е° составляет 0,19 В. Для этого превращения необходим более сильный окислитель, каковым является кофермент Q (Е°' = = 0,10 В). Но по той же причине восстанавливающая способность NADP-H более чем достаточна для превращения группы СН^СН в СН2~СН2.

На стадии (IX.24) по мере удлинения углеродной цепи подключаются ферменты с изменяющейся специфичностью. Например, дегидратация фрагментов длиной 8—12 углеродных атомов катализируется главным образом З-шдроксиок-таноил-.АСР детдратазой.

Общий баланс одного цикла можно записать в виде

CoA-SC0CH3 +ACP-SCO(CH2CH2)x.,CH3 + 2NADP-H + PPP-Ado —>

+ 2. Ш7)

—> АСР-ЪСО (CHjCHjJ^ СН3 + CoA-SH + 2NADP + PP-Ado + НРО4

С учетом биоэнергетической значимости NADP-H (возможность образования трех молекул АТФ при окислении в цепи переноса электронов) можно считать, что на один цикл удлинения углеродной цепи при биосинтезе жирных кислот затрачивается семь биоэнергетических эквивалентов. В то же время, как следует из материала, изложенного в § 8.3, один цикл окислительной деструкции может обеспечить фосфорилирование в цепи переноса электронов всего пяти молекул АДФ: трех за счет образовавшегося NAD-II и двух в результате восстановления CoQ. Эта разница, как и в случае глюконеогенеза, обеспечивает удлинение углеродной цепи необходимым количеством энергии, превращая его из эндэргоничес-кого процесса, каковым является обращение цикла окислительной деструкции, в экзэргонический.

Вторым общим компонентом жиров и важнейших фосфолипндов является глицерин. Источником глицеринового фрагмента служит дпгидроксиацетонфос-фат, который восстанавливается с помощью NAD-II в реакции, катализируемой ыицерин-З-фосфат дегидрогеназой. Далее проходит двуступенчатое ацилирование обеих гидроксигрупп с использованием ацилкофермента А в качестве ацилиру-

379

ющего агента. Процесс катализируется диумя ферментами - глицерофосфат ацилтрансферазой и J-ацилглицерофосфат ацилтрансферазой

сн>0н . ch2ocor ch2ocor *'

снон ^ii^ СНОН (hocor' (u.28) '

ch2opo3?- сн2ороГ сн2ороГ

Ацилкофермент А образуется при переносе ацнлыюго остатка от ацил-АСР по реакции, аналогичной (IX.19). Итогом этих превращении является образование фосфатидатов. Далее превращения могут идти двумя основными путями.

Один путь начинается с гидролиза фосфатидата специфичной фосфатидат-фосфатазой и приводит к образованию 1,2-дпццилглицерииа. Последний может ацилироваться ацилкофермептом А с помощью фермента диацилглицерип ацил-трансферази с образованием трнглицерпдов, т.е. жиров:

fH'0C0R CH2OCOR

CHOCOR + CoA-SCOR -> CHOCOR

oh

«

(П.29)

ch20C0R

На этом же пути могут образовываться важнейшие фосфолипиды (Г27) — фос-фатидилэтаноламин и фосфатпдплхолнп. Эти и]эоц<ч-с-ы происходят с участием производных этаноламипа и холипа, содержащих остатки цптпдипдифосфата -ЦДФ-холин (76а) и ЦДФ-этанолампп (766). Реакция их образования из ЦТФ и соответствующих гидрокспсоедипеиий приведена в ij 1.2. Эти соединения реагируют с диацилглицерппом по реакции

+ N 8 п ' . CHjOCOR CHjOCOR

-0-0 \ У + CHOCOR' ->CHOCOR' + P-C^d

„, но он ^н2он ?

(mo)

I

-4

CHjO—P-OCHjCH2-NX3

(a) X-C1I3; (б) ?—II, катализируемой соответственно этаиолалшн фосфотрансфера-зой и холии фосфотраисферазой.

Второй путь биосинтеза фосфолипидов исходит из фосфатидата, который взаимодейстует с ЦТФ с участием фермента фосфатидат цитидилилтраисферазы с образованием ЦДФ-днацилглицерида:

CH'0C0R CH20C0R

CHOCOR' + PPP-Cyd-- CHOCOR' + PPi

CHjOPO,"

0 0 On c

-о oh oh

380

Образовавшееся производное ЦДФ реагирует со спиртовыми группами при участии соответствующих специфичных к определенным спиртам трапсфераз.

В частности, в реакции с серином, катализируемой фосфагиидилсерин сиптазой

сн, 0C0R c"hocor' о

I и

СН, О-Р—о—р—о

сн,он ch2ocor + chnh* —— chocor'

СОО"

НО он

+ P-Cyd

NH,

(a.32)

СНг0-Р-0—сн2-сн

-о с

ОО'-

образуется фосфатидилсерин. Последний может подвергаться декарбоксилнрова-нию фосфатидилсерин декарбоксилазой с образованием фосфатидилэтаполамина:

ch30C0R I 1

chocor'

о

ch,0C0R

I

chocor

? ?,

8

CH,0-P-0-CH,-CH , —— CH20-P-OCH2CH2NHj + C02 ???.33)

2 I

coo

Поскольку остаток этаноламина может замещаться на остаток серина, итогом этих двух превращений является постепенное превращение серина в этанолампи. Фос-фатидилэтанолам.ш может служить источником лецитина, подвергаясь последовательному трехкратному метилированию аминогруппы с помощью S-адено-зилметионина.

9.3. БИОСИНТЕЗ ЛИПИДОВ, ПОСТРОЕННЫХ ИЗ ИЗОПЕ11ТИЛЫ1ЫХ ФРАГМЕНТОВ. БИОСИНТЕЗ СТЕРОИДОВ

Вторая важная и весьма разнообразная группа липидов берет свое происхождение от изопентенилпирофосфата и изомерного ему аилгетилаллилпирофосфата. Схема их образования представлена па рис. 106.

Исходным соединением и в этом случае является ацстплкофермент А. Первая стадия — образование ацетонцетилкофермепта А — является обращением последней стадии деструкции жирных кислот, катализируемой ацетил-СоА ацетилтран-сферазой. За ней следует взаимодействие с метилыюй группой ацетильного остатка третьей молекулы ацетил кофермента А, причем атакуется атом СЗ кетогруппы ацетоацетильного остатка (стадия 1).

Процесс сопровождается гидролизом тиоэфирной связи между атакующим ацетильным остатком и SIL-группон кофермента. Нетрудно заметить, что реакция сходна с образованием лимонной кислоты в нитратенптазпой реакции. Продуктом является в данном случае З-гндрокси-З-мстилглутарилкофермент А (128). Фермент, катализирующий реакцию, называется гидроксилгетилглутарилкоферлгент А синтаза. Следующая стадия (2) — двукратное восстановление тиоэфирной группы до SH-группы свободного кофермепта А и гидроксигруппы с помощью NADl'-ll —

CoA-SCOCHrC^H' + CHjCOS-CoA

+ н2о

Рис. 106. Схема образования изопен-тилпирофосфата и диметилаллилпи-рофосфата. Номера стадий соответствуют используемым в тексте

СН,

CoA-SCOCHf-C-CHjCOO" ¦ CoA-SH ОН

т

(V

+ 2NADPH+ 2Н*

СН,

CoA-SH + НОСН,СН,-С-СН,СОО" ¦ 2HADP* ОН Т23

PPP-Ado

v4 I I PPP-Ado

? о сн, II II I O-P-0-P-OCH,CH,-C-CH,COO +

он

2PP-Ado

-о -A

PPP-Ado

приводит к образованию 3,5-дигидрокси-З-метнлвалерата или меоалоиата (129) (соль мевалоиовой кислоты). Эта стадия катализируется гидрок-симетилигутарилкофермеит А редуктазой.

Мевалонат далее подвергается фосфорилироваиию по 5-гпдроксигруппе с помощью мевалонат кипазы (стадия 3) и повторному фосфорилироваиию по фосфату с помощью 5-фосфо-' мевалонат кипазы (стадия 4). Фосфорплпрующмм реагентом в обеих стадиях является АТФ. За этим следует декарбокажирование мевалонат-5-ди фосфата, осуществляемое с помощью фермента иирофосф о мевалонат декарбоксилазы (стадии 5а, 56). 13 реакции принимает участие АТФ, которая, по-видимому, является донором фосфата для образования промежуточного 3-фосфо-5-дифосфомевало-пата, далее декарбоксилиру-ющегося с элиминацией 3-фосфата и образованием изо-пситепплппрофосфата (130). Последний с помощью изопеи-т еии лди ? о сф am-А -из ом ер азы частично превращается в дим тмлалли.'шпрофосфат (131). Э'П два пирофос

страница 91
< 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
(21.08.2017)