Биологический каталог




Биологическая химия

Автор Д.Г.Кнорре, С.Д.Мызина

ном этапе окислительной деструкции триптофана (см. рис. 118). Следователь! углеродный скелет лизина на этом пути превращается в две молекулы CU> и Д| ацетильных фрагмента СоА—SC0C1I3.

Метионин претерпевает окислительную деструкцию после превращения в гомосерин по пути, описанному для превращения метионина в цистой п. Гомосе-рин переходит в а-кетобутират, который уже рассмотрен в связи с деструкцией треонина. Цистеин претерпевает превращения, завершающиеся образованием пирувата и сульфат-иона. Образующаяся па первой стадии, катализируемой цистеиндиоксигеназой, цистеинсульфпновая кислота (15:1), кроме того, является предшественником некоторых важных серосодержащих соединений. И частности^ 408 I

hsch2-ch-coo~ -?— ho2s-ch2-gh-coo" -2— H02s-CH2-co-coo~ -^—

jjj ^?-сульфинил пируват

2- г 2- Ш-72)

-^— CHjCOCOO + so3 —-so*

она может декарбоксилироваться под действием фермента цистеинсульфннат декарбоксилазы с образованием гипотаурипа, который, в свою очередь, с помощью NAD* под действием фермента гнпотаурпп дегпдрогеназы окисляется до таурина — компонента одной из желчных кислот, таурохолевоп (70).

9.6. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ

Предшественником рибозофосфатиого фрагмента нуклеотидов является уже упоминавшийся в предыдущем параграфе 5-фосфорибозил-1-а-пирофосфат, который образуется из рибозо-5-фосфата в результате переноса пирофосфатпой группы от АТФ на его 1-гидроксигруппу, катализируемого рибоэофосфат пирофосфо-киназой:

О ? -0-Р-0-1 ? -O-?-?? л Q О

-о \ Vой + ррр-аа. — -о rVolo-lo- + (Ц.73) он Он он он о- о-

W

В дальнейшем на схемах в этом .параграфе (154) будет сокращенно обозначаться как PRibPP, а его рибозофосфатный фрагмент — как PRib.

Биосинтез пиримидинового гетероцикла происходит вне связи с рибозофос-фатом в реакции аспартата с карбаыонлфосфатом

-оос-снсн2соо- + NHjCo-oPoJ"—> -оос-снсн2соо- + ??0*~ (а.7Ь)

NH3 NHC0NH2

катализируемой аспартат карбамоилтраисферазой. Карбамоилфосфат для целей биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов синтезируется у эукариот в цитоплазме и донором аминогруппы служит глутамин. Процесс катализируется карбамоилфосфат синтетазой (гидролизующей глутамин):

2PPP-Ado + С02 + Н20 + -OOC-CHCH2CH2CO-NH2 —

NH3+

— NHjCO-0Р03~+ 2PP-Ado + -ООС-СНСН2СН2СОО'

NHj

Этот фермент отличается от находящегося в митохондриях и участвующего в первой, подготовительной, стадии цикла мочевины фермента, использующего для той же цели ионы аммония (см. § 9.4).

409

Карбамоиласиартат при действии фермента дшидрооротази циклнзуется образованием дигидрооротата, который затем окисляется ???? или NADP* до ор mama (155):

-ООС-СНСН3СОО- -^— Htf ? —i*. HN'

NHCONHj O^N^COO- ?^??^??" ??'^

?

155

Катализатором процесса является соответствующая оршнаш редуктаза.

Следующая стадия, катализируемая ороташ фосфорибозилшрапсферазой, приводит к образованию нуклеотида оротпдип-5 '-фосфата, который при действии оротидин—5'-фосфат декарбоксилази переходит в уонлип-5 '-фосфат: О

э- + PRlbPP — ??? + ????- — AJ'P-Urd) + СОг <*77) ь

? I |

PRib PRLb

С помощью соответствующих кнпаз (Jj 4.2) урпдипмонофосфат в две стадии прев-^ ращается в урпдин-5-три(|юсфат

P-Urd + lJPP—Ado -¦ PP-Uid + РР—Ado

PP-Urd + PPP-Ado -» PPP-llid + P-Ado (IX.78) ?

а последний при участии цитидинтрифосфат сиитста.ш но реакции

PPPRib PPPRL

дает цитидин-5 '-трифосфат.

Сборка пуринового гетероцикла, наоборот, проходит ужо па рнбозофосфатпом остове. Схема этой сборки приведена на рнс. 121. Первым пурииоиым иуклеоти-дом, образующимся в результате приведенной цепочки превращений, является ИНОЗин-5'-фосфат. Как видно из схемы, приведенной на рнс. 122, он может либо В две стадии при участии ГТФ превращаться в адепозип-5 '-монофосфат, либо окисляться NAD* до кенптозип-о '-фосфата и дален* с участием молекулы АТФ при помощи соответствующей аштстазы образовывать гуаиозпи-5 '-монофосфат. Как следует из приведенной схемы, пурпповый гстероцнкл собирается в основном из отдельных атомов С и N. Единственным блочным элементом, используемым в этом процессе, является молекула глицина. На рис. 123 показано происхождение всех атомов пуриновой системы.

Дезоксинуклеотиды образуются пз рпбопуклеозпддифосфатов или рибонук-леозидтрифосфатов в результате нх восстановления специальным белком тио-редоксином, содержащим два близко расположенных остатка цистеина, которые в ходе этого процесса образуют дисульфидный мостик. Процесс катализируется рибонуклеозиддифосфат и рибонуклеозидтрифосфат рсоуктазами. Регенерация

410

PRlbPP-

L2.

АТФ, АДФ Gly

СО

рмь-??; -

5-??1)

<5

?,?-ch,· PRib-NH

5-фосформбомлглицммаммд

\ -N5,NIO-CH*-THF

АДФ АТФ

I

PRib

^-фосфорибоамл-5-амнмоимидааол

¦ СО,

о-сн^сн,

.C»NH

??

PRib

5-фосфорибохилтК-фармилглицииамидми

АДФ,

Glu

АТФ, Gin

___АТФ АДФ NH СО f0°

PRib

^-фосфорибомл-

4-КАрбоксн-S-амнионмндмол

PRib

5-фосформбоэмл-4-{1Ч-сукцннокарбонеам ид)-5 1 *м н ном м ид моя

Г"

А.

ус^н

PRib

|нноаик-5'-фосф«1 (ИМФ)|

V.101

THF

nh

о=сн'^

hn^

?

со

PRib

5-фосформбоаил-М-формнлглмцмнамнд

.со

Nr NPRib,

P^-THF

NIO-HCO-THF THF

N CO

N^ SiH-CHO PRib

Рис. 121. Схема сборки пуринового гетероцикла. Названия ферментов, катализирующих отдельные стадии, приведены в приложении

восстановленного тиоредоксина осуществляется с помощью NADP-1I и катализируется тиоредоксин редуктазой.

Среди образующихся дезоксирибоцуклеозндтрнфосфатон присутствует и дезоксиуридинтрифосфат (дУТФ), который может включаться в состав ДНК с помощью ДНК-полимера» вместо дезокентимидиптрифосфнта. Во избежание этого дУТФ подвергается гидролизу до дУМФ нУТФ-пирофосфорилазои. Образовавшийся дезокснурндин-5-монофосфат превращается в тимндии-5-монофосфат в результате взаимодействия с 5,10-метилептетрагидрофолатом (68 б). Процесс катализируется тимидилат синтазой. Особенностью этого процесса по сравнению с другими процессами переноса одноуглеродных фрагментов с помощью 5, б, 7,8-тетрагидрофолата (THF) является восстановление метиленового фрагмента до метального, сопровождающееся окислением THF до 01МР(7,8-дигидрофолата):

?-dRtb

N10-C Hf-THF

HN' I

P-dRlb

flHF

I a. so)

ИМФ-

ГТФ ГДФ

+ Asp

PRlB ксантЪзин-5'-фоеф«

?

I

PRiB

coo-

NH—CH 1 I

CH-COO"

DOC-CH=CH-COO~

NH

\

\

I NN^\N^ J \ PRiB ?

^ ??? / \____x

Рис. 122. Схема образования пуриновых нуклеотидов из инозин-5 '-монофосфата. Названия ферментов, катализирующих реакции образования пуриновых нуклеотидов, приведены в приложении

NI0-HCO-THF

Рис. 123. Схема происхождения пуринового гетероцикла

атомов

Регенерация ????, необходимая для переноса на него нового одпоуг-леродного фрагмента, осуществляется с помощью ????'?? при участии дтидрофолат редуктюи. Образовавшийся тпмпд1Ш-5-монофосфат далее дважды фосфорнлпруется, причем па первой стадии преимущественно работает специфичная' дезокентнмиднлат кппаза.

9.7. ВИОХИМИЧЕСКИК ЦЕПИ И ЦИКЛЫ КАК 0151ЦИЙ ПРИНЦИП ОРГАНИЗАЦИИ СИСГКМ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЙ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Как известно, биохимические превращения организованы в системы процессов, катализируемых набором ферментов. Зги системы представляют собой либо цени, не приводящие к регенерации какого-либо из исходных компонентов, либо циклы, в ходе которых процесс начинается с участием некоторой аюциалыюп молекулы, регенерируемой в последней реакции цикла. Например, глюкоза как таковая либо в виде фосфата в ходе гликолиза превращается в пируват в соотношении 2 моль на 1 моль исходной глюкозы. В цикле Кальвина первой реакцией 412

является взаимодействие (Ог с рнбулозо-1,5-дифосфатом, а итогом цикла является образование гексозы в количестве '/? моль па моль фиксированного С(Ь и регенерация на последней стадии цикла рибулозо-1,5-дифосфата. При синтезе и деструкции полимерных н олигомерпых молекул имеет место промежуточная ситуация — осуществляется цикл превращений, приводящий не к идентичной структуре, а к соединению того же типа, что и исходное, но соответственно удлиненное или укороченное на некоторое стандартное звено. Наиболее характерными примерами этого рода являются биосинтез и окислительная деструкция жирных кислот, в ходе которых происходит соответственно увеличение или уменьшение углеводородного фрагмента на два углеродных атома (см. § 8.3, 9.2).

Во всех рассмотренных системах биохимических процессов участвуют основные исходные вещества, которые необратимо потребляются в данной системе реакций, и продукты, которые являются итогом работы цепи или цикла. В зависимости от цели системы реакций, создание каких-либо новых соединений, производство энергии или утилизация ненужных компонентов, исходные вещества представляют собой сырье, топливо или подлежащие утилизации отходы. Так, в цикле Кальвина СОг является сырьем для построения новых молекул Сахаров, в цикле трикарбоновых кислот ацетильные фрагменты СоА—SCOCH3 подлежат сгоранию и играют роль топлива, в цикле мочевины происходит утилизация С(Ь и ионов ??4, которые превращаются в выводимую из организма мочевину.

Практически во всех рассмотренных и в огромном числе не рассмотренных (а, по-видимому, в неменьшом числе еще и не выявленных) систем биохимических превращений наряду с сырьем или топливом используются существенно более дефицитные компоненты, ресурсы которых весьма ограничены и которые должны оперативно регенерироваться в пределах данной живой клетки или даже клеточной органеллы *. Такими компонентами являются различные коферменты н их производные. Например, синтез пуриновых пуклеотндоп, описанный в предыдущем параграфе, должен сопровождаться регенерацией метенпл- и формилтетра-гидрофолата, гликолиз — регенерацией NAD* и АДФ, цикл трикарбоновых кислот — регенерацией NAD* и Col] и т.п. Процесс регенерации может идти каким-либо одним преимущественным путем, как, например, регенерация производных TIIF, поскольку основным поставщиком одиоуглеродпых фрагментов является серии, а основным процессом — перенос гидрокснметнлышго фрагмента от серина на н

страница 97
< 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
(23.08.2017)