Биологический каталог




Основы биохимии. Том 2

Автор А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман

8 — гистндинолфосфат-фосфатаза; 9 —

гистндннолдегндрогеназа

n^n—rppp

?—rppp

po—CHj

4 ? ? /\ м§*+, — pp, \h ? / \

? \i v/ o—pp t - h\j l/h

ATP

он он

5-фосфорибозил-1:пирофосфат

он он

n - (5'-фосфорибозил ) -атр

n^n-

H2N-C ГчГ HN—СН

I

нсн

-rp

n^n—rp

??—сн

h,n-c

ро—сн.

с=о «-

I *

hcoh

I

hcoh

I

сн2о—?

N-( 5'- фосфорибулозигУ

формимино-5-аминоимийаэол-4-карбоксамиЭ-рибонуклеоглиЭ

он он

Ы1-(5'-фосфорибозил)-формймино-5-аминоимибазол-4-карбоксамиВ-рибонуклеотиЭ

- рр, Jms2*. + нао

n^n—rp

н\у ^/н

ро—сн2 /0\

он он

N1- (S-фосфорибозил) -amp

. глутамин

n—rp

h„n—с=0 nh,

?

нс-\

« >н

о /

|^?

неон I

неон

Мп".-Н,0

нс-

н

,?

\ глутамат

сн .

сн2о—?

5-аминоимиВазол-А ммиЭазолглицеро-карбоксамиб- фосф ??

рмбонуклеотиЭ

сн,

I 2

с=о

I

снго—р имиЭазолацетол-фосфагп

нс-\

Н сн

с^ /

?^? сна

hcnh,

I

соон ХТИстидии

?

II >н

ь/

hcnh,

I 2

снго—р L-гистиЗинол-фосфат

?

с^ f

I^n

снг

hcnh,

I

сн2он L-гистибинол

868

III. МЕТАБОЛИЗМ

в синтезе пуринов. На последней стадии синтеза гистидина первичная гидроксидная группа гистидинола окисляется в соответствующую карбоксильную группу с помощью 2 экв. NAD+. Это окисление происходит на поверхности одного фермента без образования свободного альдегидного промежуточного соединения.

Рассмотренный выше сложный путь биосинтеза гистидина был в основном выяснен при использовании мутантов Е. coli и особенно Salmonella. В последовательности реакций пути имеется несколько пунктов метаболического контроля. В гистидиновом опероне, содержащем 9 генов, для ферментов каждой из девяти стадий был идентифицирован соответствующий ген. Первая реакция, катализируемая АТФ : фосфорибозилтрансферазой, специфически ингибируется гистидином. Кроме того, система ферментов биосинтеза гистидина в целом является объектом координированной репрессии; так, при наличии избытка гистидина в культуральной среде репрессируется синтез всех ферментов, катализирующих промежуточные реакции синтеза гистидина.

20.4.1.13. Аргинин

Синтез аргинина начинается с орнитина; синтез последнего был уже описан (рис. 20.4). Остается указать только происхождение гуаниднновой группы. Этот вопрос был весьма обстоятельно изучен на тканях животных и в меньшей мере на тканях растений. Последовательность реакций при образовании гуанидиновой группы идентична той, которая приведена далее в разд. 21.4.3.5, а именно

орнитин p. АТР АМР+ PPj фумарат

+ / j

' » цитруллин-->аргининосукцинат < » аргинин

кароамоил- s

аспартат

фосфат

Регуляция процесса осуществляется путем репрессии и ингибирования аргинином митохондриальной карбамоилфосфатсинтетазы (это действие в известной мере балансируется положительным эф-фекторным действием орнитина), а также ферментов, катализирующих промежуточные стадии при образовании орнитина из глутамата; кроме того, ингибируется синтез цитруллина.

20.5. Заключительные замечания

Исследование живых клеток показывает, что пул свободных аминокислот является очень небольшим. Возможные причины этого (в случае клеток животных) будут обсуждаться в следующей

20. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. I

869

главе. В микробных и растительных клетках аминокислоты редко ¦подвергаются деградации, они синтезируются и используются для синтеза белков и огромного числа других азотсодержащих соединений. Однако ни одна из аминокислот не образуется в избыточном количестве. Даже у микроорганизма, у которого дерепрессирован соответствующий ключевой фермент, торможение по типу обратной связи предотвращает излишнее расходование исходных веществ или энергии. В рассматриваемом случае в избытке будет присутствовать только дерепрессированный фермент. В процессе эволюции сформировался совершенный механизм, поставляющий в распоряжение клетки (когда она обеспечена энергией и исходными веществами) сбалансированное количество каждой из двадцати аминокислот. Именно концентрация каждой аминокислоты определяет скорость ее синтеза, она же регулирует скорость потребления данной аминокислоты из аминокислотного пула для обеспечения соответствующих синтетических процессов.

См. литературу к гл. 23.

Глава 21

МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. II. МЛЕКОПИТАЮЩИЕ

Переваривание белков. Всасывание аминокислот. Незаменимые аминокислоты. Метаболизм аминокислот печени. Общие аспекты метаболизма аминокислот

У животных, как и у растений и микроорганизмов, главным предназначением аминокислот является участие в синтезе белков. Кроме того, различные аминокислоты являются исходным материалом, поставляющим атом азота и фрагменты углеродной цепи, для образования большого числа азотсодержащих соединений. Способность клеток осуществлять эти синтетичеокие процессы зависит от наличия пула аминокислот, сбалансированного в отношении потребностей клеток по каждой из 20 аминокислот. Клетки не имеют запасных форм аминокислот, подобных гликогену (для Сахаров) и триглицеридам (для жирных кислот); они не могут, естественно, осуществлять синтез белковой молекулы, если отсутствует хотя бы одна из входящих в ее состав аминокислот.

У растений и 'микроорганизмов, как это было изложено в предыдущей главе, необходимая сбалансированная смесь аминокислот обеспечивается собственными синтетическими системами, которые регулируются по механизмам обратной связи; при этом образование каждой из двадцати аминокислот отвечает текущим потребностям. Условия жизни животных совершенно иные. Не обладая фотосинтетическими способностями, животные должны обеспечивать многие свои потребности за счет растений, микроорганизмов или других животных. Окисление и другие метаболические превращения потребляемых углеводов и липидов являются для животных источником как необходимой энергии, так и исходных веществ для синтеза различных соединений, выполняющих метаболические и структурные функции. Количество потребляемой ежедневно пищи обусловлено в основном ее калорийностью. Животные клетки не способны синтезировать de novo половину из 20 аминокислот; они также не могут синтезировать особую группу соединений, необходимых для метаболизма в небольших количествах, которые называют витаминами. В условиях, когда организм получает избыточное

21. МЕТАБОЛИЗМ АМИНОКИСЛОТ. II

871

количество заменимых аминокислот, он может вместо незаменимых аминокислот использовать соответствующие кетокислоты. Животные не способны оинтезировать именно углеродные скелеты незаменимых аминокислот.

Можно представить такую форму животной жизни, три которой Организмы, получая достаточное количество углеводов, сохраняли бы способность своих примитивных предков синтезировать аминокислоты. Абсолютная потребность организма животных в определенных аминокислотах явилась, по существу, следствием условий их существования. Удовлетворяя свои потребности в калориях за .счет углеводов или жиров, животные поедают растения, микроорганизмы или других животных, которые содержат все аминокислоты и витамины. Именно это обстоятельство «позволило» животным утратить способность синтезировать различные аминокислоты и витамины, сохранив высокую жизнестойкость, о чем свидетельствует сформировавшаяся у них в процессе эволюции способность жить в самых различных условиях. Однако утрата некоторых биосинтетических способностей все же повлекла за собой определенные издержки; об этом говорит целый ряд заболеваний [например, ква-шиоркор (гл. 49) и пеллагра (гл. 50)], обусловленных длительным пребыванием на разбалансированной диете, в которой недостает определенных веществ.

Следует отметить также некоторые особенности метаболизма аминокислот у животных, образование которых,но-видимому, связано с характером источников питания. Даже у очень молодых растущих животных источники пищи обычно обеспечивают поставку большего количества аминокислот (в расчете на порцию продуктов с калорийностью 1000 ккал), чем это требуется для обеспечения синтетических процессов, в которых участвуют аминокислоты. У некоторых животных в течение длительного жизненного периода ,не наблюдается изменения веса тела, хотя количество получаемых ими аминокислот может значительно варьировать. Так, например, взрослый человек может долго сохранять постоянный вес, получая ежедневно пищу калорийностью 2000 ккал, при этом содержание аминокислот в ней может изменяться от 20 до 150 г. Сохранение метаболического баланса три столь различном количестве потребляемых аминокислот оказывается возможным благодаря функционированию механизма, который наряду с усвоением части аминокислот обеспечивает деградацию остальных. В экспериментальных условиях (и относительно редко в естественных условиях) набор аминокислот в диете может быть ограничен и не обеопечивать протекания необходимых синтетических процессов. В этом случае осуществляется (насколько возможно) ребалансирование смеси аминокислот, в результате которой азот поступивших аминокислот используется для синтеза необходимых организму аминокислот. Наконец, в жизни животного могут встречаться короткие периоды,

872

III. МЕТАБОЛИЗМ

в течение которых оно не получает пищи; животное должно уметь приспособиться к таким неблагоприятным условиям.

Задачей данной главы является рассмотрение ряда общих аспектов метаболизма аминокислот млекопитающих.

21.1. Переваривание белков

В природных пищевых продуктах количество свободных аминокислот весьма незначительно. Аминокислоты входят в состав белков, которые подвергаются гидролизу для того, чтобы аминокислоты стали доступными для клеток. Поскольку такое гидролитическое переваривание происходит в «защищенных компартментах», гидролитические ферменты не имеют доступа к собственному содержимому животных клеток. У простейших переваривание происходит в окруженных оболочкой пищеварительных вакуолях, а у людей—в просвете кишечника. Пищеварительные ферменты синтезируются и секретируются в форме неактивных зимогенов (гл. 34), поэтому они не повреждают секреторных клеток, в которых осуществляется синтез. Активация зимогенов происходит в просвете кишечника. Изменен

страница 67
< 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 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126

Скачать книгу "Основы биохимии. Том 2" (8.40Mb)


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

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(10.12.2019)