2 курс / Биохимия / Книжки и сборники / Biokhimia_dlya_chaynikov

Первый этап: карбамаилфосфат

Начальным шагом в синтезе пиримидинов является перенос фосфата от АТФ к иону бикарбоната для образования карбоксифосфата, который в свою очередь подвергается обмену, в котором аммиак замещается фосфатом и обра-

зуем карбаминовую кислоту. Фух! Вы еще следите за ходом изложения? Затем

АТФ переносит фосфат к карбаминовой кислоте, чтобы образовать карбамаил-

фосфат. На рис. 14.6 приведены основные этапы этого процесса.

Ведущим ферментом в процессе, показанном на рис. 14.6, выступает карба- маилсинтетаза. Один участок фермента отвечает за синтез карбаминовой кис- лоты, а еще один — отщепляет аммиак от глутамина в результате гидролиза.

Третий участок фермента завершает процесс, а канал обеспечивает соединение всех трех частей.

ГЛАВА 14 Ароматная биохимия: азот и биологические системы 271

V NH2

Инозиновая кислота ( ИМФ)

Рис.14.3.Окончание

Второй этап:оротат

Следующим этапом в синтезе пиримидинов будет образование оротата, который присоединяется к рибозе. Процесс начинается с присоединения ас-

партата к карбамаилфосфату с участием транскарбамаилазы с потерей фосфа-

та. Это способствует образованию карбамаиласпартата,который циклизуется в дигидрооротат, окисляющийся при помощи НАД+ до оротата (рис. 14.7).

272 ЧАСТЬ 4 Биоэнергетическая химия и метаболизм

Рис. 14.4. Преобразование ИМФ в АМФ

ГЛАВА 14 Ароматная биохимия: азот и биологические системы 273

Рис. 14.5. Преобразование ИМФ в АМФ

274 ЧАСТЬ 4 Биоэнергетическая химия и метаболизм

Оротат

Рис. 14.7.Образование оротата из карбамаилфосфата

ГЛАВА 14 Ароматная биохимия: азот и биологические системы 275

Последний этап:цитидин

Финальный нуклеотид, цитидин (ЦТФ),образуется из уридинмонофосфата

(УМФ). Вначале УМФ видоизменяется до УТФ (уридинтрифосфат). УМФ-ки- наза и нуклеозиддифосфокиназа обеспечивает преобразование УМФ в УТФ. Нарис. 14.9 показан конечный этап — преобразование УТФ в ЦТФ.

Обратно к истокам:катаболизм

Как известно, катаболизм — это разрушение молекул с выделением энер-

гии. Во многих случаях в полном разрушении соединений нет никакой необ-

ходимости, так как после частичного разрушения продукты реакций могут ис- пользоваться повторно.

ГЛАВА 14 Ароматная биохимия: азот и биологические системы 277

Катаболизм нуклеотидов

Разрушение нуклеотидов начинается с удаления фосфатной группы (у атома С-5). Впоследствии фосфат прикрепляется к С-1, что приводит к образованию сахар-1-фосфата с неизменным основанием. У людей и многих других видов млекопитающих продуктом дальнейшей дегенерации пуринов является моче- вая кислота (рис. 14.10). У других биологических видов мочевая кислота де-

градирует до других продуктов.

он

Рис. 14.10.Структура

мочевой кислоты

Катаболизм аминокислот

Гидролиз белков приводит к отделению аминокислот. Возможно повторное использование этих аминокислот (хорошая это вещь — повторное использо-

вание вещей), равно как применение их в синтезе других аминокислот или

производстве энергии для них. Процесс трансаминации позволяет переносить аминогруппу любой аминокислоты, кроме лизина, пролина, треонина, и а-ке- тоновой кислоты. Ферменты, которые катализируют эту реакцию, относятся к большой группе трансаминаз\ общее представление о реакции можно по- лучить на рис. 14.11. Азот, который отделяться, переходит к а-кетоглутарату с образованием глутамата.

Рис.14.11.Общая реакция трансаминации

Трансаминация играет важную роль в биосинтезе аланина, аспартата и глу-

тамата. В процессе окислительного дезаминирования глутамата образуется

а-кетоглутарат (используется повторно), ион аммония (входит в цикл образо-

вания мочевины) и, опосредовано, 3 молекулы АТФ. Для проведения такой ре- акции необходимы глутаматдегидрогеназа и НАД+ или НАДФ+.

278 ЧАСТЬ 4 Биоэнергетическая химия и метаболизм

Подвергшаяся дезаминированию аминокислота — а-кетокислота — даль- ше может расщепляться на пируват и некоторые другие вещества, которые в

организме преобразуются до глюкозы. Такие вещества называются глюкоген-

ными кислотами. Альтернатива заключается в расщеплении а-кетокислоты до

ацетил-СоА и ацетоуксусной кислоты. Эти кислоты называются кетогенными. Чтобы еще больше запутать вас, некоторые аминокислоты одновременно отно- сятся и к глюкогенной, и к кетогенной группе (табл. 14.2). Это две возможные судьбы углеродного скелета аминокислот. Распад аминокислоты превращает его в промежуточные продукты в цикле лимонной кислоты или в вещества,

преобразование которых дает глюкозу.

Таблица 14.2. Глюкогенные и кетогенные аминокислоты

Глюкогенные Аланин,аргинин,аспарагин,аспартат, цистеин, глутамат,глута-

аминокислоты мин,глицин, гистидин,метионин,пролин,серин,треонин,валин

Кетогенные Лейцин

аминокислоты

Аминокислоты Изолейцин,лизин, фенилаланин,триптофан,тирозин

обоих типов

Общий процесс катаболизма аминокислот носит циклический характер, а

сами аминокислоты могут включаться в него в разные моменты. На рис. 14.12

показана базовая схема.

Катаболизм гема

Еще одним важным соединением азота является гем, присутствующий в

красных кровяных тельцах. Он встречается как в гемоглобине, так и в мио-

глобине. Гемоглобин выделяется при разрушении старых эритроцитов. Гло- биновая часть гидролизируется до соответствующих аминокислот. Железо от-

деляется от гема и накапливается в ферритине. Спустя ряд этапов из гема об-

разуется билирубин. Временным хранилищем билирубина — до тех пор, пока

организм не удалит его, выступает желчный пузырь.

Описанный процесс происходит при образовании синяка. При травме воз- никает повреждение кровяных сосудов и образуется скопление крови. Боль- шие синяки изменяют цвет из-за распада гемоглобина, присутствующего в кровяных скоплениях. Цвет, за который все так любят синяки, образуется при

последовательном распаде гемоглобина (красно-синий цвет) до биливердина

(зеленый), а затем до билирубина (желтый) и, наконец, до гемосидерина (золо-

тисто-коричневый). По мере рассасывания этих продуктов в теле синяк блед- неет и исчезает.

ГЛАВА 14 Ароматная биохимия: азот и биологические системы 279