Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
БХ учебник Николаев.pdf
Скачиваний:
579
Добавлен:
02.05.2015
Размер:
15.53 Mб
Скачать

2 8 0 Часть II. Обмен веществ и энергии

 

 

 

- 6 CO2

 

оборот полностью распадается одна молеку-

 

6 Глюкоза-----------► 6 Пентоза

1

1

'

 

 

 

 

 

ла глюкозы, все шесть углеродных атомов ко-

 

 

j

 

 

торой превращаются в CO2. Диоксид углеро-

 

 

I

 

T

да — это продукт выделения, а единствен-

1 Глюкоза-----^ 4- ----------------5 Глюкоза

ным полезным продуктом является НАДФН,

_

_ „

, ,

образующийся в окислительной части цикла.

Рис. 9.36.

Пентозофосфатный цикл

^

J

, ,

 

 

 

 

 

Такой процесс называют пентозофосфатным

циклом или апотомическим путем распада глюкозы. Энергия распадающейся глюкозы трансформируется в энергию НАДФН, а затем, после использования водорода НАДФН для восстановительных синтезов, в энергию других веществ, например жирных кислот.

Глицеральдегидфосфат и фруктозо-6-фосфат, образующиеся в неокислитель­ ной части пентозофосфатного пути, являются промежуточными продуктами так­ же и гликолиза и могут включиться в гликолиз. Поскольку все реакции неокисли­ тельного пути обратимы, то все его продукты могут вступить на путь гликолиза через глицеральдегидфосфат и фруктозо-6-фосфат. Такой вариант пути называют пентозофосфатным шунтом; это — основной маршрут метаболитов пентозофос­ фатного пути. Вероятно, в разных органах и условиях реализуются разные вари­ анты пентозофосфатного пути.

Пентозофосфатный путь особенно активно функционирует в органах, где син­ тезируются большие количества липидов — в печени, жировой ткани, молочной железе, коре надпочечников. Это связано с тем, что ири синтезе липидов происхо­ дит много реакций гидрирования, в которых донором водорода служит НАДФН. За счет окислительного пути синтеза пентоз обеспечивается примерно половина всей потребности клеток в НАДФН (другая половина получается в результате дей­ ствия НАДФ-зависимой малатдегидрогеназы; см. гл. 8).

ГЛИКОЛИПИДЫ И ГЛИКОПРОТЕИНЫ

В предыдущих разделах этой главы был рассмотрен обмен углеводов, в основном глюкозы, связанный главным образом с их использованием в качестве источника энергии для организма. Исключение составляет пентозофосфатный путь, кото­ рый выполняет анаболические функции. В этом разделе описаны углеводы, ко­ торые содержатся в качестве составной части молекул в гликолипидах и гликоп­ ротеинах, выполняющих структурные и другие специальные функции в клетке. Структурные углеводы, характерные для межклеточного матрикса и соединитель­ ной ткани, рассмотрены в гл. 18.

Строение углеводной части

Углеводная часть гликолииидов и гликопротеинов может быть представлена мо­ носахаридами, а также полисахаридами, которые обычно построены из разных моносахаридных остатков (гетерополисахариды). Чаще всего в углеводной части встречаются следующие моносахариды: галактоза (Gal), манноза (Man), глюкоза (Glc), б-дезоксимоносахарид фукоза (Fuc), N-ацетилгалактозамин (GalNAc), N-аце- тилглюкозамин (GlcNAc), сиаловая кислота (N-ацетилнейраминовая кислота — NeuNAc) (рис. 9.37). Все эти моносахариды в организме синтезируются из глюкозы.

Глава 9. Обмен и функции углеводов

H C = O

H C = O

H C = O

H

- -O H

H O

-- H

H O -

- H

H O

- - H

H O

-- H

H --

O H

H O

- - H

H

--O H

H --

O H

H -

-O H

H -

-O H

H O --

H

H2C - O H

H2C - O H

 

 

 

галактоза

 

манноза

 

 

H C = O

 

H O -- H

6

H O -- H

 

H--O H

нх — он

N-ацетилгалактозамин

2 8 1

СООН

C==O

H --H

jj> H --OH

H3C - C - N H - - H H O --H

If - O H № -О Н

н ,с—он

N-ацетилнейраминовая кислота

Рис. 9.37. Моносахариды углеводной части гликолипидов и гликопротеинов

В полисахаридах моносахариды соединены гликозидными связями, в образо­ вании которых участвует полуацетальный (гликозидный) гидроксил одного моно­ сахарида и любая гидроксильная группа другого моносахарида. Для альдогексоз возможны такие связи: 1-*1, 1-*2, I —>3, I —*-4, 1-*5, I - fG. При этом гликозидный гид­ роксил может иметь а- или [3-конфигурацию. Вследствие этих особенностей даже из небольшого числа мономеров возможно построить огромное число разных олигосахаридов — линейных и разветвленных. Например, из трех моносахаридов можно образовать 1056 разных трисахаридов. Напомним, что из трех разных ами­ нокислот получается только шесть разных трипептидов. Приведем в качестве при­ мера строение антигена В системы групп крови ABO (Cer — остаток церамида):

Fuc (a l- * 2 ) Gal ((3 1 -3 ) GlcNAc ( p i —3) Gal ( P I - 3 ) G alN A e-C er 3

T

а I Gal

Наиболее распространенные гликолипиды — это гликоцерамиды (гликосфинголипиды), представляющие собой производные церамида (см. гл. 7). В частности, антигены А и В мембран эритроцитов являются гликоцерамидами.

В гликопротеинах углеводная часть может быть связана с белком за счет гид­ роксильных групп серина или треонина (О-гликозидная связь) или за счет амид­ ной группы аспарагина (N-гликозидная связь). С одной белковой молекулой мо­ жет быть связано разное число углеводных цепей — от одной до нескольких де­ сятков, и цепи могут иметь разное строение.

Синтез углеводной части гликолипидов и гликопротеинов

Синтез гетерополисахаридов происходит при участии гликозилтрансфераз — фер­ ментов, к числу которых относится и гликогенсинтетаза (глюкозилтрансфераза). Донорами моносахаридных остатков служат нуклеозидцифосфат-сахара — соеди­ нения типа УДФ-глюкозы. Синтез гликолипидов начинается с присоединения пер­ вого моносахаридного остатка к церамиду.

2 8 2

Часть II. Обмен веществ и энергии

Например, так:

У Д Ф —GalNAc + Cer —* У Д Ф + G alN ac-C er.

Эту реакцию катализирует трансфераза N-ацетилгалактозамина; фермент спе­ цифичен и к донору моносахарида, и к акцептору. Далее присоединяется второй моносахарид:

У Д Ф - G a l + G alN A c-C er - У Д Ф + G al(pl-*3)G alN ac-C er.

Здесь действует другой фермент — галактозилтрансфераза, который тоже спе­ цифичен и к донору, и к акцептору моносахаридного остатка. Две приведенные реакции — это начало синтеза антигена В. Для завершения синтеза требуется еще несколько трансфераз с различной субстратной специфичностью.

Гликозилтрансферазы — очень большая группа ферментов, с помощью кото­ рых образуются разнообразные гетерополисахариды. Хотя синтез гетерополиса­ харидов не относится к матричным, результат получается сходным в том отноше­ нии, что образуются полимеры не с произвольной, а со строго определенной пос­ ледовательностью мономеров.

Синтез углеводной части гликопротеинов, соединенной с белком О-гликозид- ной связью, происходит так же, как и в случае гликолипидов. Синтез полисахари­ дов, присоединенных N-гликозидной связью, происходит иначе: в этом случае уча­ ствует промежуточный носитель олигосахарида долихолфосфат — вещество изопреноидной природы. Долихолфосфат — амфифильное вещество. Гидрофобным концом оно погружено в мембрану, а выступающий гидрофильный конец служит акцептором первого моносахарида — GlcNAc; в результате реакции получается N-ацетилглюкозаминилдифосфорилдолихол:

СИ, CHj Ч ?

Н(СН— С==C H - с н 2)я— C H -C H —CH —о — Р—О—Р—О— GlcNAc ОН ОН

Затем последовательно при действии серии специфических гликозилтрансфераз присоединяются другие моносахариды, и образуется олигосахарид, включаю­ щий больше десятка мономеров. Этот олигосахарид при участии специальной трансферазы целиком переносится на амидную группу аспарагина в составе пеп­ тидной цепи. Затем происходит доработка олигосахарида: часть мономеров от­ щепляется, вместо них присоединяются другие. В результате образуются разные углеводные компоненты у разных гликопротеинов.

Гликопротеины есть среди всех классов белков — ферментов, гормонов, транс­ портных белков, структурных белков и др. На рис. 9.38 приведены примеры олигосахаридных структур гликопротеинов.

В некоторых случаях одинаковые полисахариды обнаруживаются в составе как гликолипидов, так и гликопротеинов. Например, антигены системы ABO в эритроцитах связаны с церамидом, а в слюне — с белком.

Гликолипиды встречаются только в мембранах, и, главным образом, в плазма­ тической мембране. Гликопротеины содержатся и в мембранах, и в цитозоле, и в жидкостях организма.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.