Cтраница 1
Образование орнитина и пролина. [1]
Расщепление аргинина с образованием орнитина переводит путь-биосинтеза аргинина в цикл синтеза мочевины. Этот цикл присущ только организмам, экскретирующим азотистые шлаки в виде мочевины, тогда как путь, ведущий к биосинтезу аргинина, используется почти всеми организмами. [2]
Предполагается, что N-ацетилорнитин отдает свою ацетильную группу глутамату, что приводит к образованию орнитина и N-ацетилглутамата. Это привлекательная гипотеза, так как подобный процесс служил бы мощным механизмом запуска цикла мочевины путем увеличения количества орнитина в то самое время, когда возрастает количество карбамоилфосфата. Предполагаемые реакции образуют циклическую каталитическую цепь, которую часто называют циклом N-ацетилорнитина ( цикл N-ацетилорнитина на рис. 61); при стационарном процессе здесь в итоге не происходит никакой потери jV - ацетилглутамата. [3]
Может происходить также хлорирование тирозина и образование орнитина из аргинина. Нередко метионин частично превращается в соответствующий сульф-оксид, а цистеин полностью окисляется в цистин. Глутамин и аспарагин, естественно, гидролизуются до глутаминовой и аспара-гиновой кислот. Использование n - толуолсульфокислоты может повысить выход триптофана [ И ], однако эту аминокислоту обычно определяют после гидролиза с помощью гидроксида бария. С другой стороны, щелочной гидролиз, помимо того, что вызывает рацемизацию, приводит к большим потерям серина, треонина, ци-стеина и аргинина. [4]
Аргинин тоже подвергается обратному превращению в глутамат и а-кетоглутарат. Начальной стадией служит отщепление гуанидиниевой группы с образованием орнитина. Другой, аргиииИт дигидролазиый путь инициируется особой гидролазой, расщепляющей аргинин на цитруллин и аммиак. Затем в результате фосфоролиза цит-руллина образуется карбамоилфосфат. Расщепление последнего с образованием СОа и аммиака [ катализируемое карбаматкиназой; урав: нение ( 14 - 16) ] может быть использовано для образования АТР у микроорганизмов, живущих на аргинине. [5]
Гуанидиновая группа аргинина может блокироваться нитрованием или тозилированием. В случае нитроарги-нина существует опасность расщепления с образованием орнитина. Все еще недостаточно решена проблема защиты цистеина при твердофазном синтезе, хотя перепробовано множество вариантов. Амидные группы глутамина и аспарагина целесообразно защищать. Общеизвестные побочные реакции при применении многофункциональных аминокислот, такие, как, например, транспептидация в случае аспарагиновой кислоты или образование пирролидон-5 - карбоновой-2 кислоты с глутамином, представляют опасность также и в случае синтезов Меррифилда. [6]
Аргинин играет выдающуюся роль в белковом обмене. Как уже указывалось, энзиматическое расщепление аргинина аргиназой приводит к образованию орнитина, который занимает центральное положение в процессе синтеза мочевины в животном организме. Являясь биологическим предшественником орнитина, аргинин выполняет в связи с этим существенную физиологическую функцию в обмене аминокислот. У некоторых беспозвоночных животных фосфорное производное аргинина - фос-фоаргинин - имеет непосредственное отношение к химическим реакциям, протекающим в работающей мышце. Однако этим не исчерпывается биологическое значение аргинина и его участие в белковом обмене. Как выяснилось в опытах с изотопами, синтез креатина в животном организме также происходит при участии аргинина ( стр. Основной путь превращения аргинина в обмене, приводящий к образованию конечных продуктов, по-видимому, идет через орнитин. Наличие аргиназы почти во всех животных тканях полностью обеспечивает расщепление аргинина на орнитин и мочевину. Дальнейшее превращение орнитина, а следовательно, и аргинина ведет к образованию глютаминовой кислоты, путь распада которой до конечных продуктов нами уже выяснен. [7]
Для ацетилирования глутаминовой кислоты необходим ацетил - КоА, а на стадии переаминирования требуется глутаминовая кислота. Ацетилирование предотвращает циклизацию полуальдегида. Нужно сказать, однако, что до сих пор нет полной уверенности в том, что именно по этому пути идет образование орнитина у растений. В связи с этим следует отметить, что у растений найден cc - N-аце-тилорнитин. Переаминирование между глутаминовой кислотой и ее полуальдегидом с образованием орнитина обнаружено в экстрактах из растений, и быстрое образование глутаминовой кислоты из орнитина позволяет предполагать, что взаимопревращение этих веществ происходит без промежуточного ацетилирования. [8]
Описано ферментативное ацетилирование глутаминовой кислоты, протекающее при участии кофермента А. Были изучены также приведенная выше реакция переаминирования ( стр. У них орнитин образуется из глутаминовой кислоты и - полуальдегида глутаминовой кислоты [352]; возможно, однако, что это не единственный путь образования орнитина. Экстракты из Neurospora осуществляют обратимое переаминирование между - полуаль-дегидом глутаминовой кислоты и глутаминовой кислотой с образованием а-кетоглутаровой кислоты и орнитина ( стр. Если бы этот путь образования орнитина был единственным, то у мутанта Neurospora, нуждающегося в орнитине и не требующего пролина, должна была бы отсутствовать орнитин-транс-аминаза. При исследовании такого мутанта оказалось, что он обладает активной трансаминазой. [9]
Можно заметить, что реакции, изображенные на схеме цикла мочевины слева, по существу представляют собой этапы, ведущие к образованию аргинина. Поэтому они очень универсальны: мы находим их у всех организмов, способных синтезировать аргинин; их следует рассматривать как первичную основу, на которой позднее был построен цикл мочевины. Эта важная реакция состоит в необратимом гидролитическом расщеплении аргинина на мочевину и орнитин. Образование орнитина замыкает цикл: конденсируясь с новой молекулой карбамоилфосфата, это вещество превращается в цитруллин. Образующаяся таким путем мочевина переходит в кровь, переносится ею в почки, и в результате выделяется с мочой. [10]
Описано ферментативное ацетилирование глутаминовой кислоты, протекающее при участии кофермента А. Были изучены также приведенная выше реакция переаминирования ( стр. У них орнитин образуется из глутаминовой кислоты и - полуальдегида глутаминовой кислоты [352]; возможно, однако, что это не единственный путь образования орнитина. Экстракты из Neurospora осуществляют обратимое переаминирование между - полуаль-дегидом глутаминовой кислоты и глутаминовой кислотой с образованием а-кетоглутаровой кислоты и орнитина ( стр. Если бы этот путь образования орнитина был единственным, то у мутанта Neurospora, нуждающегося в орнитине и не требующего пролина, должна была бы отсутствовать орнитин-транс-аминаза. При исследовании такого мутанта оказалось, что он обладает активной трансаминазой. [11]
Для ацетилирования глутаминовой кислоты необходим ацетил - КоА, а на стадии переаминирования требуется глутаминовая кислота. Ацетилирование предотвращает циклизацию полуальдегида. Нужно сказать, однако, что до сих пор нет полной уверенности в том, что именно по этому пути идет образование орнитина у растений. В связи с этим следует отметить, что у растений найден cc - N-аце-тилорнитин. Переаминирование между глутаминовой кислотой и ее полуальдегидом с образованием орнитина обнаружено в экстрактах из растений, и быстрое образование глутаминовой кислоты из орнитина позволяет предполагать, что взаимопревращение этих веществ происходит без промежуточного ацетилирования. [12]
Эта система отличается от описанной выше ферментной системы, катализирующей синтез аргинина. Аргининдезимидаза была отделена от фермента, осуществляющего расщепление цитруллина. Превращение цитруллина в орнитин, СО2 и МНз происходит в присутствии неорганического фосфата, ионов Mg и адениловой кислоты или аденозиндифосфата. В этой реакции арсе-нат может замещать неорганический фосфат, ионы Mg и нуклеотид. Рассматриваемое превращение, названное цитрул-линфосфорилазной реакцией, происходит, по-видимому, путем фосфорокластического расщепления цитруллина с образованием орнитина и карбамилфосфата. Следовательно, в расщеплении цитруллина участвует та же реакция, что и в его синтезе. [13]