Cтраница 1
Изоцитратдегидрогеназа: Изоцитрат NAD - а - Кетоглутарат СО2 NADH. Кетоглутаратдегидрогеназа: а - Кетоглутарат NAD CoA-SH - - Сукцянил - СоА СО2 NADH. [1]
Изоцитратдегидрогеназа катализирует реакции, ведущие от изоци-трата к 2-оксоглутарату. Существует одна NADP-зависимая система ферментов и одна NAD-зависимая. Оксалосукцинат остается, видимо, связанным с ферментом. Оксоглутаратдегидрогеназа катализирует превращение, аналогичное пируватдегидрогеназной реакции. [2]
Изоцитратдегидрогеназа катализирует дегидрирование изо-лимонной кислоты в щавелевоянтарную кислоту. Фермент активируется АДФ ( аллостеричес-кий активатор) и ингибируется при накоплении выше определенного уровня АТФ и НАДН. [3]
Таким образом, в клетках семядолей Vigna sesquipedalis уровень активности изоцитратдегидрогеназы может регулироваться за счет изменения содержания как фермента, так и кофермента. [4]
Никотиновая кислота - составная часть более ста ферментов, таких, как глице-ральдегидфосфатдегидрогеназа, пируватдегидрогеназа, а-кетоглутаратдегидрогеназа, р-оксиацил - КоА - дегидрогеназа, изоцитратдегидрогеназа, L-глутаматдегидрогеназа и др. Они катализируют реакции дегидрирования различных органических соединений, передают водород через промежуточные акцепторы ( флавиновые ферменты, цито-хромы и др.) на кислород. [5]
В ходе изоцитратдегидрогеназной реакции изолимонная кислота одновременно декарбоксилируется. НАД-зависимая Изоцитратдегидрогеназа является аллостерическим ферментом, которому в качестве специфического активатора необходим АДФ. [6]
Образующийся НАДФН Н используется для синтеза жирных кислот. Кроме того, генераторами НАДФН Н являются пентозо-фосфатный путь и изоцитратдегидрогеназа. [7]
Принимая во внимание тот факт, что малат-синтетаза и изоцитритаза не всегда присутствуют вместе, а также необязательно обнаруживаются только в клетках, участвующих в обмене жиров, заслуживает рассмотрения вопрос о том, имеет ли какое-нибудь значение присутствие того или другого из этих ферментов совместно с ферментами циклатрикарбоновых кислот. Функционирование изоцитритазы в соответствующем сочетании с ферментами этого цикла дало бы укороченный цикл, включающий реакции, в которых продуцируется С02 и которые катализируются изоцитратдегидрогеназой и а-кетоглутаратдегидрогеназой. Таким образом, была бы обеспечена регенерация оксало-ацетата, необходимого для действия цикла, и в то же время образовался бы глиоксилат, в свою очередь способный превращаться в другие вещества, которые могли таким образом накапливаться. О включении глиоксилата в малат в присутствии малатсинтетазы уже упоминалось, а его роль в качестве предшественника оксалата будет рассмотрена ниже. У многих растений глиоксилат превращается в глицин и серии; эти реакции могут иметь значение для клеток, в которых происходит синтез белка. Не менее интересна реакция глиоксилата с оксалоацетатом, в результате которой образуется у-окси-а-кето - глутарат, причем нестойким промежуточным продуктом этой реакции является оксаломалат. В связи с этим было высказано предположение ( например, [37]) о том, что уровень глиоксилата в клетках может регулировать направление процессов клеточного метаболизма. Со временем, возможно, будут обнаружены еще и другие функции глиоксилата. [8]
Часто бывает так лее, что эта регуляция, которая может быть как положительной ( активация), так и отрицательной ( ингибирова-ние), осуществляется одним из конечных продуктов данной цепи реакций. Такое ингибиро-вание первых этапов катаболизма ( или противоположный процесс - активация) основано на аллостерических эффектах. Примером аллостерического ингибирования являются ферменты, катализирующие ключевые этапы, например, изоцитратдегидрогеназа в цикле трикарбоновых кислот, фосфофруктокиназа в гликолизе, фосфори-бизилпирофосфатсинтетаза в синтезе пуриновых нуклеотидов и многие другие. [9]
По-видимому, КоА и пири-диннуклеотиды легче удаляются из митохондрий растений, чем из митохондрий животных; возможно, что до их выделения они присутствуют в митохондриях растений в субоптимальных количествах. Это увеличение скорости окисления ацетил - КоА можно отнести за счет увеличения скорости действия НАДФ-специфичной изоцитратдегидрогеназы. [10]
В последние годы накоплено немало экспериментальных данных, свидетельствующих о существовании в живых организмах множества регулирующих механизмов, осуществляющих метаболический контроль и обеспечивающих как взаимопревращения белков, липидов и углеводов, так и интеграцию энергии. Так, при низких концентрациях АМФ и высоких концентрациях АТФ ( состояние, которое принято обозначать энергонасыщенностью) в клетках происходит резкое снижение глико-литического распада глюкозы, обусловленное действием этих нуклеотидов на ключевой фермент гликолиза-фосфофруктокиназу и на фосфатазу фруктозо-6 - фосфата. В результате в клетках накапливается не только фруктозо-6 - фосфат, но и его предшественник-глюкозо-6 - фосфат. Последний, являясь положительным модулятором фермента гликогенсинтазы, стимулирует синтез полисахарида-гликогена. При низких концентрациях АТФ ( соответственно при высоком уровне АМФ) в клетках отмечаются стимулирование гликолиза и окисление пирувата в лимоннокислом цикле, что способствует обеспечению клеток энергией. Однако при низких концентрациях АМФ имеет место снижение скорости цикла трикарбоновых кислот, обусловленное торможением активности изоцитратдегидрогеназы, соответственно наблюдается снижение скорости синтеза АТФ и накопление изолимонной кислоты. Последняя, как известно, повышает активность другого фермента-ацетил - КоА - карбоксилазы, которая в свою очередь катализирует I стадию превращения ацетил - КоА в жирную кислоту. Благодаря этим обстоятельствам клетка переводит образовавшуюся при гликолизе молекулу ацетил - КоА с энергетического пути на путь синтеза липидов и их отложения в депо. В то же время при восстановлении скорости утилизации АТФ, что обычно наблюдается при синтезе жирных кислот, соответствующее повышение уровня АМФ способствует снижению концентрации лимонной кислоты и соответственно торможению синтеза липидов. [11]