Cтраница 4
Следовые количества аммиака присутствуют в сыворотке крови в виде ионов аммония. Транспортные формы аммиака - глутамин и аланин - выполняют две основные функции. Глутамин является донором амидной группы для биосинтезов пуриновых азотистых оснований, карбамоилфосфата, глюкозамина, триптофана и других соединений в тканях с выраженной пролиферативной активностью ( кишечник, опухоли и др.), а также основным источником амидной группы для конечного обезвреживания аммиака в почках в виде аммонийных солей. [46]
Непосредственным предшественником мочевины служит аргинин: под действием аргиназы он гидролизуется с образованием мочевины и орнитина. Из орнитина затем вновь синтезируется аргинин; для этого орнитин сначала карбамоилируется за счет карбамоилфосфата с образованием цитруллина, а затем к цитруллину присоединяется аминогруппа, поступающая от аспартата. Орнитин регенерирует в каждом обороте цикла мочевины. Ури-котелические животные ( птицы, змеи и ящерицы) выделяют аминный азот в полутвердой форме в виде мочевой кислоты, которая представляет собой производное пурина. Выведение аминного азота в виде нетоксичного соединения ( мочевины) или в виде твердого вещества ( мочевой кислоты) требует от организма значительной затраты энергии АТР. [47]
Для прямой ассимиляции аммиака, приводящей к образованию аминокислот, растения используют главным образом два пути. В первом пути азот аммиака становится а-аминным азотом в результате восстановительного амини-рования а-кетокислоты, во втором пути азот аммиака включается в амидную группу глутамина и аспарагина. Существуют и некоторые другие пути ассимиляции аммиака, например при аспартазной реакции или при образовании карбамоилфосфата, предшествующем синтезу цитруллина и аргинина. Однако с количественной точки зрения эти пути имеют меньшее значение. [48]
Обычные гшримидиновые нуклеотиды-это цитидин-5 - монофосфат ( СЫР), или цитидилат, и уриаин - У-монофосфат ( UMP), или уридилат; в их состав входят пиримидиновые основания-соответственно цитозин и урацил. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов ( рис. 22 - 19) несколько отличается от синтеза пуриновых нуклеотидов; в этом случае сначала образуется шестичленное пи-римидиновое кольцо, а затем к нему присоединяется рибозофосфат. Для этого процесса требуется карбамоилфосфат, играющий роль промежуточного продукта также и в цикле мочевины ( разд. Однако карбамоилфосфат, необходимый для синтеза мочевины, образуется в митохондриях при участии митохон-дриального фермента карбамоилфосфат-синтетазы I, а карбамоилфосфат, участвующий в биосинтезе пиримидинов, образуется в цитозоле под действием другой формы того же фермента - кар-бамоилфосфат-синтетазы II. Цитозоль-ный карбамоилфосфат взаимодействует с аспартатом, в результате чего получается N-карбамоиласпартат. Эта реакция катализируется аспартшп-транс-карбамоилазой, одним из наиболее тщательно изученных аллостерических ферментов ( дополнение 9 - 5); о ней мы еще будем говорить ниже. [49]
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. [50]
Особенность биосинтеза пиримидиновых нуклеотидов заключается в том, что вначале образуется азотистое основание, которое затем, соединяясь с фосфорибозилпирофосфатом, превращается в нуклео-тид. Для биосинтеза пиримидиновых оснований используются СО2, NH3 и аспарагиновая кислота. Вначале фермент карбамоилфосфат-синтетаза катализирует реакцию образования карбамоилфосфата. После присоединения фосфорибозилпирофосфата ( фермент оротатфосфорибозилтранс-фераза) через стадию ОМФ синтезируется УМФ, УДФ, УТФ. Затем УТФ аминируется в ЦТФ, для реакции необходимы глутамин и АТФ. После восстановления рибозы в 2-дезоксирибозу в составе УДФ образуется дУДФ - дУМФ - ТМФ. Реакция метилирования дУМФ в ТМФ катализируется тимидилатсинтазой, использующей К5 М - метилен - ТГФК как донора метильной группы. Процесс сопровождается окислением тетрагидрофолатного переносчика до ди-гидрофолата. Для того чтобы фолатный переносчик и далее Мог функционировать, необходимо восстановить дигидрофолат до ТГФК. Эту реакцию катализирует дигидрофолатредуктаза. Именно поэтому делящиеся клетки, в которых идет активный синтез ТМФ, особенно чувствительны к ингибиторам дигидрофолатредуктазы. Один из таких ингибиторов - метотрексат ( аметоптерин) широко используется как противоопухолевый препарат. [51]
Два графика, полученные таким образом, выявляют тонкую структуру спектра. Преимуществом указанного метода служит то, что проведенная с помощью ЭВМ аппроксимация кривой дает представление о форме самой полосы поглощения. Как нетрудно видеть, связывание сукцината и карбамоилфосфата вызывает слабый сдвиг ( 20 см - [) полосы поглощения и очень небольшое ее уши-рение. Основной эффект состоит в более четком выражении колебательной структуры 0 - 0-полосы при 34 600 см -, обусловленной поглощением двух остатков триптофана, которые присутствуют в субъединице фермента. Причина этого изменения, однако, не вполне понятна, в чем и проявляется ограниченность метода разностной спектроскопии. [52]
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. [53]
Будучи реакцией обратимой, переаминирование обычно служит начальным этапом катаболизма избыточных аминокислот. В результате присоединения азота к кето-глутарату образуется избыточный глутамат, который дезаминируется с образованием аммиака и далее - глутамина. Глутамин может также отдавать свой азот на образование аспартата. В организме животного и аспартат, и глутамин ( через карбамоилфосфат) являются предшественниками мочевины, главного экскреторного азотистого соединения. Все эти взаимосвязи суммированы в уравнении ( 14 - 12), а дальнейшие подробности будут даны в последующих разделах. [54]
Обычные гшримидиновые нуклеотиды-это цитидин-5 - монофосфат ( СЫР), или цитидилат, и уриаин - У-монофосфат ( UMP), или уридилат; в их состав входят пиримидиновые основания-соответственно цитозин и урацил. Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов ( рис. 22 - 19) несколько отличается от синтеза пуриновых нуклеотидов; в этом случае сначала образуется шестичленное пи-римидиновое кольцо, а затем к нему присоединяется рибозофосфат. Для этого процесса требуется карбамоилфосфат, играющий роль промежуточного продукта также и в цикле мочевины ( разд. Однако карбамоилфосфат, необходимый для синтеза мочевины, образуется в митохондриях при участии митохон-дриального фермента карбамоилфосфат-синтетазы I, а карбамоилфосфат, участвующий в биосинтезе пиримидинов, образуется в цитозоле под действием другой формы того же фермента - кар-бамоилфосфат-синтетазы II. Цитозоль-ный карбамоилфосфат взаимодействует с аспартатом, в результате чего получается N-карбамоиласпартат. Эта реакция катализируется аспартшп-транс-карбамоилазой, одним из наиболее тщательно изученных аллостерических ферментов ( дополнение 9 - 5); о ней мы еще будем говорить ниже. [55]