Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980

Биосинтез; как образуются новые молекулы
Роль восстановителей в реакциях биосинтеза
Обращение окислительной стадии под действием сильного восстановителя

Еще одно важное различие между биосинтезом жирных кислот и ß-окислением (в животных клетках) состоит в том, что абсолютно необходимым условием биосинтеза жирных кислот является наличие NADPH, тогда как ß-окисление требует наличия NAD⁺ и флавопротеидов (рис. 11-2). Это обстоятельство в сочетании с многими другими фактами позволило сформулировать общее правило, согласно которому восстановительные реакции, протекающие в процессе биосинтеза, обычно нуждаются не в NADH, а в NADPH (гл. 8, разд. Ж). Многие измерения показали, что в то время как в цитозоле эукариотических клеток отношение [NADPH]/[NADP⁺] велико, отношение [NADH]/[NAD⁺] мало. Таким образом, система NAD⁺/NADH сохраняет высокую окислительную способность (в полном соответствии с тем фактом, что NAD⁺ является наиболее важным биохимическим окислителем), тогда как система NADP⁺/NADPH сохраняет высокую восстановительную способность.

Использование NADPH на стадии ж (рис. 11-2) обеспечивает условия, при которых значительные количества ß-кетоацил-АПБ-производного восстанавливаются до спирта. Здесь следует отметить еще одно различие между ß-окислением и биосинтезом: спирт, образующийся на этой восстановительной стадии биосинтетического процесса, имеет D-конфигурацию, тогда как соответствующий спирт, образующийся при ß-окислении, имеет L-конфигурацию (рис. 11-2).

Вторая восстановительная стадия биосинтеза жирных кислот в печени крыс (стадия и, рис. 11-2) также требует NADPH¹⁾. Соответствующая стадия в ß-окислении использует FAD, однако NADPH является более сильным восстановителем, чем FADH₂. Следовательно, использование восстановленного пиридиннуклеотида создает термодинамические преимущества для сдвига реакции в сторону биосинтеза. Интересные различия удалось наблюдать у разных видов. Например, для синтеза жирных кислот у крыс оказывается достаточным только NADPH, тогда как мультиферментные комплексы, катализирующие этот процесс у Mycobacterium phlei, Euglena gracilis и в дрожжах Saccharomyces cerevisiae, обеспечивают значительно более эффективный синтез, используя не один NADPH, а смесь NADPH и NADH [5]. Вероятно, NADPH необходим для катализа стадии ж, a NADH—стадии и. Это может означать, что положение равновесия для стадии и сильно сдвинуто в сторону образования продукта и что очень низкие концентрации NADH могут обеспечить восстановление.

¹⁾ В ферменте Е. coli не было обнаружено никакого кофактора; в ферменте же дрожжей содержится рнбофлавнн-5-фосфат, который, по-видимому, играет роль кофактора, обеспечивающего максимальную скорость восстановления.

РИС. 11-2. Сравнение биосинтеза жирных кислот с ß-окислением