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

Биосинтез; как образуются новые молекулы
Стероидные соединения
Другие стероиды

У высших растений широко распространены стероидные гликозиды — сапонины, обладающие детергентными свойствами. Некоторые из них очень токсичны, но, несмотря на это, имеют огромное значение в медицине. Наиболее известны гликозиды Digitalis (наперстянка), к которым относится дигитонин (рис. 12-18). Специфическое действие дигитонина на сердечную мышцу определяется особым расположением в его молекуле углеводных остатков. Дигитонин крайне ядовит, однако в небольших дозах он повышает тонус сердечной мышцы и широко используется при лечении сердечной недостаточности. Лечебная доза препарата не более 0,1 мг/день. Другой ядовитый гликозид — уабаин (строфантин G) — также стимулирует сердечную деятельность (рис. 12-18). Для биохимиков представляет большой интерес тот факт, что уабаин является специфическим ингибитором связанной с мембраной (Na⁺ + К⁺)-АТРазы, которая служит ионным насосом и поддерживает внутри клеток высокую концентрацию К⁺ и низкую — Na⁺ (гл. 5, разд. Б,2, в). Высокая токсичность листьев олеандра и корней ландыша связана с наличием в них аналогичных гликозидов. Стероидный гликозид из морского лука используется в качестве отравы для крыс.

РИС. 12-18. Еще некоторые стероиды, по преимуществу токсичные.

Ядовитые стероиды образуются также у некоторых животных. Так, колумбийская ядовитая лягушка (рис. 12-18) вооружена батрахотоксином, содержание которого составляет 50 мкг на животное. Этот токсин блокирует процесс нервно-мышечной передачи путем увеличения проницаемости мембран для ионов натрия. Прямо противоположное специфическое действие оказывает тетродотоксин (рис. 16-7). Некоторые иглокожие вырабатывают сильные стероидные токсины, такие, как голотурии А (рис. 12-18) —поверхностно-активное вещество, вызывающее необратимые нарушения процесса нервно-мышечной передачи. У обыкновенной жабы в коже содержатся стероидные токсины, действие которых очень быстро приучает собаку не трогать жаб.

Вырабатываемые растениями алкалоиды (азотистые основания) во многих случаях являются производными стероидов. К числу таких соединений относится соланидин (рис. 12-18), присутствующий в кожуре и побегах картофеля и делающий их весьма ядовитыми.

Экдизон, стероид с большим количеством гидроксильных групп, является гормоном линьки насекомых (рис. 12-18). Существует несколько соединений с активностью экдизона, причем часть из них вырабатывается растениями. Несмотря на то что экдизоны необходимы насекомым для линьки на личиночных стадиях, в большом количестве эти соединения для них токсичны. Возможно, что растения синтезируют экдизоны для защиты от насекомых.

Антибиотик фузидиевая кислота также относится к стероидам. Это соединение эффективно подавляет рост стафилококков, но не действует на Е. coli. Обратите внимание на то, что кольцо В в этом соединении имеет конфигурацию лодки.

Вопросы и задачи

1. Для каждого из следующих процессов назовите орган или ткань взрослого человека, наиболее активно осуществляющий данный процесс.

а. Холестерин —> Витамин D₃.

б. Холекальциферол —> 25-оксикальциферол.

в. 25-оксихолекальциферол —> 1,25-диоксихолекальциферол.

г. Пальмитиновая кислота —> ß-Оксибутират.    

д. Секреция белка.

е. Холестерин —> Гидрокортизон.    

ж. Синтез АКТГ.

з. Ацетоацетат —> СО₂.

и. Холестерин —> Холиевая кислота.

к. Креатин —> Креатинфосфат.

л. О₂ —> Н₂О.

м. Синтез глюкагона.

2. Напишите сбалансированное уравнение, сравнимое с уравнением (11-16), для синтеза фруктозы восстановлением СО₂.

а. Если отношение эффективности фосфорилирования в листе составляет 100M^-1, отношение [NADPH]/[NADP⁺] — 10, а концентрация сахарозы — 10 мМ, то каково будет напряжение СО₂ при равновесии? Сравните его с парциальным давлением СО₂ в воздухе при нормальных условиях (около 3,3∙10^-4 атм).

б. Каким будет ответ, если отношение эффективности фосфорилирования равно 1?

в. Почему Вы считаете, что в хлоропластах расщепление АТР обязательно должно быть сопряжено с восстановлением СО₂?

3. Когда ß-D-галактозо-1-ундекапренилпирофосфат обрабатывали 1 н. NaOH, в качестве продуктов реакции образовывались ундекапренолфосфат и ß-гaлaктoзo-1,2-цикличecкий фосфат. Напишите механизм этой реакции. Сравните механизм этой реакции с расщеплением РНК в щелочной среде.

4. Предложите детальный путь биосинтеза 1-метилвалериановой кислоты из глюкозы у Ascaris lumbricoides.

5. Предложите два возможных пути биосинтеза тиглиновой кислоты

Один путь ведет начало от аминокислоты и наблюдается у растений и животных. Другой используется у Ascaris.

6. Напишите реакции, с помощью которых организм синтезирует лецитин из составных компонентов (продуктов гидролиза лецитина).

7. Предложите детальный путь биосинтеза циклогексимида (рис. 12-10).

8. Предложите биосинтетический путь, ведущий от ацетата к кониину

9. Сколько изопреновых единиц содержится в молекуле: а) сквалена, б) ß-каротина, в) витамина А? Напишите пути биосинтеза этих соединений, начиная с ацетил-СоА.

10. Напишите путь, ведущий от геранилгеранилпирофосфата к пимарадиену

11. Напишите подробный путь превращения лейцина в изопентилпирофосфат.

12. Предложите путь биосинтеза тенуазоновой кислоты у грибов. При добавлении в питательную среду 1-¹⁴С-ацетата метка обнаруживается в углеродном атоме, отмеченном звездочкой.

13. Напишите четыре группы стероидных гормонов и опишите их характерные физиологические свойства. Каковы структурные особенности, специфические для каждой из этих групп.

14. В каком углеродном атоме холестерина будет обнаружена метка, если Вы начнете с а) 1-¹⁴С-ацетата, б) 2-¹⁴С-ацетата, в) 1-¹⁴С-мевалоновой кислоты и г) 2-¹⁴С-мевалоновой кислоты?