БИОХИМИЯ - Л. Страйер - 1984

ТОМ 2

ЧАСТЬ III. БИОСИНТЕЗ ПРЕДШЕСТВЕННИКОВ МАКРОМОЛЕКУЛ

ГЛАВА 22. БИОСИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ

22.18. АТР-предшественник NAD⁺, FAD н кофермента А

Биосинтез никотинамидадениндинуклеоти- да (NAD⁺) начинается с образования рибо- нуклеотида никотиновой кислоты из никотината и ФРПФ. Никотинат (его также называют ниицином) происходит из триптофана. Организм человека способен синтезировать необходимое количество никотината, если с пищей поступает достаточно триптофана. Если же с пищей поступает мало триптофана, то организм нуждается также в экзогенном никотинате. Пеллагра- заболевание, связанное с недостатком

триптофана и никотината в пище.

Остаток АМР переносится с АТР на ри- онуклеотид никотиновой кислоты, и в результате образуется дезамидо-NAD+. На последнем этапе амидогруппа глутамина переносится на карбоксильную группу никотиновой кислоты, давая NAD⁺ (рис. 22.25). NADP⁺ образуется из NAD ⁺ путем фосфорилирования 2-гидроксильной группы остатка рибозы аденина. Этот перенос фосфатной группы катализирует NAD+-киназа.

Рис. 22.25. Синтез NAD⁺ из рибонуклеотида никотиновой кислоты

Флавинадеииндинуклеотид (FAD) синтезируется из рибофлавина и двух молекул АТР. Рибофлавин фосфорилируется за счет АТР с образованием рибофлавин-5'-фосфата (называемого также флавипмононуклеотидом). После этого происходит перенос еще одного остатка АМР второй молекулы АТР на рибофлавин-5'-фосфат, и образуется флавинадеииндинуклеотид.

Рис. 22.26. Синтез кофермента А из пантотената

Рибофлавин + АТР → Рибофлавин-5'-фосфат + ADP,

Рибофлавин-5'-фосфат + АТР → Флавинадеииндинуклеотид + РРi.

Синтез кофермента А (СоА) в организме животных начинается с фосфорилирования пантотената (рис. 22.26). Животные нуждаются в поступлении пантогената с пищей, а растения и микроорганизмы сами ето синтезируют. Затем образуется пептидная связь между карбоксильной группой 4'-фосфопантогената и аминогруппой цистеина. Карбоксильная группа остатка цистеина отщепляется, и образуется 4'-фосфопантотеин. На этот промежуточный продукт переносится остаток АМР от АТР, и образуется дефосфокофермент А. Наконец фосфорилирование З'-гидроксильной группы дает кофермент А.

Общее в механизме биосинтеза NAD⁺, FAD и СоА-это перенос остатки АМР с АТР на фосфатную группу фосфорилированного промежуточного продукта. Пирофосфат, который образуется в этой реакции, гидролизуется до ортофосфата. Этот мотив постоянно повторяется в биохимии: движущей силой биосинтетических реакций часто служит гидролиз высвобождающегося пирофосфата.

22.19. В организме человека пурины распадаются до мочевой кислоты

В клетке происходит постоянный обмен нуклеотидов. Нуклеотидизы гидролитически расщепляют нуклеотиды до нуклеозидов. Фосфоролитическое расщепление нуклеотидов до свободных оснований и рибозо-1-фосфата (или дезоксирибозо-1- фосфата) катализируется нуклеозид-фосфорилазой. Рибозо-1-фосфат изомеризуется под действием фосфорибомутазы, превращаясь в рибозо-5-фосфат, субстрат синтеза ФРПФ. Некоторые азотистые основания используются повторно для синтеза нуклеотидов в реакциях синтеза из готовых остатков.

Расщепление АМР (рис. 22.27) включает еще один этап. АМР дезаминируется до IMP под действием аденилатдезаминазы. Последующие реакции, приводящие к образованию свободного основания гипоксантина, идут обычным путем. Ксанти- ноксидаза-флавопротеин, содержащий молибден и железо, окисляет гипоксантин до ксантина и затем до мочевой кислоты. В обеих реакциях в качестве окислителя используется молекулярный кислород. Он восстанавливается до Н₂О₂, а каталаза разлагает образующуюся перекись на Н₂О и О₂. Кроме того, ксантин-промежуточный продукт образования мочевой кислоты из гуанина. В организме человека мочевая кислота - конечный продукт расщепления пуринов; она выделяется с мочой.

Рис. 22.27. Распад АМР до мочевой кислоты

Рис. 22.28. Общая схема реакций окисления, катализируемых ксанти- ноксидазой

22.20. У некоторых организмов происходит дальнейший распад мочевой кислоты

У некоторых видов происходит дальнейшее расщепление пуринов (рис. 22.29). Млекопитающие, кроме приматов, выделяют аллантоин- продукт окисления мочевой кислоты. Костистые рыбы выделяют аллантоевую кислоту, которая образуется путем гидратирования аллантоина. У амфибий и большинства рыб расщепление идет еще дальше; аллантоевая кислота гидролизуется до двух молекул мочевины и одной молекулы глиоксилата. Наконец, некоторые морские беспозвоночные гидролизуют мочевину до NH₄⁺ и СО₂. По всей вероятности, ферменты, катализирующие все эти реакции, постепенно утрачивались по мере эволюции приматов.

Рис. 22.29. Распад, мочевой кислоты до NH₄⁺ и СO₂. Эти реакции катализируются ферментами уриказой (1), аллантоиназой (2), аллантоиказой (3) и уреазой (4)