ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ферменты из "Химия жизни" Рассмотрим соединения, которые клетка неизменно изготовляет из любой пригодной для нее пищи. Оказывается, независимо от того, что составило пищевой рацион клетки — углеводы или жиры, в качестве промежуточных продуктов образуются кислоты (или их соли) молочная, пировиноградная и уксусная. Последняя получается в виде соединения с очень сложной молекулой, обозначаемой сокращенно КоА. Если пищевыми веществами были белки, то сначала происходит процесс дезаминирования (удаляется аминогруппа — отщепляется аммиак), а затем образуются кислоты пировиноградная, глутаровая, щавелевоуксусная, фумаровая. [c.90] Разнообразное меню таким образом обезличивается — все превращается в кислоты, содержащие группы СООН, СО и ОН. [c.90] Молекулы кислот вовлекаются в круг реакций, называемый циклом Кребса. В результате работы цикла от молекул отщепляется водород и двуокись углерода, причем образуется молекула АТФ (из АДФ и фосфата). Теперь начинается ряд реакций, связанных с путешествием водорода. Водород должен постепенно дойти до кислорода и образовать воду. В процессе переноса водорода часть энергии окисления необходимо сохранить — запасти в виде химической энергии молекул АТФ. [c.90] Клетка не имеет возможности непосредственно использовать разность температур для производства работы ей приходится производить работу за счет энергии химических связей, а потому запасание энергии окисления приобретает решающее значение. [c.90] Водород, отщепленный от кислот, сначала переходит к активной группе фермента, относящегося к группе дегидрогеназ. Его активная группа фермента — дифосфопиридиннуклеотид (НАД) выполняет работу переносчика водорода, обратимо окисляясь и восстанавливаясь в присутствии специфического ферментного белка-носителя. [c.90] На молекулу НАД от субстрата переходит именно водород — два атома на каждую молекулу. Далее водород образует ионы Н+, а электроны от НАД переходят к следующему переносчику— ферментам типа флавопротеидов (ФП). Янтарная кислота (ее соли — сукцинаты) непосредстзенно реагирует с ФП, минуя НАД. [c.90] Цитохромы содержат ионы железа в виде комплекса типа гема, некоторые цитохромы содержат также и медь. [c.91] Заряд ионов железа может изменяться ион Fe +, теряя электрон, переходит в ион Ре +, а ион Р +, получая электрон, снова превращается в ион Ре2+. Таким образом эти ионы могут переносить электроны. Однако в действительности поток электронов по цитрохромам течет лишь в одном направлении от донора электронов к их акцептору — кислороду. Это происходит потому, что энергетический уровень электрона в исходном веществе выше, чем в конечном (в воде), и движение электрона по цепи цито-хрсмов сопровождается выделением энергии. [c.91] От цикла Кребса водород попадает к НАД, гидрированная форма НАД — НАД Н пере-дает водород ФАД, затем коферменту —( п далее в систему цитохромов. По цитохромам движутся только электроны, ионы водорода находятся в среде и в конечном счете соединяются с ионами кислорода, которые образуются в конце цепи цитохромов. [c.91] Долгое время обсуждался вопрос о том, в каких местах дыхательной цепи поток электронов отдает часть своей энергии на образования молекул АТФ. В настоящее время пришли к заключению, что таких пунктов три один из них лежит между НАД и ФП, другой — между цитохромами виси третий—между цитохромами а и кислородом (или между а и аз). [c.92] В бактериях, дрожжах, хлоропластах были найдены и другие цитохромы (В2, вз, Вб, Сз, С4, С5), различающисся молекулярной массой и строением. [c.92] Еще более трудным оказался вопрос о механизме сопряжения окислительного процесса и процесса образования АТФ (окислительное фосфорилирование). [c.92] Несомненно, что для связывания двух реакций нужно иметь вещество, участвующее и в той и в другой реакции. Поэтому были выдвинуты гипотезы о существовании промежуточных соединений. [c.92] Вопрос о механизме окислительного фосфорилирования и поныне еще нельзя считать решенным. В одной из теорий предполагается, что некое вещество-переносчик, реагируя с восстановленной формой НАД Н, образует соединение, условно обозначаемое НАД НХ. Это вещество, в свою очередь, взаимодействует с флавопротеидом в окисленной форме и отдает ему водород. В результате между НАД и X возникает богатая энергией связь НАД соХ. Затем происходит реакция между НАДсчзХ и фосфатом и богатая энергией связь образуется уже между X и фосфатом, т. е. получается Ф(Л Х. Это соединение реагирует с АДФ и в итоге синтезируется АТФ, а X освобождается и может снова вступить в реакцию. НАД затем реагирует с субстратом и опять дает НАД. Н. [c.92] Дыхательная цепь, в которой поток электронов рождает заряженные энергией молекулы АТФ, есть один из наиболее важных химических узлов клетки и организма в целом. [c.93] Действие различных ядов часто сводится к нарушению работы той цепи, так например, окись углерода и синильная кислота действуют на участок цепи между цитохромом и кислородом и прекращают нормальное функционирование цепи, арсениты, а также соли кадмия подавляют фосфорилирование в последней точке цепи, ряд веществ разобщают процессы окисления и фосфорилирования (нитрофенолы, грамицидин, арсенат и др.). При тяжелом заболевании — миастении — в организме, по-видимому, происходит именно разобщение, т. е. окисление веществ продолжается нормально, в то время как выделяющаяся энергия уже не запасается в молекулах АТФ и, следовательно, мышечная система организма лишается возможности производить работу. [c.93] Промежуточные продукты, осуществляющие образование молекул АТФ, могут принимать участие и в других химических производствах — в подготовке молекул жирных кислот к окислению, в синтезе некоторых типов белков, в переносе ионов (катионов и анионов) против градиента концентрации (от слабых растворов к концентрированным), т. е. в активном переносе и в других формах химической деятельности клетки. [c.93] Прочность связи небелковой активной группы с белком фермента различна. Так, железопорфириновый комплекс прочно связан с белком, а например, активная группа фермента из класса дегидрогеназ связана с белком гораздо слабее и может переходить с одного белка на другой. Предлагали называть активную группу таких ферментов коферментом, белковую часть — апо-ферментом, а всю систему в целом — холоферментом. В момент реакции кофермент, белок и субстрат образуют общий комплекс. [c.94] Вернуться к основной статье