Регенерирующийся субстрат для каталитического цикла

Для эффективного окисления ацетильных групп существует другое, весьма распространенное в природе решение каталитический цикл. Хотя прямой распад невозможен, зато вполне возможна альдольная конденсация двухуглеродной ацетильной группы ацетил-СоА с другим карбонильным соединением. Продукт конденсации содержит уже больше двух атомов углерода, так что становится возможно р-расщепление с освобождением СО2. Поскольку цикл служит для окисления ацетильных групп, мы будем рассматривать ацетил-СоА как его первичный субстрат. Второе карбонильное соединение, участвующее в конденсации, может быть названо регенерирующимся субстратом. Чтобы завершить каталитический цикл, требуется отщепить два углерода от соединения, образовавшегося в результате конденсации обоих субстратов, и перевести оставшуюся часть молекулы в исходную форму регенерирующегося субстрата. Быть может, читателю будет интересно попробовать самому поискать такую циклическую последовательность реак- [c.317]

Первичным субстратом цикла трикарбоновых кислот является аце-тил-СоА. Несмотря на то что в биохимической литературе очень часто в качестве субстратов, входящих в цикл, рассматриваются оксалоацетат и его предшественники — сукцинат, фумарат и малат, — эти соединения в цикле трикарбоновых кислот не расходуются. Оксалоацетат полностью регенерируется, почему его и называют регенерирующимся субстратом. Для работы каталитического цикла необходимо, чтобы регенерирующийся субстрат всегда имелся в нужных количествах и чтобы его концентрацию можно было легко увеличить, как только понадобится ускорить ход реакций цикла. В нормальных условиях оксалоацетат образуется в любых количествах, необходимых для работы цикла трикарбоновых кислот, из фосфоенолпирувата или из пирувата [уравнение (8-2)] оба эти соединения являются легко доступными продуктами метаболизма сахаров. [c.321]

Все-таки в каталитической химии известен общий принцип, позволяющий в большинстве случаев с достаточной ясностью различать простетические группы и специализированные субстраты. Всякий катализатор проявляет свою активность путем взаимодействия с субстратом. Однако катализатор отличается от субстрата тем, что он приходит в исходное состояние к моменту образования всех продуктов данной реакции. Поэтому вещества относят к группе субстратов, если они изменяются после осуществления одного цикла реакции, или к каталитическим группам, если при завершении проводимого данным катализатором процесса превращения они регенерируются в исходной [c.129]

Приведенные выше соображения в полной мере можно перенести и на функционирование катализаторов (каталитические циклы). Действительно, главной особенностью каталитического процесса является именно то, что катализатор (его активный цетр) регенерирует свой состав после завершения каждого цикла промежуточных химических взаимодействий с молекулами исходных реагентов (субстратов), приводящих к образованию конечных продуктов. При этом эволюцию катализатора можно понимать как изменение его состава и/или структуры в ходе каталитической реакции под воздействием реакционной среды. [c.346]

Цикл трикарбоновых кислот, являясь одним из наиболее важных циклов метаболизма аэробных организмов (бактерий, простейших, грибов, высших растений и человека), представляет собой к тому же типичный каталитический цикл. Во всех других циклах также принимают участие один или несколько первичных субстратов и по меньшей мере один регенерирующийся субсграт. Таким образом, с каталитическим циклом всегда ассоциирован метаболический путь, обеспечивающий синтез регенерирующегося субстрата. Хотя, как правило, и не требуется, чтобы такой синтез шел быстро, поскольку обычно бывает необходимо восполнить лишь небольшие потери регенерирующегося субстрата в побочных реакциях, однако используемый при этом метаболический путь обеспечивает механизм биосинтеза любых необходимых количеств любого промежуточного продукта, образующегося в ходе цикла. Так, клетки получают из цикла трикарбоновых кислот значительные количества оксалоацетата, а-кетоглутарата и сукци-нил-СоА, используя их для синтеза других клеточных компонентов. Например, аспартат и глутамат образуются непосредственно из оксалоацетата и а-кетоглутарата путем переаминирования [уравнение (8-16)]. Часто говорят, что цикл трикарбоновых кислот работает на биосинтез, однако, строго говоря, когда из цикла выводятся промежуточные продукты, работает неполный цикл. Правильнее сказать, что метаболический путь синтеза регенерирующегося субстрата и еще некоторые из ферментов цикла используются для формирования тех или иных путей биосинтеза. [c.323]

Так как а-глицерофосфат свободно проходит через мембрану митохондрий, он быстро окисляется митохондриальной а-глицерофосфатдегидрогеназой, тем самым регенерируя диоксиацетонфосфат (рис. 26). При этом происходит перенос электронов и протонов из цитозоля в митохондрии, где их последующая передача кислороду по цепи переноса электронов сопряжена с окислительным фосфорилированием. После этого образовавшийся в митохондриях диоксиацетонфосфат может быть использован для дальнейшего окисления внемитохондриаль-ного НАД-Н. Анализ схемы, приведенной на рис. 26, показывает, что работа этой системы в целом носит циклический и каталитический характер и что а-глицерофосфатный цикл по существу представляет собой челночную систему, в которой связанные с НАД субстраты в восстановленном состоянии входят в митохондрии, а в окисленном выходят из них. Поскольку диоксиацетонфосфат все время саморегенерируется, он необходим только в каталитических количествах для окисления непрерывно образующегося НАД-Н. Это навело С актор а на мысль, что [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология