Фосфата перенос механизм

Высокая специфичность внутренней мембраны в отношении проницаемости для разных веществ привела к представлению о существовании в ней ферментов-переносчиков. Так как многие субстраты ферментов, локализованных внутри митохондрий, при физиологических значениях pH являются ионами (нуклеотиды, субстраты цикла трикарбоновых кислот, неорганический фосфат, катионы и т. д.), представляет интерес идентификация ионных форм транспортируемых веществ. Такие данные важны для понимания конкретного механизма переноса субстрата через мембрану. [c.458]

Никотинамидное кольцо НАД-Нг и изоаллоксазиновое кольцо ФАД расположены в параллельных плоскостях, так что атом азота никотинамида лежит против 2-го атома углерода рибофлавина. Неорганический фосфат соединен с двумя коферментами водородной связью, идущей к МНг-группе никотинамидного кольца. Атом водорода переносится от 4-го атома углерода никотинамидного кольца к атому азота ФАД, занимающему 10-е положение. Одновременный перенос электрона от атома азота никотинамида к С = 0-группе ФАД придает атому азота никотинамида положительный заряд, а С = О-группе ФАД — повышенную электронную плотность. Благодаря положительному заряду атом азота никотинамида притягивается к отрицательно заряженному кислородному атому фосфатного иона с образованием электростатической связи I. Электрон, перенесенный к С = 0-группе, стремится образовать связь 11. В результате возникновения этих двух связей образуется ФАД-Нг Ф. Фосфорилированный ФАД-На представляет собой макроэргическое соединение, которое может фосфорилировать АДФ либо непосредственно, либо в ходе последующего окисления. Согласно изложенной теории, разобщение фосфорилирования и дыхания, а также индуцирование АТФ-азы динитрофенолом обусловлены конкуренцией между ДНФ и 0 неорганического фосфата за четвертичный азот никотинамидного кольца. Эта конкуренция препятствует образованию ФАД-Нг- Ф. Теория Грабе дает удовлетворительное объяснение для структурных потребностей фосфорилирования в дыхательной цепи. Однако, взятая в совокупности со всем механизмом 2-го типа, эта теория не согласуется с данными о том, что способные к восстановлению компоненты дыхательной цепи, по-видимому, не являются промежуточными продуктами в реакциях фосфорилирования. [c.253]

Хлоропласты фотосинтезирующих растительных клеток, в которых для образования АТР из ADP и фосфата используется улавливаемая ими энергия солнечного света, тоже имеют сложную внутреннюю мембрану, содержащую цепи переноса электронов и ферменты синтеза АТР (подробно об этом см. в гл. 23). Механизмы фосфорилирования в бактериальных клетках и в хлоропластах очень сходны с теми, какие действуют в митохондриях. Это служит еще одним примером молекулярной непрерывности разных видов живых организмов. [c.535]

Согласно этому механизму, на стадии фосфорилирования происходит атака фосфат-аниона на протонированную форму промежуточного соединения I, но перенос протона и замещение у атома фосфора или углерода могут протекать синхронно (см. структуру II). Кроме этих конденсаций, имеются реакции, в результате которых получаются пирофосфаты и сложные эфиры при действии кислот или соответственно спиртов в кислом [c.297]

Ферментативный перенос фосфата также представляет большой интерес ряд примеров приведен в работе Мортона [14], где также описан предполагаемый механизм. [c.334]

В то время как механизм пассивного транспорта, как правило, известен, механизм сопряжения транспорта вещества с обеспечивающей этот процесс энергией химической реакцией остается не ясным. Вероятно, при функционировании Na K " -АТРазы происходит временное фосфорилирование белка переходящими с АТР-ионами фосфата. Это в свою очередь вызывает изменение конформации фер.мента, приводящее к переносу натрия из клетки в межклеточную жидкость, а калия в противоположном направлении (рис. 99). [c.232]

Существуют три гипотезы механизма накопления "энергии в процессе переноса электронов. Гипотеза химического сопряжения основана на том, что перенос энергии к неорганическому фосфату и синтез АТФ осуществляются последовательными реакциями, связанными общими промежуточными продуктами, содержащими макроэргические связи. [c.212]

МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕНОСА ФОСФАТА [c.629]

Механизм химической реакции, при которой остается сохраненной энергия переноса электронов и затем вместе с неорганическим фосфатом переносится на АДФ, остается пока нёвыявленным. Можно предполагать, что эта реакция катализируется растворимым белком, возможно, специальным ферментом, и нуждается в ионах магния в качестве кофермента. Одна из возможных схем изображена, по Ленингеру, ка рис. 73. По этой схеме участвуют промежуточные переносчики X, у, 2, которые могут образовывать фосфорилированные производные и переносить фосфат на АТФ. [c.272]

Осуществление фотосинтеза и его скорость зависят от движения метаболитов из хлоропласта в цитоплазму и обратно. Сахарофосфаты уносятся из хлоропласта и используются для синтеза сахарозы, а высвобождающийся в этой реакции фосфат переносится обратно в хлоропласт, где он может быть использован для синтеза крахмала. По-видимому, для изучения процесса фотосинтеза в целом и его продуктивности решающее значение имеет исследование регуляторных механизмов, управляющих синтезом сахарозы и крахмала и транспортом сахаров в клетке и листе. [c.115]

Рнеорг" неорганический фосфат). Первая реакция сама по себе не является самопроизвольной, так как она требует затраты свободной энергии в 226 кДж на моль глюкозы, однако необходимая свободная энергия поставляется второй реакцией, и в целом процесс является самопроизвольным с движущей силой 322 кДж. Темповые реакции небезразличны к источнику молекул НАДФ Н и АТФ, которые требуются для их протекания. Хотя в настоящее время их источником в зеленых растениях являются световые реакции, не исключено, что темповые реакции старше по возрасту и первоначально приводились в действие молекулами НАДФ Н и АТФ из других источников. Механизм темновых реакций известен под названием цикла Кальвина-Бенсона и в некотором смысле аналогичен циклу лимонной кислоты. Сначала диоксид углерода соединяется с молекулой-перенос-чиком, рибулозодифосфатом. После ряда стадий (некоторые из них вы- [c.335]

Общее направление взаимодействия определяется стереохимией ферментативной реакции между UDPG и о-фруктозо-6-фосфатом. Как UDPG, так и сахарозофосфат являются а-глю-козидами, так как суммарно перенос глюкозного фрагмента осуществляется с обращением конфигурации и любой механизм реакции должен объяснить это явление. Для алкилирования существует два возможных альтернативных механизма SnI и Sn2. Зк1-Процесс в живых системах маловероятен, поскольку промежуточно образующиеся карбокатионы обладают высокой энергией и чрезвычайно реакционноспособны, поэтому их реакции трудно контролируются. 8н2-Механизм, который не включает такие высокореакционные интермедиаты, более подходит [c.325]

На протяжении 40-х годов, когда стало ясно, что образованне АТР из ADP и неорганического фосфата сопряжено с переносом электронов в митохондриях, биохимики стали предпринимать первые попытки ра зобрать систему на части, чтобы разобраться в молекулярных механизмах. Однако природа иногда яростно сопротивляется попыткам выведать ее тайны, и сегодняшнее положение вещей удачно подытожил Эфраим Ракер Всякий, кто не запутался в проблеме окислительного фосфорилирования, просто не понял ситуации [58] .Эта путаница вовсе не связана с недостаточной затратой сил или с недостатком воображения. Относительно механизма окислительного фосфорилирования было опубликовано множество различных соображений, но полного убедительного объяснения никто дать не смог. Более того, неудачи с попытками объяснить окислительное фосфорилирование, оперируя обычными химическими понятиями, привели к выдвижению не вполне четких гипотез, получивших причудливые наименования. В противовес тому, что окрестили химической гипотезой , были выдвинуты химио-осмотиче ская гипотеза и гипотеза механохимического сопряжения . Под химической гипотезой здесь подразумевается образование дискретвых, цо [c.391]

Было предложено множество схем образования высокоэнергетических промежуточных соединений в результате переноса электронов. В этом случае естественна аналогия с субстратным фосфорилировани- ем, при котором высокоэнергетические промежуточные соединения образуются при переходе электронов от субстрата к субстрату. Как мы уже видели (гл. 8, разд. 3,5), альдегидная группа глицеральдегид-З-фосфата превращается в ацилфосфат, который после переноса фосфатной группы на ADP освобождается в виде карбоксилатной группы. В этом процессе свободная энергия окисления альдегида в карбоксильную группу расходуется на синтез АТР. Реакция отличается от митохондриального переноса электронов тем, что продукт 3-фосфоглицери-Новая кислота уже не превращается обратно в глицеральдегид-З-фос- фат. В то же время переносчики электронов дыхательной цепи должны быть регенерированы в каком-то циклическом процессе. Последнее тре- бование вынуждает искать какие-то иные механизмы окислительного фосфорилирования. [c.410]

Поставим в начале частные вопросы. Как имидазольная группа взаимодействует с амидной группой Может ли карбоксильная группа катализировать перенос фосфата Постепенно стало ясно, что определенные группы хорошо соответствуют определенным реакциям. Например, в реакциях ацеталей всегда требуется кислый катализ, и среди пяти групп, которыми располагают ферменты, только карбоксильная группа представляется достаточно сильной кислотой. С другой стороны, гидролиз амидов — реакция, катализируемая большим числом ферментов, — может катализироваться четырьмя из этих пяти групп. Эти заключения были сделаны как на основании данных по идентификации каталитических групп соответствуюш,их ферментов, так и на основании изучения модельных систем. Основные механизмы, с другой стороны, были первоначально идентифицированы исключительно в простых системах, и в связи с этим следует начать с описания развития этого подхода. [c.459]

Механизм действия фермента сводится к переносу нуклеотидных остатков с РНК на неорганический фосфат, при этом образуется рибонуклеотиддифосфат (РДФ) [c.500]

Перенос конечного фосфатного остатка АТФ на различные акцепторы катализируется специфическими ферментами киназами. Можно считать, что механизм этой реакции заключается в нуклеофильной атаке на конечный фосфат АТФ. Субстраты реакции, обладающие электроноотрицательной группой К — О — Н, можно подразделить на следующие группы [c.90]

Этот фермент обнаружен в митохондриях, выделенных из артишоков и прорастающей кукурузы, но с другими ферментами растительного происхождения механизм этой реакции не изучали. Исследования, проведенные с АТФ, меченным в соответствующих положениях, показывают, что происходит прямой перенос пирофосфат-ного остатка. В этих исследованиях установлено, что конечная и средняя фосфатные группы АТФ переносятся на рибозо-5-фосфат. Фосфорибозилпирофосфат участвует в синтезе нуклеотидов [c.91]

Галактокиназа выявлена в препаратах из маша в противоположность гексокиназа, рассмотренной на стр. 121, она катализирует фосфорилирование кислорода альдегидной группы при 1-м атоме углерода. УДФ-глюкозо-пирофосфорилаза получена в частично очищенном виде из проростков маша она, по-видимому, специфична по отношению к глюкозо-1-фосфату. Имеются данные, что значительная часть активности этого фермента связана с клеточными стенками. Галактозо-1-фосфат-урндил-трансфераза катализирует легко обратимый перенос группы урндила между глюкозо-1-фосфатом и галактозо-1-фосфатом. Фермент выделен из животных тканей и из микроорганизмов недавно получены данные о его наличии в корнях сои. УДФ-глюкозо-4-эпимераза найдена в растениях маша подробно она изучена на препаратах, полученных из дрожжей и печени. В присутствии Т2О или НгО метка в нуклеотидах не появляется. Эти данные, а также потребность в НАД указывают на участие окислительно-восстановительного механизма. Однако выделить предполагаемый при действии этого механизма промежуточный продукт уридиндифосфо-4-кетогексозу не удалось. [c.143]

Энергия АТР используется в очень тонких механизмах, обеспечивающих передачу генетической информации при биосинтезе ДНК, РНК и белков сама информация есть, в супщости, одна из форм энергии. Во всех тех случаях, когда энергия АТР используется для производства работы, концевая фосфатная группа АТР отщепляется (рис. 13-11) в виде неорганического фосфата и остается ADP- разряженная форма этой системы переноса энергии. ADP может быть затем вновь заряжен путем присоединения фосфатной группы (что приводит к регенерации АТР) в реакциях, сопряженных с расщеплением клеточного [c.386]

Дыхательная цепь состоит из ряда белков с прочно присоединенными просте-тическими группами, обладающими способностью присоединять и отдавать электроны. Эти белки располагаются в определенной последовательности, в которой каждый из них способен присоединять электроны от предьщущего и передавать их тому, который следует за ним. Электроны, поступающие в эту цепь переносчиков, богаты энергией, но по мере их продвижения по цепи, от одного переносчика к другому, они теряют свободную энергию. -Значительная часть этой энергии запасается в форме АТР с помощью молекулярных механизмов, действующих во внутренней мембране митохондрий. Перенос электронов сопряжен с синтезом АТР из ADP и фосфата на каждую пару электронов, переданных по дыхательной цепи от NADH к кислороду, синтезируются три молекулы АТР (рис. 17-1). Три участка дыхательной цепи, в которых энергия, высвобождающаяся в процессе окисления— восстановления, запасается в форме АТР, называются пунктами фосфорилирования или пунктами запасания энергии. [c.509]

Интересный механизм фосфорилирования нуклеозидов будет, возможно, найден в нуклеозидтрансферазной системе, описанной Брауэрманом и Чаргаффом [46]. Эти ферменты, обнаруженные у бактерий, животных и растений, катализируют перенос фосфорной кислоты от органических фосфатов, принадлежащих к категории соединений, бедных энергией, на многие нуклеозиды, образуя при этом 5 -нуклеотиды. [c.177]

Для того чтобы два тесно сопряженных между собой процесса—перенос электронов и гликолиз, каждый из которых нуждается в АДФ,— могли функционировать непрерывно, количество АДФ в системе должно быть достаточно большим. Если отношение АДФ/АТФ в клетке понизится, то замедление реакции должно, по-видимому, начаться сначала в той системе, которая обладает меньшим сродством к АДФ. Поскольку ферменты системы гликолиза имеют более высокую константу Михаэлиса для АДФ, чем ферменты дыхательной цепи, то можно предсказать, что в аэробных условиях, когда АДФ легко превращается в АТФ в ходе реакции окислительного фосфорилирования, процесс гликолиза начнет замедляться и затем совсем прекратится. Подавление брожения воздухом фактически впервые обнаружил Пастер. Однако высказывались и другие предположения относительно механизма этого явления, получившего название эффекта Пастера. Так, например, ортофосфат требуется для окислительного фосфорилирования и в то же время служит субстратом для гликолити чес кого фермента глицеральдегид-З-фосфатдегидрогена-зы. Следовательно, убыль фосфата в результате окислительного фосфорилирования может привести к торможению гликолиза. Другая интерпретация эффекта Пастера вытекает из попытки ответить на вопрос почем,у злокачественные ткани образуют в аэробных условиях в значительных количествах лактат, в то время как нормальные ткани этим свойством не обладают В этом случае происходит нарушение того механизма регуляции, с которым мы уже познакомились. Этот эффект можно объяснить по аналогии [c.55]

Механизм реакции фосфонатных карбанионов с карбонильными соединениями, вероятно, аналогичен механизму реакции Виттига. Вероятно, при нуклеофильной атаке карбаниона по карбонильному атому углерода альдегида или кетона образуется бетаин. Этот бетаин может быть способен к диссоциации на карбанион и карбонильное соединение, хотя нет никаких данных, подтверждающих это. Бетаин расщепляется на олефин и фосфат благодаря переносу кислорода к атому фосфора по-видимому, происходит ыс-элиминирование. Движущей силой элиминирования должно быть образование новой связи фосфор—кислород в фосфате. [c.223]

Инвертаза дрожжей, которая переносит -фруктофуранозильный остаток от сахарозы к воде, сильно ингибируется фруктозой, но не глюкозой. Фосфатазы многих организмов ингибируются фосфатом. (Фосфаты также вызывают репрессию синтеза щелочной фосфатазы у Е. oli.) Можно привести много подобных примеров ингибирования ферментов продуктом реакции. Значение этого механизма регуляции in vivo еще в значительной мере находится в области предположений. [c.17]

Было установлено, что многие ферменты обнаруживают свойства, согласующиеся с механизмом двухтактного замещения, в том числе высокий каталитический эффект в соответствующей реакции обмена и сохранение оптической конфигурации в продукте реакции. В то же время многие реакции переноса не обнаруживают таких свойств в продукте реакции происходит обращение конфигурации и не наблюдается обмена в отсутствие одного из субстратов. Так, например, реакция фосфорилазы мальтозы [6] являет собой полный контраст реакции фосфорилазы сахарозы. Для этого фермента в отсутствие акцептора сахара не наблюдается обмена фосфата ни с а-, ни с р-глюкозо-1-фосфатами, а при фосфоролизе мальтозы (а-глюкозилглюкозид) образуется р-глюкозо-1-фосфат, т. е. происходит полное обращение конфигурации. Эти наблюдения свидетельствуют в пользу механизма однотактного замещения [6]. [c.123]

Другие механизмы образования АТФ непосредственно связаны с использованием кислорода цитохромными системами, которые осуществляют перенос электронов или водорода (окислительное фосфорилирование), а также с системами фотосинтеза, в которых необходимая энергия поставляется за счет света (фотофосфорилирование). И в этом случае оказалось, что наиболее существенной стадией синтеза АТФ является фосфорилирование АДФ, а не аде-нозпп-5 -фосфата (АМФ). Однако известна реакция миокиназного типа, в которой эти три нуклеотида связаны между собой таким образом, что АМФ обратимо фосфорилируется АТФ с образованием двух молекул АДФ [c.312]

Пока еще нельзя привести вполне определенного примера ферментативного пирофосфорилирования посредством нуклеофильной атаки Р-атома фосфора в ну клеозид-5 -трифосфате. Возможное объяснение этого может заключаться в конформациях, которые могут иметь такие производные трифосфорной кислоты, а также в электростатическом экранировании или в экранировании самим ферментом в фермент-субстратных комплексах, которое может приводить к затруднению атаки Р-атома фосфора с последующим замещением нуклеозид-5 -фосфата (или неорганического фосфата в случае переноса нуклеозид-5 -пирофосфата). Как и в многочисленных случаях реакций обмена аниона, разрыв связи при ферментативном гидролизе нуклеозид-5 -трифосфата до нуклеозид-5 -фосфата и неорганического пирофосфата происходит за счет нуклеофильной атаки а-, а не Р-атома фосфора [29]. Считалось, что при ферментативном синтезе а-В-рибозо-1-пирофосфат-5-фосфата происходит пирофосфорилирование рибозо-5-фосфата посредством нуклеофильной атаки а-гидроксильной группой О-рибозы Р-атома фосфора в АТФ [30]. Однако экспериментальные результаты (с использованием АТФ, меченного Р -) показали только то, что Р- и у-фосфатные остатки переносились в виде единого комплекса, и, таким образом, прямого доказательства этого механизма не было получено. Другой возможный механизм может состоять в следующем нуклеофильная атака осуществляется с инверсией и направлена на С1 Р-О-ри-бозо-5-фосфата, причем реакция сопровождается образованием водородных связей между С,-гидроксильной и 5-фосфатной группами. [c.355]

Таким образом, гипотеза о переносе фосфатной группы с АТФ не белок и последующем ее гидролизе в фазе расслабления соответствует фактам. В том, что измерение скорости изотопного обмена АТФ и АДФ является характеристикой реальной реакции (1), мы убеждаемся еще и по такому признаку. Сокращение отмытого мышечного волокна или мышечного белка требует обязательного присутствия АТФ и ионов магния (10" —10" М). Если заменить магний на кальций, то сокращение актомиозина не происходит. Оказывается, что и реакция изотопного обмена, исследованная Ульбрехтом, требует обязательно присутствия магния и полностью тормозится при замене магния на кальций (вследствие чего эта реакция не была найдена ранее Кошландом). Что касается реакции минерализации фосфата (аденозинтрифосфатазной реакции), то она идет еще активнее при замене магния на кальций. В этом случае АТФ расщепляется, но вхолостую. Вся энергия гидролиза АТФ переходит в теплоту. Ясно, что в этом случае балансовая реакция остается той же самой, но механизм ее изменяется, она не идет через стадию (1), которая необходима при получении механической работы. [c.190]

Механизм действия этого фермента подробно изучен. Каждая из четырех его субъединиц содержит один остаток связанного НАД+ и, очевидно, один активный каталитический центр. Считается, чТО первоначально фермент вступает в связь с окисленной формой НАД, причем в ходе реакции сульфгидрильная группа маскируется (рис. 39). Затем альдегидная группа субстрата взаимодействует с сульфгидрильной группой, образуя тиополуацеталь. После этого фермент катализирует перенос водорода, ковалентно связанного с глицеральдегид-З-фосфатом, на связанный НАД в результате возникает тиоэфир, в образовании которого участвует SH-группа фермента и карбоксильная группа субстрата. Восстановленный НАД не отделяется от фермента, а отдает свой атом водорода и электрон молекуле свободного НАД, находящегося в среде, а сам переходит в окисленную форму. Такая форма называется а нлферментом. Ацильная группа переходит затем от SH-группы фермента на неорганический фосфат, образуя продукт окисления — 1,3-дифосфоглице-окисленная форма ( рмента может включаться в следу-НАД необходим ферменту как окислитель. [c.102]

Изложенный выше механизм с переносом протона предполагает разрыв при гидролизе фосфор-кислородной связи. Это обстоятельство подтверждено экспериментально гидролизом оптически активного 1-метоксипропил-2-фосфата — выделившийся спирт на 100% сохранил исходную конфигурацию. [c.169]

В клетках животных и нефотосинтезирующих растений образование АТФ сопряжено с окислением питательных веществ двумя способами 1) питательные вещества или метаболиты фос форилируются неорганическим фосфатом и образующиеся фосфатные соединения превращаются путем окисления или дегидрирования в высокоэнергетический фосфат, который сразу, без энергетических потерь, переносится непосредственно к аденозин-дифосфату (АДФ), в результате чего образуется АТФ 2) питательные вещества или метаболиты окисляются до двуокиси углерода и воды в ходе последовательных стадий, три из которых приводят к образованию АТФ механизмы этих сложных превращений до конца еще не выяснены. Способ (1) называется субстратным фосфорилированием, а способ (2) — окислительным фосфорилированием. Первый путь более примитивен (в эволю- [c.285]