Cтраница 2
Детальное рассмотрение этого вопроса не входит в задачу настоящей главы. Здесь достаточно будет заметить, что с появлением ферментов, катализирующих первые реакции цикла Кребса, открылась возможность использования всех ферментов этого цикла для выполнения анаэробных функций. Это именно то условие, исходя из которого можно понять возникновение аэробной метаболической системы такой сложности, как цикл Кребса. Когда появились эти предварительные условия, использование Оо в качестве конечного акцептора электронов впоследствии освободило реакции цикла от их анаэробных функций; теперь они могли быть сцеплены в иной последовательности и включены в иную физиологическую систему. [16]
Когда к тканям добавляют меченные С14 уксусную и пиро-виноградную кислоты, в промежуточных продуктах цикла появляется метка. Последовательность выделения С14О2 из специфически меченных уксусной и пировиноградной кислот соответствует последовательности реакций цикла Кребса ( см. фиг. [17]
Ни одно из производных КоА, участвующих в - окислении, не накапливается в значительных количествах. После того как жирная кислота превратится в свое ацильное производное и подвергнется действию митохондриальной системы, следующий промежуточный продукт, который можно определить, является одним из субстратов реакций цикла Кребса или ацетоуксусной кислотой. [18]
Многие промежуточные продукты цикла Кребса участвуют в целом ряде синтетических реакций. Так, например, а-кетоглута-ровая кислота является предшественником глутаминовой кислоты и источником углеродного скелета аминокислот группы глутаминовой кислоты ( см. стр. Имеющиеся данные показывают, что реакции цикла Кребса являются основными при синтезе а-кетоглутаровой и янтарной кислот. Однако, как отмечено выше, в результате реакций цикла Кребса каждый моль ацетил - КоА окисляется до 2 моль углекислого газа. Таким образом, в ходе цикла Кребса не может иметь места прирост углерода. Следовательно, если из цикла удалять промежуточные продукты, то уменьшится количество щавеле-воуксусной кислоты, доступной для конденсации с ацетил - КоА, и в конце концов цикл нарушится. Таким образом, если цикл Кребса поставляет промежуточные продукты для биосинтезов, должны существовать какие-то механизмы их регенерации. [19]
Гораздо позднее стало известно, что у растений имеются дополнительные пути для деградации гексозы в пируват, главный из которых известен как пен-тозо-фосфатный цикл. Оба пути будут описаны ниже ( отдельные ферменты, имеющие к ним отношение, будут рассмотрены далее, в гл. Образовавшийся пируват расщепляется затем до С02 и воды в реакциях цикла Кребса ( цикла трикарбоновых кислот) и дополняющего его глиоксилатного цикла. Оба цикла будут рассмотрены в настоящей главе и далее, в гл. [20]
Цикл дикарбоновых кислот не объяснял того факта, что каталитические количества лимонной кислоты усиливают дыхание. Чибнелл [10] еще в 1939 г. первый высказал мнение, что реакции цикла Кребса протекают и в растениях, однако получение данных, подтверждающих правильность этого мнения, задержалось из-за начала войны. [21]
Имеется множество данных, что цикл Кребса распространен в растениях, но было предпринято очень мало попыток определить его количественную роль в дыхании. Ряд исследователей наблюдали, что при подкормке листьев меченными С14 органическими кислотами скорость включения метки в другие кислоты цикла Кребса относительно низка. На основании этих данных еще нельзя делать вывод о медленном протекании реакций цикла Кребса, так как меченые кислоты могут быть разбавлены большим количеством эндогенных немеченых кислот, присутствующих в вакуолях. Другой подход к этой проблеме заключается в решении вопроса, достаточно ли активны различные ферменты цикла для того, чтобы за счет их действия можно было отнести наблюдаемые скорости дыхания. [22]
Позднее было показано, что триггер выполняет две функции. Во-первых, он служит субстратом для реакций цикла Кребса и сопутствующего образования АТФ, необходимого для активации жирной кислоты. Во-вторых, он служит партнером для конденсации остатков уксусной кислоты, которые окисляются посредством реакции цикла Кребса. Кеннеди и Ленинджер считают, что окисление жирных кислот происходит в митохондриях. В присутствии Mg, АТФ, щавелевоуксусной и малоновой кислот ( последнюю использовали для разобщения реакций цикла Кребса) накапливались лимонная и янтарная кислоты. [23]
В то же время карбоксильный углерод уксусной кислоты выделяется в виде СО2 после завершения второго оборота цикла. Следовательно, если система субклеточных частиц арахиса осуществляет Р - окисление высокомолекулярных жирных кислот до ацетил - КоА, который затем окисляется посредством реакций цикла Кребса, то высокомолекулярные жирные кислоты с нечетным числом углеродных атомов должны скорее превращаться в СО2, чем жирные кислоты с четным числом углеродных атомов. [24]
В митохондриях локализованы как ферменты, связанные с окислением жирных кислот, так и ферменты цикла Кребса. Тесная связь этих двух систем делает возможным окисление молекул ацетил - КоА, образованных во время р-окисления через цикл Кребса, и попутное образование АТФ. Можно рассчитать теоретически количество АТФ, которое может образоваться при полном окислении 1 моль обычной жирной кислоты, такой, как пальмитиновая, до СО2 и Н2О при сочетании р-окисления и реакций цикла Кребса. [25]
Лиазы являются катализаторами отщепления от субстратов негидролитическим путем определенных групп с образованием двойной связи или с присоединением группы к двойной связи. Одни из них катализируют отщепление воды, другие - углекислоты или аммиака. Фермент альдолаза катализирует расщепление фруктозо-дифосфата на две молекулы фосфотриоз. Многие из них принимают участие в реакциях цикла Кребса. [26]
Многие промежуточные продукты цикла Кребса участвуют в целом ряде синтетических реакций. Так, например, а-кетоглута-ровая кислота является предшественником глутаминовой кислоты и источником углеродного скелета аминокислот группы глутаминовой кислоты ( см. стр. Имеющиеся данные показывают, что реакции цикла Кребса являются основными при синтезе а-кетоглутаровой и янтарной кислот. Однако, как отмечено выше, в результате реакций цикла Кребса каждый моль ацетил - КоА окисляется до 2 моль углекислого газа. Таким образом, в ходе цикла Кребса не может иметь места прирост углерода. Следовательно, если из цикла удалять промежуточные продукты, то уменьшится количество щавеле-воуксусной кислоты, доступной для конденсации с ацетил - КоА, и в конце концов цикл нарушится. Таким образом, если цикл Кребса поставляет промежуточные продукты для биосинтезов, должны существовать какие-то механизмы их регенерации. [27]
При спиртовом брожении фермент декарбоксилаза декарбоксили-рует пировиноградную кислоту в ацетальдегид, который восстанавливается в этанол за счет молекулы НАД-Н2, присоединившей в свое время водород при переходе VII в VIII. В анаэробном дыхании тот же восстановитель НАД-Н2 восстанавливает пировиноградную кислоту в молочную. На пути от глюкозы до молочной кислоты освобождается - 50 ккал / моль, из которых 16 - 20 ккал расходуется на образование 2 моль АТФ. В процессе дыхания с участием кислорода пировиноград-ная кислота, окисляясь кислородом в присутствии тиаминпирофосфата и коэнзима А ( сокращенное обозначение КоА - SH), превращается в ацетилкоэнзим А, ацетильная группа которого окисляется далее в С02 и Н2О по реакциям цикла Кребса. [28]
Пищевые продукты используются организмом для построения составных частей клеток и вместе с тем являются источником энергии, расходуемой при окислении белков, жиров и углеводов пищи. Окисление этих кислот в митохондриях клетки ( цикл трикарбоновых кислот, цикл Кребса) до углекислоты и воды является важнейшим конечным этапом обмена белков, жиров и углеводов. В ходе этого цикла образующаяся первоначально из глюкозы пировиноградная кислота превращается в уксусную кислоту. Уксусная кислота, соединяясь с коферментом А образует ацетил-коэнзим А - ключевое соединение, участвующее в синтезе жирных кислот, углеводов, аминокислот и других соединений. Энергия, освобождаемая в ходе реакций цикла Кребса, запасается в фосфатных связях молекулы АТФ. Далее, в соответствии с потребностями организма, энергия этих связей расходуется на осуществление многочисленных биохимических процессов и физиологических функций организма. [29]
Позднее было показано, что триггер выполняет две функции. Во-первых, он служит субстратом для реакций цикла Кребса и сопутствующего образования АТФ, необходимого для активации жирной кислоты. Во-вторых, он служит партнером для конденсации остатков уксусной кислоты, которые окисляются посредством реакции цикла Кребса. Кеннеди и Ленинджер считают, что окисление жирных кислот происходит в митохондриях. В присутствии Mg, АТФ, щавелевоуксусной и малоновой кислот ( последнюю использовали для разобщения реакций цикла Кребса) накапливались лимонная и янтарная кислоты. [30]