Микробиология - Гусев М.В.
Скачать (прямая ссылка):
КоА-трансфераза
COOH-CH2-Ch2-COOH + CH3-CH2-CO-S-KoA l янтарная кислота пропионил-КоА
Zt COOH-CH2-CH2-CO-S-KoA + CH3-CH2-COOH. сукцинил - KoA пропионовая кислота
7* 195
Образовавшаяся пропионовая кислота выводится из процесса и накапливается вне клетки. Сукцинил-КоА с помощью мутазы превращается в метилмалонил-КоА:
метилмалонил- CH3
~ллтт _ -КоА-мутаза |
COOH-CH2-CH2-CO-S-KoA — COOH-CH- СО—S-KoA.
сукцинил-КоА *" метилмалонил-КоА
В состав кофермента метилмалонил-КоА-мутазы входит витамин Bi2-Перегруппировки типа, указанного в приведенном выше уравнении, характерны для реакций, катализируемых ферментами, содержащими кофермент Bi2. В описанной выше реакции происходящие перемещения атомов в молекуле сводятся к двум типам: изменению углерод-углеродных связей и перераспределению водорода между углеродными атомами (рис. 59). Реакция, катализируемая мутазой, — ключевая в
пропионовокислом брожении, так как в ней подготавливается субстрат, являющийся предшествен-j 0 /~>СНз ником пропионовой кислоты.
\ Н/^м~н\ ._^ \ ' Из схемы, представленной
\н^—<н)1 - KoA_S(^7jf~H на Рис- 58, можно видеть, что об-
fj\\ v~ ^^=фоон разование пропионовой кислоты
соон из пировиноградной — результат
Сукцинил-КоА Метилмалонил-КоА ВЗаИМОСВЯЗаННОГО фуНКЦИОНИрО-
вания двух циклов: цикла пере-Рис. 59. Механизм реакции, катализируемой носа одноуглеродного фрагмента метилмалонил-КоА-мутазой. Цифрами в „ ПРПРНППЯ ^пгЬрпмрнтя А
кружочках пронумерованы атомы углерода И ЦИКЛа пеРеноса кофермента А.
Кофермент А, принимающий активное участие в пропионовокислом брожении, относится к группе мононуклеотидов (рис. 60). Он содержит аденин, D-рибозу, пиро-фосфатную группу и пептидоподобное соединение, в состав которого входит панто-теновая кислота — еще один витамин группы В. Функция кофермента А заключается-в переносе ацильных групп (R СО-). Ацильная форма KoA представляет собой тио-эфир. Тиоэфирная связь, образующаяся между карбоксильной группой кислоты и тио-ловой группой KoA, является высокоэнергетической.
Итак, разобранный выше поток реакций приводит к синтезу пропионовой кислоты. Однако пропионовокислое брожение — более сложный процесс, поскольку наряду с пропионовой кислотой в качестве продуктов брожения образуются уксусная, янтарная кислоты и CO2. В схеме, изображенной на рис. 58, янтарная кислота образуется как промежуточное соединение на пути, ведущем к синтезу пропионата; но она может накапливаться в среде и как конечный продукт. К образованию сукцината, количество которого зависит от содержания CO2 в среде, ведет последовательность реакций, начинающаяся с карбок-силирования фосфоенолпирувата (рис. 61). Пропионовые бактерии содержат ФЕП-карбокситрансфосфорилазу, катализирующую реакцию-карбоксилирования, в которой остаток фосфорной кислоты фосфоенолпирувата переносится на неорганический фосфат, что приводит к образованию пирофосфата:
ФЕП + CO2+Фнч±ЩУК+пирофосфат.
Дальнейшие превращения ЩУК до янтарной кислоты аналогичны реакциям 2—4, изображенным на рис. 58.
Многие пропионовые бактерии сбраживают глюкозу так, что на каждую молекулу пирувата, окисленную до уксусной кислоты и CO2,.
196
приходятся 2 молекулы пирувата, восстановленные до пропионовой кислоты. Путь превращения пирувата, приводящий к образованию уксусной кислоты и CO2, представлен на рис. 61. На этом пути имеют место окислительно-восстановительные реакции, идущие с вовлечением новых молекул НАД+. Пируват подвергается окислительному декар-боксилированию с участием кофермента А:
CH3-C-COOH + НАД+ + KoA-SH пируватдегидрогеназа
О
пируват CH,—C^
Л- CO2 -|- НАД • H2-
S-KoA ацетил-КоА
Процесс катализируется пируватдегидроге-назным ферментным комплексом и практически необратим. В результате образуется аце-тил-КоА — соединение с высокоэнергетической тиоэфирной связью. Ацетильная группа затем с помощью фосфотрансацетилазы переносится на неорганический фосфат, что приводит к образованию ацетилфосфата и регенерированию кофермента А:
С N
О—CH2 JO
CH 1
CH
О
з-С7/
3 ?
5-KoA
ацетил-Ко А
О
CH-
KoA-SH.
О-
ацетилфосфот
о I
HO-P-
Il
о
HO-P=O
о
он -он
CH,
HO-P=O
В это и реакции энергия, заключенная в тио- | эфирной связи, реализуется в виде высокоэнер- 0 гетической фосфатной связи ацетилфосфата. <1н
И наконец, ацетилфосфат донирует фос- | 1 фатную группу на АДФ с образованием АТФ н3с—с—сн3 и уксусной кислоты: но—сн
J
// ацетатшаза
C=O
\
+ АДФ Z?
О-
^ АТФ + CH3COOH ацетат
ацетилтоссрат
Рис. 60. Кофермент А: 1 — аденин; 2— D-рибоза; 3 — пирофосфатная группа; 4 — пантотеновая кислота; 5 — пептидоподобное сое-нинение — пантотенил-Р-аминоэтантиол (по Dagley, Nicholson, 1973)
HN I
CH9
I
CH2
I
C=O
I
HN I
CH,,
I
CH9
I
SH
197
г
KoA-SH
Путь, ведущий к образованию пропионовой кислоты
(см. рис.58)
Ацетилфосфат
?АДФ
АТФ
Ацетат
Рис. 61. Пути образования янтарной, уксусной кислот и СОг про-
пионовыми бактериями: Ф1 — ФЕП-карбокситрансфосфорилаза; Фг — пируватдегидрогеназа; Фз — фосфотрансацетилаза; Ф4 — ацетаткиназа
