Молекулярная биология клетки - Уилсон Дж.
ISBN 5-03-001999-5
Скачать (прямая ссылка):
результатами Кнопа, поскольку из него следует, что жирные кислоты с
нечетным и четным числом атомов углерода должны давать один и тот же
конечный продукт. Не соответствуют полученные данные и отщеплению
фрагментов, состоящих более, чем из двух углеродных атомов. Например,
отщепление трехуглеродных фрагментов могло бы происходить в случае
восьми- или семиуглеродных жирных кислот, как показано на рис. 7-1, но не
в. случае шести- или пятиуглеродных жирных кислот.
Наблюдавшееся различие в метаболизме жирных кислот с четным и
нечетным числом атомов углерода можно объяснить только отщеплением
двууглеродных фрагментов от карбоксильного конца жирной кислоты.
Возникает вопрос: почему последний двууглеродный фрагмент не отщеплялся
от фенилуксусной кислоты? На процесс деградации, который включает
модификацию третьего от карбоксильного конца атома углерода, влияет
бензольное кольцо. Поскольку в фенилуксусной кислоте этот атом углерода
является частью бензольного кольца, он защищен от модификации, и
расщепления фенилуксусной кислоты не происходит.
Результаты Кнопа указывают также на последовательность
деградации. А именно на то, что процесс начинается с карбоксильного
конца, иначе бензольное кольцо должно было делать жирные кислоты
устойчивыми к расщеплению либо во всех случаях выделялось бы одно и то же
вещество.
7-4
А. Полное окисление лимонной кислоты до С02 и Н20 происходит согласно
следующей равновесной химической реакции:
С6Н807 + 4,502 -> 6С02 + 4Н20.
Таким образом, для полного окисления каждой молекулы цитрата
требуется 4,5 молекулы кислорода.
Результаты, представленные в таблице 7-1, в свое время удивляли
Кребса и других ученых, так как в ходе этой реакции поглощалось гораздо
больше кислорода (40 ммоль), чем могло бы требоваться для окисления
собственно цитрата. Только 13,5 ммоль кислорода требуется для полного
окисления 3 ммоль цитрата (3 х 4,5). Этот расчет показывает, что лимонная
кислота служит катализатором при окислении углеводов (в данных опытах это
были эндогенные углеводы измельченных грудных мышц голубя). О
каталитической роли других промежуточных соединений было известно и
раньше. Однако Кребс был первым, кто объяснил это, предположив
существование замкнутого цикла химических реакций, известного под
названием цикла лимонной кислоты.
Экспериментальное доказательство этого Кребс ясно изложил в
своей статье. Он писал: "Поскольку лимонная кислота действует в ткани как
катализатор, то, вероятно, на первой стадии реакции она превращается в
другое соединение, а затем вновь восстанавливается в следующей реакции. В
итоге этих реакций цитрат, следовательно, не исчезает и накопления
промежуточных продуктов не происходит. Для изучения последних нужно
поэтому в первую очередь найти условия, при которых цитрат исчезает из
системы".
Преобразование энергии: митохондрии и хлоропласты 335
Б. В присутствии ингибиторов метаболизма потребление кислорода находится
на низком уровне, поскольку они препятствуют каталитическому действию
цитрата. Величина поглощения, рассчитанная из уравнения реакции
превращения цитрата в а-кетоглутарат и сукцинат, приблизительно
соответствует количеству реально поглощаемого кислорода.
Для превращения цитрата в а-кетоглутарат нужно 1/2 моль кислорода:
С6Н807 + 0,502 -> с5н6о5 + со2 + н2о.
Для превращения цитрата в сукцинат требуется один моль кислорода:
с6н8о7 + о2 -> с4н6о4 + 2С02 + н2о.
Таким образом, наблюдаемая стехиометрия потребления кислорода
соответствует расчетной.
В. Отсутствие кислорода-это фактор, необходимый для демонстрации
накопления цитрата, образующегося в цикле из промежуточного продукта. В
присутствии кислорода цитрат действует как катализатор-сначала
расходуется, а затем вновь образуется, так что он не накапливается, даже
если добавить промежуточное соединение. В отсутствие кислорода
превращение цитрата в а-кетоглутарат блокируется, поскольку для этой
реакции нужен кислород. Поэтому в анаэробных условиях и в присутствии
соответствующего промежуточного соединения цитрат накапливается. Из всех
реакций цикла тйлько для превращения щавелевоуксусной кислоты (ЩУК) в
лимонную не нужен кислород. Непосредственным предшественником ЩУК
является яблочная кислота. Поскольку для превращения последней в цитрат
нужен кислород, то и для превращения всех других промежуточных соединений
в цитрат также необходим кислород. (Это косвенная потребность,
опосредованная кофакторами: NAD+ и FAD, которые принимают электроны от
субстратов и передают их в электронтранспортную цепь и в конечном итоге
на кислород.)
На основе этих соображений можно было бы ожидать количественного
превращения ЩУК в лимонную кислоту. Однако в опытах Кребса при добавлении
300 ммоль ЩУК накапливалось только 13 ммоль лимонной кислоты.
Обстоятельство, которого не знал Кребс, заключается в том, что лимонная
кислота образуется в результате присоединения ацетил-СоА, еще не
