Основы органической химии для студентов нехимических специальностей - Тейлор Г.
ISBN 5-03-000281-2
Скачать (прямая ссылка):
СН3СНО+NADDa+Н+ —*¦ CH3CHDOH+NAD+
Заметим, что NAD+, образующийся при этой реакции, не загрязняется NAD(D)+. Следует также обратить внимание на то, что получающийся 1-дейтероэтанол имеет хиральный центр (поскольку водород и дейтерий не идентичны), в результате этой реакции образуется исключительно 5-(—)-энантиомер, Восстановление 1-дейтероуксусного альдегида CH3CDO, с помощью NADH и алькогольдегидрогеназы дрожжей должно приводить к образованию одного энантиомерного продукта. Добавление дейтеробензальдегида во время ферментативной реакции дрожжей дает стереоспецифический продукт (#)-СбН5СНООН.
Существуют некоторые другие ферменты, также использующие для переноса и отщепления протона A-поверхность NAD+ и NADH. К ним относятся алькогольдегидрогеназа лошадиной печени, также катализирующая взаимопревращение этанол — ацетальдегид, и лактатдегидрогеназа, которая катализирует обратимое окисление l-молочной кислоты в пировиноградную.
Другая группа ферментов использует В-поверхность кофермента, например D-глюкозодегидрогеназа бычьей печени, кото-
Стереохимия ферментативных реакций
347
рая катализирует следующую реакцию:
, сн,он
н
н
н
-о
НОН + NAD+
ОН
СН2ОН
о-глюконолактон
Восстановление D-глюконолактона с помощью NADDa и фермента бычьей печени дает исключительно немеченую D-глюкозу и NAD(D)+ Также L-глутаматдегидрогеназа печени катализирует окисление ь-глутаминовой кислоты в соответствующую иминокислоту (далее гидролизуемую до 2-оксоглутаровой кислоты), используя для присоединения иона водорода В-поверх-ность NAD+:
С02Н
h2n—?—н
СНа +NAD+
СНа
I
СОаН
глутаматдегидро-
генаэа печени
со2н
I
HN=C
I
СНа
I
СНа
+ NADH-f-H+
С02Н
Прохиральность в цикле трикарбоновых кислот (разд. 16.2). При исследовании превращений в цикле трикарбоновых кислот с помощью радиоактивных изотопов было обнаружено на первый взгляд неожиданное распределение метки в образце. Использовалась меченная 14С щавелевоуксусная кислота (см. схему ниже), которая с помощью соответствующего фермента превращалась в меченую лимонную кислоту, и далее последовательно осуществлялись все стадии цикла трикарбоновых кислот. При этом установили, что в результате декарбоксили-
со2н
о сн2со2н
с—со2н
I •
сн2—со2н
CHjCOSCoA
+ конвенси-ругощий фермент
С(0Н)С02Н
сн2со2н
фермента-
тивная
Вегийра-
тация
(аконитаза)
сн2со2н
ссо2н + ссо2н II . I . снсо,н сн2со2н
сн2со2н
I
сн2согн + со2
<^н2 со2н
л.
н со2н
j ферменты I цикла
I трикарбоновых | кислот
сн2—со2н I
сн2
о
с—со,н
348
Глава 21
рования радиоактивной 2-оксоглутаровой кислоты происходит потеря всей метки 14С, т. е. весь меченый углерод переходит в диоксид углерода. В то же время можно считать, что, поскольку молекула лимонной кислоты имеет плоскость симметрии, дегидратация с образованием двойной связи должна проходить равновероятно из любой группы — СН2СО2Н (как это, несомненно» имеет место при термической дегидратации). При этом должна получаться смесь молекул ^uc-аконитовых кислот, меченных 14С по любой из двух крайних карбоксильных групп. Превращение такой смеси в цикле трикарбоновых кислот на стадии декарбоксилирования 2-оксоглутаровой кислоты должно дать как 14С02 и немеченую янтарную кислоту, так и 12С02 и меченную 14С янтарную кислоту, т. е. привести к потере половины метки, введенной в исходную щавелевоуксусную кислоту.
Можно видеть, однако, что лимонная кислота является про-хиральной молекулой, которую для удобства можно изобразить следующим образом: С(СН2С02Н)2(0Н)С02Н, где хорошо видны все заместители у центрального атома углерода. При адсорбции молекул лимонной кислоты на ферменте (аконитаза) происходит дифференциация между двумя химически эквивалентными группами СН2С02Н, в результате чего дегидратация будет осуществляться исключительно в одном направлении. Следует отметить, что группы —СН2 также являются прохи-ральными центрами и образование ^uc-аконитовой кислоты из лимонной под действием аконитазы будет осуществляться со специфическим отщеплением одного из двух водородных атомов соответствующей метиленовой группы. На приведенной ниже проекции Фишера показано происхождение и дальнейшая судьба всех атомов лимонной кислоты:
Этот водородный атом отщепляется при ферментативной дегидратации, приводящей к цис-аконитовой кислоте
Известно немало других случаев прохиральности в биологических реакциях. Все они могут быть объяснены с помощью простых схем, приведенных выше.
21.2. Обозначение прохиральности
