при этом

ADP

+•

Р, АТР

НСОл

Оксалоацетат

flupySafn

оксалоацетат может быть восстановлен под действием NADH-зависимой малатдегидрогеназы [стадия б\ уравнение (11-13)], причем образующийся малат может выходить из митохондрий в цитоплазму. В цитоплазме малат окисляется до пирувата [стадия в, уравнение (11-13)] и декарбоксилируется при помощи соответствующего «яблочного» фермента (гл. 9, разд. Б.5), специфического в отношении NADP+и обладающего очень высокой активностью. Этот фермент «работает» в цитоплазме при равновесии (или вблизи равновесия). Исходя из этого и используя известные значения констант равновесия, легко показать, что равновесное соотношение [NADP+]/[NADPH] должно быть приблизительно в 105 меньше, чем равновесное соотношение [NAD+]/[NADH] [9, 10].

Заметим, что, поскольку NADPH непрерывно используется ,в биосинтетических реакциях, превращаясь при этом в NADP+, цикл, приведенный в уравнении (11-13), должен функционировать непрерывно. Также как ,и в случае реакций (11-9), истинное равновесие в этом цикле не достигается, однако стадии б т. в практически равновесны. Эти равновесные состояния в сочетании с соответствующим равновесием, достигаемым в реакциях (11-9) для системы с NAD, поддерживают правильный окислительно-восстановительный потенциал обоих пиридиннуклео-тидных коферментов в цитоплазме.

Следует обратить внимание еще на один аспект 'реакции (11-13): малат не единственная форма, .в виде которой ^-соединения поступают из митохондрий в цитоплазму. Многие оксалоацетаты соединяются с ацетил-СоА, образуя цитрат, который выходит из митохондрий в цитоплазму и расщепляется цитратрасщепляющим ферментом [уравнение (7-70)]. В результате в цитоплазме появляется ацетил-СоА, необходимый дая синтеза липидов, и оксалоацетат, который может либо восстанавливаться до малата, либо превращаться в аспартат. После выхода из митохондрий аопартат в результате другой реакции переаминирова-ния может снова превращаться в оксалоацетат. Все эти превращения являются частью неравновесных процессов, в ходе которых соединения с четырьмя С-атомами диффундируют из митохондрий до завершения последовательности реакций, описываемой уравнением (11-13), и до вступления © другие метаболические процессы. Заметим, что последовательность реакции (11-13) приводит к выходу восстанавливающих эквивалентов из митохондрий, т. е. к процессу, противоположному процессам, катализируемым малат-аспартатным челночным механизмом (рис. 10-13). Зти два процесса активны, вероятно, 'В разных условиях.

Если (различие в окислительно-восстановительных потенциалах двух пиридиннуклеотидны'х систем в животных тканях выражено четко, то в случае Е. coli потенциалы этих двух ^систем значительно меньше отличаются друг от друга [11].

4. Восстановленный ферредоксин в восстановительном биосинтезе

* Пируват + СоА (11-14)

Ацетил-СоА

Стандартные электродные потенциалы EQf (рН 7) и NAD-, и NADP-системы равны —0,32 В. Как указывалось выше, система NAD реально функционирует при несколько менее отрицательном потенциале (—0,24 В), а система NADP — при более отрицательном потенциале (—0,38 В). В зеленых растениях и в некоторых бактериях содержится более сильный восстановительный агент, функционирующий IB форме восстановленного ферредокоина. (Величина Е0' (рН 7) для ферредоюси-на клостридий раина —0,41 В, что соответствует изменению свободной энергии при двухэлектронном восстановлении субстрата, равному приблизительно 18 кДж-моль-1 — величине более отрицательной, чем соответствующее значение AG' для восстановления при помощи NADPH. Используя восстановленный ферредоксин (Fd), некоторые фотосинтези-рующие и аэробные бактерии могут осуществлять перенос восстановителей, что, по-видимому, не может быть юделано в рамках пиридиинуклео-тидной системы. Например, пируват и а-кетоглутарат могут быть образованы соответственно из ацетил-СоА (гл. 8, разд. К, 3) и сукцинил-СоА [уравнение (11-14)] [12, 13]. В организме человека реакция (11-14),

гавосст о кис л ДС (рН 7) = +Г7кДж- моль-1

роль окислителя в которой выполняет NAD+, идет только в противоположном направлении и практически необратима.

Г. Биосинтез мономеров

Рассмотрим общую проблему биосинтеза мономеров, из которых построены биополимеры.

1. Роль карбонильных групп в образовании и в разрыве цепей

За исключением некоторых реакций, протекающих в присутствии витамина В12, углерод^утлеродные связи редко рвутся без участия карбонильных групп, откуда следует, что карбонильные группы играют центральную роль в механизмах биосинтеза, р-Конденсация, которая имеет место в процессах биосинтеза, становится возможной в результате активации атомов водорода, находящихся в ^-положении относительно карбонильных групп. Конденсация карбоннлсодержащих соединений с ти-аминднфосфатом обусловливает возможность реакций ^-конденсации. Альдольные конденсации требуют участия двух карбонильных соединений.

Важная роль карбонильных групп в механизмах реакций конденсации указывает на то, что формирование как лине