йных, так и разветвленных углеродных цепей происходит при взаимодействиях соединений, средняя степень окисленности атомов углерода в которых аналогична степени их окисленности в углеводах (или в формальдегиде Н2СО). Разнообразие химических реакций, в которых могут принимать участие соединения, находящиеся в этом состоянии окисления, максимально, и это -обстоятельство позволяет понять, почему углеводы и близкие к ним соединения составляют большинство биосинтетических предшественников и почему средняя степень окисленности углерода в большинстве соединений, входящих в состав живых организмов, близка к степени окисленности атомов углерода в углеводах [14][).

На рис. 11-3 некоторые биологически активные соединения расположены по мере возрастания степени окисленности углерода. Видно, что большинство биологически важных промежуточных соединений отличается по степени окисленности от углеводов всего лишь на ±2 электрона, причем по мере удлинения цепи это [различие имеет даже тенденцию 'к уменьшению. Исключительно трудно перемещаться при помощи ферментативных процессов между соединениями, содержащими 2, 3 и 4 атома углерода (т. е. в вертикальном направлении на рис. 11-3), если только они не находятся на уровне окисленности углеводов или соединений, расположенных правее, на несколько более высоком уровне окисленности. В то же 1время часто бывает возможно перемещаться по горизонтали, с лелкостью используя окислительно-восстановительные реакции. Например, жирные кислоты «собираются» из ацетатных единиц, которые расположены на том же окислительном уровне, что <и углеводы, и после «сборки» восстанавливаются.

На рнс. 11-3 видно также, что среди соединений, для которых характерна одна н та же суммарная степень окисленности, например для уксусной кислоты л Сахаров, степень окисленности отдельных атомов углерода может очень сильно различаться. В сахаре, например, каждый атом углерода можно рассматривать как происшедший непосредственно из формальдегида, однако в уксусной кислоте один конец окислен до карбонильной группы, а другой восстановлен до метнльной группы. Такие внутренние окислительно-восстановительные реакции (гл. 7, разд. И, 6) играют важную роль в химических манипуляциях, необходимых для «сборки» углеродных скелетов, в которых нуждается клетка. Студентам целесообразно расположить другие соединения таким же образом, как это сделано на рис. 11-3, и посмотреть, как меняется суммарная степень окисленности соединения по мере продвижения вдоль метаболического пути.

1) Этот факт находится в соответствии с предположением, согласно которому формальдегид входил в качестве основного компонента в состав первичной земной атмосферы, а также со способностью формальдегида образовывать углеводы в результате1 спонтанной конденсации.

Как указывалось выше, потеря карбоксильных групп в виде СОг (декарбоксилирование) характерна для многих биосинтетических реакций. Обращаясь опять к рис. 11-3, с интересом можно отметить, что для многих промежуточных продуктов биосинтеза, таких, как пируват, ке-тоглутарат или оксалоацетат, характерна более высокая степень окис+4е"

1—

+2е~

Углеводы2е~

—I 4е~ ?+сн4

Соединения с несколько ми атомами углеродау степень окисленности всех внутренних углеродных атомов одинакова

СН,ОН сн,он

I

(СН.)М

н

Н2СО^

с=оч

I

(НСОН)п

н

нсоон соон

I

(С=0)„

н

со,

Общее число злектроное, -участвующих 8 превра--щениях уг/тевадоо

снп

не—он<

!

СНз

соон

I

сн,

I

СН,

JH- бутанол

Жирные кислоты6

+ 2 —\—

соонI

соон

сно соон Глиоксиповая кислота

сн2он

СН;ОН

СНО

I

сн3

сно

• I

СНгОН

соон '

I

сн.

': СООН ± I

': СН,ОН

СООН : I

?.CHJNHJ :. Глицин

?.;-<. Серим

соон

I

не—онО

I

неон

Ацетальуегид У%ЕУ?%тк

? Т * -.

CH.OH: ДИОКСИсн.он Глицерин

соон

I

—-с=о

I

CHjOH

4 соон

]

НСОН

'ааетон-Р I

сно

; !

сн2он \ сн,он \Глицеральдегид'-:. [ N \ соон соон

с=о

? нсон —

• H2NCH

соон

I

СНг

и

СН, ^* CHj ...НС=0

Аланинf Пировиноград---..._

снг -?

I /

CHjOH ;

СНг

I

СООН

!

сно

ная кислота •/• ? СООН • СООН СООН

соон

СООН

СООН

:---СООН

/ с=о

/Полуальдегид Яблочная |

МАЛОНОВОИ КИСЛАТА_ Л=0

кислоты . I

CHj

СН,

сн сн соон

I . , у Щавелевоуксусная

QH кислота

; СНг СООН СООН

?Ацгтоу^уснаяТсГоТ «?Г кислота

СН, НСОН

I •

НСОН

I

СН,

I

с=о

_ I

НСОН

I

СН,

Ацетоин

сн, / СН, т

соон соон I

| —? | V 2 Щавелевоянтарная

СН3 Валим

Не—СН, НС—сн3 I nxj кислота

кислота

II и соон

Аимонная кислота

CHOH <Х~Кетоглутаровая

РИС. 11-3. Различные биологически активные соединения, расположенные в порядке изменения средней степени окисленности содержащихся в них атомов углерода.

ленности, чем для углеводов. Однако продукты их декарбоксилирования, которые вк