лючаются в синтезируемые продукты, по степени окисленности расположены уже ближе к углеводам.

В следующих разделах мы рассмотрим специфические пути биосинтеза 3-фосфоглицерата — трехугл ер одного соединения, из которого могут быть синтезированы все остальные вещества, участвующие в метаболизме.

2. Начиная с С02

Клетки, в которых имеются необходимые ферменты и требуемое соотношение между восстановленной и окисленной формами ферредокси-на, могут использовать реакцию (11-14) для включения С02 в пируват. -Сукцинил-СоА может аналогичным образом взаимодействовать с С02, давая ,а-кетоглутарат (гл. 8, разд. К, 3). Это обусловливает обратимость единственной необратимой стадии в цикле трикарбоновых кислот. Используя эти реакции, фотосинтетнческие бактерии и некоторые анаэробные организмы осуществляют восстановительный цикл трикарбоновых кислот. Вместе с реакцией (11-14) этот цикл обеспечивает полное превращение С02 в пируват.

С количественной точки зрения значительно более важным путем, •обеспечивающим фиксацию С02, является восстановительный пентозо-фосфатный путь, известный под названием цикла Кальвина (дополнение 11-А). Эта последовательность реакций имеет место в хлоропластах зеленых растений, а также в хемоавтотрофных бактериях. Цикл Кальвина представляет собой по существу путь обращения окислительного пентозофосфатного цикла (рис. 9-8), в процессе которого происходит полное окисление глюкозы при помощи NADP+ (с использованием -одной молекулы АТР, необходимой для превращения исходной молекулы глюкозы в глюкозо-6-фосфат):

Глюкоза + ATP4- + 7Н20 + 12NADP+ *

? 6С02 + 12NADPH + ADP3" + HPOJ- + 13Н+, (11 -15)

AG' (рН 7) = 278 кДж • моль"1.

В связи с большой положительной величиной изменения свободной энергии для зеленых растений представляется почти невозможной фиксация С02 путем взаимодействия с фотохимически образуемым NADPH точно по пути, обратному последовательности (11-15). Чтобы •обойти это термодинамическое по своей природе затруднение, восстановительный пентозофосфатный путь был несколько изменен, в результате чего синтез стал сопряжен с расщеплением дополнительного количества АТР.

На рис. 11-4 система восстановительного карбоксилирования обведена пунктирной линией. Исходным соединением в этой системе является рибозо-5-фосфат, который на первой стадии фосфорилируется до рибу-лозо-1,5-дифо.;фата? расходуя при этом одну молекулу АТР. Образующийся рибулозо-1,5-дифосфат далее карбоксилируется и расщепляется на две молекулы 3-фосфоглицерата (эта реакция была рассмотрена в гл.7, разд. К, 3,Ж). Восстановительная стадия (стадия в) системы реализуется за счет совместного использования NADPH и АТР. Если не считать того, что вместо системы NAD здесь используется система NADP, эта стадия представляет собой точное обращение одной из стадий гликолиза, катализируемой фосфоглицеральдегиддегидрогеназой (гл. 8, разд. 3,5). Если внимательно посмотреть на первые три стадии процесса, приведенного на рис. 11-4, то можно видеть, что в процессе восстановительного пентозофосфатного пути на каждую включенную молекулу С02 расходуется три молекулы АТР. В то же время окислительное направление этого процесса не сопровождается образованием АТР. Таким ?образом, различие между катаболическим и биосинтетичеоким путями опять создает необходимость в сопряжении процесса с гидролизом АТР •с тем, чтобы необратимую последовательность реакций сделать обратимой.

Реакции, обведенные пунктирной линией на рис. 11-4, не дают полного представления о механизме сопряжения. ,На стадии а фосфатная

Ч/о I лава 11

2NADP*'

2ADP + 2Р4

СН2ОН

с=о ?

сн2о©

СНО

2 НС—ОН * Углеводы или

j возвращение

СН.О© * цикл

,R—СНО (Сахорофосфат) АЛЬДОЛАЗА

СН2О(Р)

I

с=о

!

уЪпвцисричес^ PF кая фоаратазан20

?но—сн

I

НС—оь

I

R

Б

РИС. 11-4. Л. Восстановительная карбоксилирующая система, используемая в восстав новительном пентозофосфатном метаболическом пути. Сначала показаны реакции, существенные для этой системы (обведены пунктирной линией), после чего идут типичные последующие реакции. Цикл «фосфорилирование — дефосфорилирование» завершается действием фосфатазы. Б. Восстановительный пентозофосфатный цикл изображен таким образом, чтобы было наглядно видно, как связываются три молекулы СО2, давая одну молекулу триозофосфата. RCS ?— система восстановительного карбоксилирования.

грутпа переносится от АТР, и для завершения гидролиза она должна быть удалена на какой-нибудь из последующих стадий. Это показано в общем виде на рис. 11-4 (на стадиях г, д и е). На стадии е происходит действие специфических фосфатаз, которые отцепляют фосфатные группы от содержащего семь углеродных атомов седогептулозоди фосфат а и от фруктозодифосфата. В обоих случаях образующийся кетозомонофос-фат реагирует с альдозой (через транскетолазу, стадия ж), регенерируя рибулозо-5-фосфат, акцептор С02. Суммарный восстановительный пентозофосфатный цикл (рис. 11,4,5) легко можно представить себе как процесс, протекающий в направлении, обра