ормальдегидом» из метилен-Н4Ео1 (рис. 11-5) глиоксилат подвергается перемени-рованию и превращается в глицин. Глицин и формальдегид образуют серин, который затем переаминируется в оксипируват. Заметим, что глиоксилат и формальдегид могли бы связываться в ходе тиаминзависимой а-конденсации, однако две сопряженных стадии переаминирования позволяют (как это имеет место в случае у-аминобутиратного шунта) ис

( РИС Й-21)

Метанол, •роршмьдегид, формиат

•5,10- Метилентетрагидрофолиевая

нис/ioma

пользовать пиридоксальфос-фат-зависимую реакцию, приводящую к образованию связи С—С.

Глицин

РИС 8 20

Г

Серин

О

II

НС — соо~

Глиоксилат

Переаминирование

Глицин

О

11

НОСЬЦ— С — СОО Оксипируват

АТР I NADH

о© Н,С=С—СОО~ (PEP)

НСО,

~^ (Ур - 79)

Оксалоацетат

NADH

Малат

АТР

Малил -СоА

> Глиакси/iam

I

? Ацетат

Сантез

регенерирующегося (

субстрата ^

/

Возможность восстановления оксипирувата до фосфое-нолпирувата (рис. 11-5) зависит от наличия АТР; эта реакция, точно так же, как и в случае гликолиза (рис. 9-7), может быть осуществлена путем восстановления до 3-фосфогли-церата с последующей изомеризацией до 2-фосфоглицерата и элиминированием, приводящим к образованию PEP. Превращение малата в ацетат и глиоксилат через малил-СоА (гл. 7, разд. К, 2,з) приводит к образованию ацетата в качестве продукта реакции и сопровождается регенерацией глиоксилата. Так же как и в других метаболических циклах, различные промежуточные продукты, например PEP, могут извлекаться и поступать в другие биосинтетические циклы. Однако при этом важно иметь независимый путь получения регенерирующегося субстрата. Таким путем является его образование из ацетата (показанным на рис. 11-5), в котором используется циклический процесс, рассмотренный в предыдущем разделе.

/

4. Глиоксилатный путь

— ГлионсилатРИС, 11-5. «Сериновый путь» ассимиляции од-ноуглеродных соединений, содержащих оДи», атом углерода.

Напомним, что восстановительное карбоксилирование ацетил-СоА до пирувата [уравнение (11-14)] происходит только у нескольких видов бактерий. Для большинства же организмов, от бактерий до

животных, характерно необратимое окислительное декарбоксилирование пирувата до ацетил-СоА, что имеет много важных последствий. Например, углеводы легко превращаются в жир, и благодаря необратимости этого процесса избыточное количество калорий приводит к отложению жира. Однако жир не может быть использован в качестве исходного материала для образования большинства биосинтетических промежуточных соединений, необходимых для образования углеводов и белков, поскольку эти промежуточные соединения происходят в основном из С3-единиц.

О

СН(—С—SCoA

' CoA-SH

Цитрат

Ацетил - СоА - глиоксилат-ный цикл

НО^ ^СОО" Н- -С

!

с^н

ООС *СН СОО"

нс—соо

о^

Глиоксилат

5 I

§'3

SI

Малат - синтвтаза CoA-SH

Процесс удлинения цепи кетокислоты

(Рис 11-7)

СИ, Пируеат

НУ^СОО НО' 1 L- Малат ООС

' -2[Н]

о^сооООС

I Оксалоацетат

Углеводы и т д.

РИС 11-6. Глиоксилатиый путь. Звездочками указан путь меченого углерода из ацетата.

Это ограничение на пути превращения С2-ацетильных единиц в С3-метаболиты преодолевается во многих организмах, включая, в частности, Е. coli, при помощи глиоксилатного пути. Эта последовательность реакций превращает две ацетильные единицы в одну Сз-единицу с де-харбоксилированием четвертого атома углерода. Этот путь позволяет многим организмам (включая Е. coli и Tetrahymena) существовать на ацетате как на единственном или основном источнике углерода. Глиоксилатиый путь имеет особенно важное значение у растений, в семенах которых запасаются большие количества жира (маслянистые семена). Благодаря глиоксилатному пути жир в проростках семян легко может превратиться в сахар, целлюлозу и другие углеводы, необходимые для роста растения.

Первую часть глиоксилатного пути можно представить себе как модифицированный цикл трнкарбоновых кислот, предназначенных для

окисления ацетата в глиоксилат (рис. 11-6, наверху слева). Этот аце-тил-СоА-глиоксилатный цикл служит также для того, чтобы поставлять глиоксилат в сериновый цикл, приведенный на рис. 11-5. Регенерирующимся субстратом ацетил-СоА-глиоксилатного цикла является оксалоацетат, который служит эффективным окислителем при превращении метильной группы ацетил-СоА в альдегидную. Это четырехэлектронное окисление осуществляется с помощью механизма, включающего дегидратацию и повторную гидратацию аконитазы. Изоцитрат расщепляется изоцитрат-лиазой [уравнение (7-73)] с образованием глиоксилата. Другой продукт, сукцинат, реокисляется, регенерируя оксалоацетат в процессе четырехэлектронного ^-окисления, которым завершается цикл.

Независимый путь синтеза регенерирующегося субстрата состоит в катализируемой малат-синтетазой конденсации глиоксилата с ацетил-СоА (рис. 7-11), приводящей к мал ату, который затем окисляется до оксалоацетата (рис. 11-6). Такая же последовательность заверша