потенциал переноса групп молекулы АТР передается другим молекулам и используется для выполнения химической работы.

Типичным примером сопряжения процесса гидролиза АТР с реакцией синтеза, включающей образование ацилфосфата, служит синтез ацетил-СоА (см. также гл. 8, разд. Б):

О I!

СоА—SH + СН3—СОО" + Н+ *? СН3—С—S—СоА + Н20, (7-27)

Кофермент А Ацетил-СоА

AG' = +35 кДж/моль — +8,4 ккал/моль (при рН 7).

Поскольку ацетильная группа в продукте этой реакции также характеризуется высоким потенциалом переноса группы, AG' для данной реакции имеет высокое положительное значение, и, следовательно, спонтанного образования ацетил-СоА происходить не будет.

В то же время сумма изменений свободных энергий для реакции (7-27) и реакции гидролиза АТР (7-28) равна приблизительно нулю (0,6 кДж/моль):

АТР4" + Игр >? ADP3- + HPOi- + Н+, (7-28)

AG' — —34,5 кДж/моль = —8,3 ккал/моль.

Сопряжение этих двух реакций может быть достигнуто действием специального механизма, при котором на первой стадии [стадия а в

О АТР4" ADP3- 9 9

СН3—С ^=—^ > Н3С—С Р—О"

о- + ™'??? / Ы Чо

= + Я3.2 к.Дж/моль

СоА- SH АцетилAG '(рН 7) = - 12,6кДж/моль

О

фосфат

6

СоА —S—С—СНз (7-29) Ацетил-СоА

уравнении (7-29)] кислородный атом нуклеофильной карбоксильной группы атакует атом Pv молекулы АТР с образованием ацетилфосфа-та, а на второй стадии (стадия б) происходит атака углеродного атома ацетилфосфата атомом серы —SH-группы кофермента А с замещением Р'и который является хорошей уходящей группой. Хотя величина ДС для стадии а достаточно высока (это означает, что ацетилфосфат будет продуцироваться в относительно низкой концентрации до тех пор, пока отношение [ATP]/[ADP] не станет высоким), в состоянии равновесия стадия б будет сдвинута в сторону образования продуктов реакции.

Две реакции уравнения (7-29) катализируются соответственно аце-таткиназой и S-ацетилтраисферазой. Эта последовательность реакций представляет собой очень важный первый этап в использовании ацетата, необходимого для роста бактерий. У некоторых бактерий эта последовательность используется в обратном направлении для генерирования

АЬенозин—О—Р—О*—С *

о- О

Ацилаоенилот

S —СоА Н

О *

о

(7-30)

АЬенозин—о—Р—О* H:iC—С—S—СоА

Ч

О"

н

AMP

АЦЕТИЛ-СОА

Эта последовательность реакций тождественна последовательности реакций (7-29) с той лишь разницей, что начальное замещение происходит у атома Ра молекулы АТР, приводя к образованию ацетиладенила-та. Это промежуточное соединение остается тесно связанным с ферментом до тех пор, пока не произойдет вторая стадия этой последовательности реакций. Было показано, что 180 молекулы ацетата [в уравнении (7-30) обозначен звездочкой] попадает в фосфатную группу AMP в соответствии с предложенным механизмом.

3.Общий механизм образования тиоэфиров, сложных эфиров \п амидов

Последовательности реакций, показанные в уравнениях (7-29) и (7-30), представляют собой общий механизм, используемый клетками для присоединения карбоновых кислот к—ОН-,—SH-и —NH2-RPYNNAM. Например, последовательность реакций (7-30) используется при образовании молекул аминоацил-тРНК, необходимых для синтеза белков. Механизм этих реакций показан в табл. 7-2. В зависимости от типа образующегося соединения (тиоэфир, сложный эфир или амид) реакции обозначены как S1A, S1B или S1C. Символы а и у указывают, в каком месте происходит расщепление АТР: при Ра или при Pv. Например, образование ацетил-СоА у эукариотов протекает по механизму SlA(a). Понятно, что эта последовательность включает гидролиз неорганического пирофосфата (PPi) до неорганического фосфата (Pi), роль которого в сопряжении реакции расщепления АТР с биосинтезом рассмотрена ниже (гл. 11, разд. Б,2).

Несмотря на сделанные^ обобщения, каждый конкретный фермент имеет свои особенности. Действие сукцинил-СоА—синтетазы (сукцинатТаблица 7-2

Синтез тиоэфиров, сложных эфиров и амидов3

О

R—С

Замещение у Ра-атома

О:

-* Р—О— Аденозин ч тт ' R—С—О— Р—О—АЪенозин

о# \ \н2о |

Пиро- |„

фосфатаза | г

2РК

О О" PP,

{ R'SH R'OH или

R'NHS "AMP

R—С—S—R' ?°

R—С—О—R' или R—С—NH — R'

r-<° ь°о—p.

ADP

он

^- R'SH и т.о.

Замещение у P -атома

Р.

О

R—С—S—R' и m й.

Обозначение последовательностей реакций, использованное в настоящей книге:

О

II

S1A (а нлн у)— образование тиоэфиров R—С—SP/, например ацил-СоА

О

I!

S1B (а) — образование сложных зфиров R—С—OR', например аминоацил-тРНК

О

II

S1C (у) — (прямое) образование амидов R—С—NHR, например глутачина

Значение последовательных замещений у атома Р, а затем у атома С состоит в том, чтобы связывать молекулы небольших размеров в процессе, сопряженном с расщеплением \ТР или родственного соединения. Расщепление АТР может происходить у Ра- нлн Р^,-атома

тиокиназы) Е. coli, вероятно, осуществляется по механизму SlA(y), и в качестве промежуточного соединения выступает сукцинилфосфат:

"ООС—сн2—сн2—с—о—(р)

Однако первой стадией мож