ризация ^«с-аконитата в транс-аконитат [уравнение (7-58)] также, по-видимому, включает перенос протона [139]:

НООС *Н^С—СОО" 17-58)

/Л Н СОО'

транс- Аконит am

Распространяется ли резонанс в анионе на карбоксильные группы, не ясно, но можно все же думать, что это так и что механизм изомеризации, вероятно, сходен с механизмом реакции, катализируемой кето-стероид-изомеразой. Однако существуют другие аллильные перегруппировки, когда субстратами реакции служат соединения, не содержащие ни карбонильной, ни карбоксильной групп. Неизвестно, протекают ли эти перегруппировки с промежуточным образованием аниона или карбоний-иона.

Аллильные перегруппировки, включающие переносы протона, могут также служить составной частью механизма других типов реакций, катализируемых ферментами.

6. Реакции внутреннего окисления-восстановления, протекающие путем дегидратации до енола или енолфосфата

В том случае, когда карбоновая кислота содержит гидроксильные группы как в а-, так и р-положениях, дегидратация приводит к образованию енола, который может в результате таутомерного превращения переходить в 2-кето-З-дезоксипроизводное исходной кислоты:

СОО"

НС— ОН

НО—сн

I

R

н2о

СОО

I

с—он

It

сн

I

R сооI

с=о

I

СНг I

R

(7-59)

5) Если проводить реакцию в 2НгО, то, как оказалось, включенный 2Н может находиться в произвольной конфигурации при атоме С-3. Это указывает на то, что фермент катализирует только дегидратацию и что таутомериое превращение енола в кетон является иефермеитативным процессом.

Таким образом, фосфоглюконат-дегндратаза катализирует реакцию образования 2-кето-3-дезоксифосфоглюконата1}. Этой реакцией начинается уникальный путь расщепления Сахаров (путь Энтнера — Дудорова; гл. 9, разд. Д,4) в определенных организмах. 6-фосфоглкжонат образуется в результате окисления альдегидной группы глюкозо-6-фосфата. Этот путь окисления сахара до альдоновой кислоты с последующей дегидратацией, протекающей в соответствии с уравнением (7-59), часто встречается в метаболизме. Реакция дегидратации 2-фосфоглицерино-вой кислоты, катализируемая енолазой [уравнение (7-46)], является родственной реакцией. Продукт реакции — фосфоенолпировиноградная кислота, стабилизированная форма енольного промежуточного соединения, изображенного в уравнении (7-59).

Типы реакций, катализируемых ферментами 101

Метилглиоксальсинтетаза катализирует реакцию более сложного внутреннего окисления—восстановления [140]:

СН2ОН

с—о снго©

Диоксиацетон-фосфат сно

I

н—с—он сн2о(р)

сно с—он

II

сн2

Фермент не действует на свободный глицеральдегид-3-фосфат, и ферментативному отщеплению с образованием енола подвергается скорее всего глицеральдегид-3-фосфат, связанный с ферментом [в уравнении (7-60) показан в скобках]. Промежуточно образующийся енол перегруппировывается в метилглиоксаль.

К. Р-Расщепление и конденсация

В предыдущих разделах этой главы мы рассмотрели реакции замещения и присоединения, которые обычно протекают с участием нуклео-филов, содержащих О, N или S. Связи между углеродом и этими атомами обычно легко расщепляются в условиях кислотного или основного катализа. Расщепление и образование связей С—С протекает гораздо труднее, и атомы углеродных «скелетов» или органических молекул обычно крепко сцеплены друг с другом. И все же в живых клетках происходит образование и разрыв большого числа сложных разветвленных углеродных соединений.

Основная проблема, возникающая при расщеплении или образовании связей углерод—углерод, состоит в том, чтобы создать нуклеофиль-ный центр на атоме углерода. В большинстве случаев подобные реакции становятся возможными благодаря активирующему влиянию карбонильной группы, обеспечивающему образование резонансно стабилизированного енолят-аниона.

В той же мере, в какой присутствие карбонильной группы облегчает расщепление соседней связи С—Н, эта группа может способствовать и расщеплению связи С—С:

о

С

оС-COO"

Расщепление связи С—Н, облегчаемое карбонильной группой

ft-Расщепление с освобождением СО,

Наиболее изученными реакциями этого типа являются альдольное расщепление (альдольное разуплотнение) и декарбоксилирование (3-ке-токислот. Последняя реакция называется (3-декарбоксилированием, а обратная ей реакция — fJ-карбоксилированием. Этот термин мы будем использовать в более широком смысле и включать сюда другие реакции, в процессе которых разрываются нли образуются связи между а

и Р-углеродными атомами карбонильного соединения. Такие реакции получили название р-расщепления или р-конденсации.

Реакции (3-конденсации включают реакции замещения или присоединения, в которых связанный с ферментом енолят-анион выступает в роли нуклеофила. Мы можем разделить реакции конденсации на три категории, обозначенные в табл. 7-1 как реакции типа 5.А, 5.Б и 5.В.

1. Замещение у карбонильной группы (реакции типа 5.А)

Р-Кетокислота в присутствии подходящих катализаторов способна гидролизоваться в результате атакующего действия молекулы воды на карбонильную гр