химический каталог




Химия биологически активных природных соединений

Автор Н.А.Преображенский, Р.П.Евстигнеева

сн2оро3н2 адф a™

он

?>-фруктозо-1,6-дифосфат

сн2он

он

НО

11

С-фруктозо-6-фосфат

сно -|-он

сн2ОР03н2 3-фосфоглицери-новый альдегид

НАД+ > НАД Н

^н3Р04

сн2он I

с=о

I

сн2ОР03н2 диоксиацетон-фосфат

СООР03Н2 АДф АТФ СООН 4-он ^ S -> 4-ОН

ch2opo3h2

1,3 -дифосфогл ице-. риновая кислота

сн2ОР03н2

3-фосфоглицери-новая кислота

соон

ОР03н2 сн2он

f

2-фосфоглицери-новая'кислота

соон

I

с-о~ро3н2

сн2

фосфоенол-пировиноград-ная кислота

сн3—сн(он)—соон молочная кислота

НАД+ НАД-Н

АДФ-^ АТФ

сн3сосоон пировиноградная кислота

CgHsOH -+

НАД+ НАД-Н

соа

сн3сно

зуются две молекулы АТФ из двух молекул 3-фосфоглицеринового альдегида.

З-Фосфоглицериновая кислота под действием фосфоглицеромутазы изомеризуется в 2-фосфоглицериновую кислоту. Далее под действием фосфопируват-гидратазы происходит отщепление воды. Образовавшаяся фосфоенолпировиноградная кислота также является высокоэнерге-тическим соединением и участвует в синтезе АТФ из АДФ, превращаясь в пировииоградную .кислоту. Реакция протекает под действием фермента пируваткиназы. В результате данной реакции синтезируется еще 2 молекулы АТФ. Таким образом, в процессе гликолиза синтезируется 4 молекулы АТФ, однако на первой и третьей стадиях расходуется 2 'молекулы АТФ, т. е. суммарно синтезируется 2 молекулы АТФ.

Процесс гликолиза завершается 'восстановлением пировиноградной кислоты в молочную кислоту действием НАД-Н и фермента лактатде-гидрогеназы. Это восстановление сочетается с окислением З-фосфоглицеринового альдегида, в процессе которого получается НАД-Н.

Превращение пировиноградной кислоты в молочную происходит в мышцах; в дрожжевых клетках пировиноградная кислота под действием пируватдекарбоксилазы декарбоксилируется в ацетальдегид, который затем восстанавливается НАД-Н в присутствии алкогольдегидрогеназы в этиловый спирт.

Процесс гликолиза тормозится кислородом (эффект Пастера). Очевидно, действие кислорода снижает активность ряда ферментов гликолиза.

В клетках и тканях животных и человека пировиноградная кислота в присутствии кислорода легко декарбоксилируется, превращаясь в ацетилкофермент А, который далее окисляется до С02 и Н20 в цикле трикарбоновых кислот (см. стр. 399).

Окислительный пентозофосфатный цикл. В пентозофосфатном цикле начальным субстратом является a-D-глюкозо-б-фосфат. Он окисляется НАДФ+ в присутствии глюкозо-6-фоофат-дегидрогеназы в 6-фос-фо-/)-глюконолактон, который гидролизуется в б-фосфо-Д-глюконовую кислоту под действием фермента глюконолактоназы. Далее, 6-фосфо-D-глюконовая кислота декарбоксилируется и окисляется в D-рибуло-зо-5-фосфат под действием фосфоглюконат-дегидрогеназы. D-Рибуло-зо-5-фосфат под действием фосфопентозоэпимеразы превращается в /)-ксилул6зо-5-фосфат и рибозо-5-фосфат, которые далее подвергаются транекетолазной реакции (перенос группы — СОСН2ОН), превращаясь в /)-седогептулозо-7-фосфат и 3-фосфоглицериновый альдегид. Транс-альдолазная реакция последних соединений катализируется ферментом трансальдолазой и приводит к D-фруктозо-б-фосфату и D-эритро-зо-4-фосфату. D-Фруктозо-б-фосфат переходит в D-глюкозо-б-фосфат и цикл замыкается.

Д-Эритрозо-4-фосфат и Д-ксилулозо-б-фоофат также способны подвергаться транекетолазной реакции (фермент транекетолаза), давая фруктозо-6-фосфат, превращающийся затем в D-глюкозо-б-фосфат.

Таким образом, в пентозофосфатном цикле происходит окисление моносахаридов до двуокиси углерода с промежуточным образованием пентозо- и гёксозофосфатов.

Превращение 1 моль D-глюкозо-б-фосфата в 1 моль D-рибулозо-5-фосфата сопровождается выделением 2 моль НАДФ-Н. В пентозофосфатном цикле совершенно не образуется АТФ.

70

Окислительный пентозофосфатный цикл:

сн2оро3н2 J—о

j^)h J>|h,oh^ но 1—Г

надф+ надф-н

он

О-глюкозо-6-фосфат

НО—г

D-фруктозо 6-фосфат

НО

сн2ОР03н2 С-седогептулозо-7 -фосфат

сн2оро3н2

•рибозо- 5-фосфат

сн2оро3н2 но 1 г

он

6-фосфо-В-глю-конолактон

сн2оро3н2

Д-ксилулозо-,5-фосфат

соон

4-он

но-

f-он он сн2оро3н2

6-фосфо-Д-глю-коновая кислота

г надф+ s-надф-н

vco2

сн2он

с=о

-j-oh

он сн2оро3н2

/?-рибулозо-5-фосфат

71

Промежуточные продукты пентозофосфатного цикла могут быть использованы как субстраты в других реакциях клеточного обмена.

Рассмотренные пути катаболизма являются общими для различных организмов. Наряду с ними существуют и некоторые специфические пути распада, например окисление глюкозы до С02 через глюк-уроновую кислоту. Однако вследствие их подчиненного значения для метаболизма клетки они здесь не будут рассмотрены.

БЕЛКОВЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ УГЛЕВОД-БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

Белковые компоненты углевод-белковых комплексов состоят из аминокислот, соединенных пептидными связями. Вместе с тем наблюдаются и некоторые характерные для данного класса соединений особенности, например пониженное содержание ароматических и серусодер-жащих аминокислот. В некоторых гликопротеинах наблюдается повышенное содержание оксикислот — серина и треонина, а так же проли-на и глицина [56]. Высокомолекулярные белки 'гликопротеинов обычно имеют стандартный набор аминокислот.

Одним из основных методов анализа белковых составляющих углевод-белковых комплексов является кислотный гидролиз и количественное определение аминокислот. Однако следует иметь в виду легкое образование интенсивно окрашенного гумина при наличии углеводов в гидролизате аминокислот (см. вн. 1). Присутствие в гидролизате гексозаминов может осложнить аминокислотный анализ, поскольку они проявляются нингидрином и элюируются аналогично аминокислотам. N- и С-Концевые остатки определяются так же, как для обычных белков (см. кн. 1).

УГЛЕВОД-БЕЛКОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ

Смешанные биополимеры, содержащие углеводные и аминокислотные фрагменты, достаточно разнообразны по структуре.

Был предпринят ряд попыток классификации этих соединений, однако ни одну из предложенных систем нельзя считать безупречной. Наиболее рациональной в настоящее время следует признать классификацию Готтшалка, в основу которой положены структурные детали углеводной части (простетической группы углевод-белковых комплексов).

Различные системы классификации углевод-белковых комплексов приведены ниже:

I. Система Майера [57]

Углевод-белковые комплексы, содержащие гексозамины. А. Мукополисахариды

1) Содержащие уроновые кислоты

с) не содержащие сульфогрупп (гиалуроновая кислота) б) содержащие сульфогруппы (хондроитинсульфат)

2) Нейтральные мукополисахариды (хитин и вещество группы крови А).

Б. Мукопротеины — гликопротеины, содержащие нейтральные мукополисахариды неизвестного состава (овомукоид, овомуцин, серомукоид, овальбумин, сывороточный глобулин, гонадотропный гормон мочи беременных).

72

II. Система Стейси [50]

Углевод-белковые комплексы с различными углеводными остатками.

A. Мукополисахариды — углевод-белковые комплексы с преимущественным содержанием углеводов, участвующие в реакциях, характерных главным образом для полисахаридов [гиалуроновая кислота, хондроптинсульфаты, гепарин, хитин, группоспецифи-ческие вещества крови А, В, О(Н), бактериальные полисахариды].

Б. Мукопротеины — углевод-белковые соединения с относительно высоким содержанием белка или пептидов: нх химическое поведение аналогично поведению белков (ово-мукоид, мукопротеины сыворотки, гормоны гипофиза, подчелюстные муцины).

B. Муколипиды— комплексы углеводов с липидами.

III. Система Джинлоза [58]

A. Гликозаминогликуроногликаны — полисахариды.

Б. Полисахарид-белковые комплексы — соединения, в которых углеводный компонент присоединен к полипептидной части молекулы нековалентной связью (солеобразо-вание, водородная связь и т. д.).

B. Гликопротеины, гликополипептиды, гликопептиды — вещества, в которых углеводный компонент присоединен к полипептндному ковалентной связью.

Г. Гликолипиды — комплексы углеводов с липидами.

IV. Система Готтшалка [56, 59]

А. Полисахарид-белковые комплексы характеризуются наличием повторяющегося звена и относительно большого числа моносахаридных остатков. Связь между полисахаридом и белком ковалентная или электростатическая.

Б. Гликопротеины — конъюгированные белки, которые содержат в качестве просте-тических групп один или несколько гетеросахаридов с относительно небольшим числом моносахаридных остатков, лишенных повторяющегося звена и присоединенных ковалентно к полипептидной цепи.

В соответствии с классификацией Готтшалка углевод-белковые комплексы разделяются на две большие группы: .полисахарид-белковые комплексы и гликопротеины [56].

Для биополимеров первой группы характерно высокое содержание углеводов (70—80%). Некоторые из них сульфированы и являются сильными кислотами. Углеводные фрагменты полисахарид-белковых комплексов имеют регулярное строение. Углеводный и пептидный фрагменты соединены между собой ковалентной связью (гепарин, хондроптинсульфаты и др.) или ионными и водородными связями (гликуроно-гликозиламиногликаны).

В гликопротеинах преобладает белковый фрагмент, в связи с чем они имеют ряд структурных особенностей, отличающих их от полимеров первой группы. Углеводные фрагменты этих соединений наиболее часто представлены поли- и олшосахаридами нерегулярного строения. Степень полимеризации моносахаридов в цепях невелика. В гликопротеинах подчелюстной железы быка и овцы углеводная простетическая группа представлена дисахаридом, в овальбумине — октасахаридом, в орозомукоиде найден декаеахарид, в фетуине содержится 17 углеводных остатков. Типичными моносахаридными звеньями в этих веществах являются аминосахара, галактоза, фукоза и нейраминовая кислота, присоединенная к концам углеводных фрагментов.

В общем виде молекулу гликопротеинов можно представить как одну или несколько пептидных цепей, к которым через гидроксильные группы серина или треонина или через •карбоксигруппу аспарагиновой кислоты присоединены одна или несколько гетеросахаридных группировок с мол. массой от 512 до 35 ООО. Молекулярная масса различных гликопротеинов варьирует от 16 000 до нескольких миллионов.

К гликопротеинам относят и так называемые вещества групп крови, хотя в отличие от других гликопротеинов они содержат до 80% углеводов. Такое отнесение сделано на основании структуры их углеводной части (состав и разветвленность гетеросахаридных цепей).

73

МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОД-БЕЛКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ

Выделение углевод-белковых полимеров является сложным процессом вследствие трудности отделения примеси белков или полисахаридов. Кроме того, при выделении нередко наблюдается деструкция полимера.

Для выделения таких биополимеров широко применяется фракционированное осаждение (например, спиртом), позволяющее отделить некоторые гликопротаины от белков. Для отделения белков используют также осаждение солями или экстракцию фенолом. Применение различных видов хроматографии (иониты, еефадексы) позволяет получить достаточно чистые препараты углевод-белковых комплексов.

Многие гликопротеины устойчивы к действию протеолитических ферментов, поэтому сопутствующие белки могут быть разрушены ферментами. Удаление примесей гликуроногликозиламиногликанов удается иногда путем деструкции их гиалуронидазой.

Существует ряд общепринятых методов определения гомогенности препаратов углевод-белковых полимеров.

Прежде всего необходимо определить понятие «гомогенность» для рассматриваемого класса соединений, поскольку оно отличается от аналогичного понятия в применении к белкам. Углевод-белковые полимеры полидисперсны, т. е. препараты индивидуальных биополимеров состоят из молекул в общем одинакового химического строения, отличающихся друг от друга лишь незначительно, например небольшими изменениями молекулярной массы, различным количеством сиелоеых кислот \60]. Полидисперсность иногда является следствием воздействия протеолитических ферментов или других реагентов, применяющихся при обработке, но вместе с тем она является характерной природной особенностью полимеров данного типа. Когда говорят об индивидуальности гликопротеинов и других углевод-белковых соединений, то имеют в виду, что данная фракция содержит смесь близких по структуре н свойствам соединений, которая теоретически может быть разделена на более узкие фракции.

Широко используемым методом контроля индивидуальности этих соединений является ультрацентрифугирование.

Для разделения гликопротеинов используется также метод электрофореза. Электрофорез в растворах, так называемый свободный электрофорез, проводится в ячейке Тизелиуса. Признаком гомогенности служит наличие одиночного пика при двух или трех достаточно далеких значениях рН. На подвижность вещества при электрофорезе влияют два независимых фактора: заряд вещества и гидродинамическое сопротивление. При взаимной компенсации этих факторов два различных вещества могут иметь одинаковую подвижность, но это не может повторяться при различных рН.

Другой тип электрофореза осуществляется в поддерживающих средах, например в гелях (крахмал, агар-агар, полиакриламид), что значительно повышает разрешающую силу электрофоретического анализа и позволяет работать с малыми количествами веществ. В качестве примера можно привести разделение препарата фетуина в геле. По данным ультрацентрифугирования и иммуноэлектрофореза этот препарат гомогенен, однако при электрофорезе на полививилхлориде при рН 8 он разделяется на несколько фракций, отличающихся содержанием сиаловых кислот. Такое же тонкое разделение этого препарата удалось достичь на ДЭАЭ-сефадексе. Следует отметить, что хроматография на колонках и гель-фильтрация дают достаточно полное представление о гомогенности и широко применяются в практике.

Некоторые методы определения гомогенности основаны на иммуно-химических свойствах углевод-белковых комплексов. Многие из них

74

обладают антигенной активностью — могут взаимодействовать с определенными сыворотками, т. е. препаратами антител, с образованием преципитатов. Скорость образования преципитатов зависит от структуры антигенов, которые могут отличаться друг от друга очень тонкими деталями, например только типом конечных моносахаридных звеньев.

В методе иммунодиффузии наблюдается полоса преципитации при диффузии препарата в гель, содержащий антитела. Каждая система антиген—антитело образует свою полосу. Диффузия может быть проведена в тонкой пленке геля или в вертикальных трубках. При помощи иммунофореза можно разделить очень сложную смесь близких по физико-химическим свойствам гликопротеинов. Первоначально проводится электрофорез в агар-агаровом геле, а затем иммунодиффузии (в перпендикулярном направлении).

Методы, основанные на иммуно-химических свойствах веществ, в последнее время широко используются при работе со многими глико-протеинами, например с веществами групп крови, которые проявляют сильные антигенные свойства. Разработаны методы количественного определения их преципитатов с сыворотками.

Рассмотренные методы используются не только для определения чистоты гликопротеинов, но и для изучения их тонкой структуры.

Наряду с перечисленными методами применяют приемы и методы анализа, принятые в химии белка, например определение ко

страница 9
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

Скачать книгу "Химия биологически активных природных соединений" (6.60Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
купить свадебный букет розы и пионы
радар-детектор
план обучения дизайнера интерьера
раскладушки с матрасом дешево в икеа

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(05.12.2016)