Главная > Химия > Биохимия, Т.2
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

20.27. При соединений пятиуглеродных элементов образуются самые разнообразные молекулы

Синтез сквалена из изопентенилпирофосфата -пример, иллюстрирующий общий принцип сборки углеродных скелетов биологических молекул. Из изопентенилпирофосфата, основного пятиуглеродного строительного блока, образуется множество поразительно разнообразных соединений. Ароматические соединения многих растений представляют собой летучие -углеродные соединения, называемые терпенами. Например, мирцен из листьев лавра состоит из двух изопреновых единиц; такую же структуру имеет лимонен из лимонного масла. Зингиберен из масла имбиря состоит из трех изопреновых единиц. Некоторые терпены, в частности гераниол из герани и ментол из масла перечной мяты, относятся к спиртам, другие, например цитронеллаль, - к альдегидам. Натуральный каучук - линейный полимер цис-изопреновых единиц.

Мы уже встречались с некоторыми молекулами, содержащими изопреновые боковые цепи. Углеводородная боковая -цепь витамина играющего ключевую роль в свертывании крови (разд. 8.23), построена из шести пятиуглеродных единиц, Кофермент митохондриальной дыхательной цепи (разд. 14.4) имеет боковую цепь из десяти изопреновых единиц. Еще один пример - фитольная боковая цепь в молекуле хлорофилла (разд. 19.2), которая образуется из четырех изопреновых единиц.

Изопреноидные соединения могут радовать глаз своим цветом или иметь приятный запах. Их можно рассматривать как настоящие молекулы ощущений! Цвет помидоров и моркови обусловлен каротиноидами ликопином и -каротином соответственно. Эти соединения поглощают свет потому, что содержат длинные цепи

Рис. 20.24. Синтез -каротиноидов: фитоина, ликопина и -каротина.

чередующихся одинарных и двойных связей, т.е. относятся к полиенам. Их углеродный скелет строится путем последовательного присоединения -единиц с образованием геранилгеранилпирофосфата, промежуточного -продукта. Затем две такие молекулы конденсируются «хвост к хвосту». Этот путь биосинтеза напоминает синтез сквалена с той лишь разницей, что происходит сборка и конденсация не а -единиц.

При дегидратации -продукта конденсации фитоина образуется ликопин. Ликопин превращается в -каротин путем циклизации концов углеводородной цепи (рис. 20.24). Каротиноиды играют роль светопоглощающих молекул в фотосинтезирующих комплексах, а также каким-то образом защищают клетки прокариот от губительного действия света. Кроме того, каротиноиды необходимы для зрения. b-Каротин - предшественник ретиналя, хромофора всех известных зрительных пигментов (разд. 37.13). Приведенные примеры иллюстрируют принципиально важную роль изопентенилпирофосфата в сборке больших углеродных скелетов биологических молекул. Они также ясно показывают, что изопреноидные соединения распространены повсеместно в природе и выполняют разнообразные весьма важные функции.

Заключение

Фосфатидат, промежуточный продукт синтеза фосфоацилглицеролов (фосфоглицери-дов) и триацилглицеролов (триглицеридов), образуется путем ацилирования глицерол-3-фосфата за счет ацил-СоА. Гидролиз его фосфорильной группы и последующее ацилирование дают триацилглицерол. CDP-ацилглицерол, активированный промежуточный продукт синтеза фосфоацилглицеролов de novo, образуется из фосфатидной кислоты и СТР. Затем активированный фосфатидильный остаток переносится на гидроксильную группу какого-нибудь полярного спирта, например серина; в результате образуется фосфатидилсерин. При декарбоксилировании этого фосфоацилглицерола

образуется фосфатидилэтаноламин, который метилируется S-аденозинметионином и дает фосфатидилхолин. Этот фосфоацилглицерол может быть также синтезирован из готовых остатков с использованием уже имеющегося холина. Активированный промежуточный продукт этого пути - CDP-холин. Сфинголипиды синтезируются из церамида, образующегося путем ацилирования сфингозина. Ганглиозиды - сфинголипиды, содержащие олигосахаридный остаток. В этом олигосахариде содержится хотя бы один остаток -ацетилнейрамината или другой сходной сиаловой кислоты. Ганглиозиды синтезируются путем ступенчатого присоединения активированных Сахаров, например UDP-глюкозы, к церамиду.

Холестерол - стероидный компонент мембран эукариотических клеток и предшественник стероидных гормонов. Он образуется из ацетил-СоА. Решающая стадия в образовании холестерола - синтез мевалоната из 3-гидрокси-3-метилглутарил-СоА (образующегося из ацетил-СоА и ацетоацетил-СоА). Мевалонат превращается в изо-пентенилпирофосфат который конденсируется со своим изомером диметилаллил-пирофосфатом с образованием геранилпирофосфата Присоединение второй молекулы изопентенилпирофосфата дает фарнезилпирофосфат Две молекулы фарнезилпирофосфата конденсируются, образуя сквален Этот промежуточный продукт циклизуется в ланостерол который подвергается модификации и превращается в холестерол Синтез холестерола в печени регулируется изменениями количества и активности 3-гидрокси-3-метилглутарил-СоА - редуктазы, фермента, катализирующего решающий этап его биосинтеза. Рецептор липопротеинов низкой плотности играет основную роль в регуляции проникновения холестерола в большинство клеток вне печени и кишечника.

Из холестерола образуется пять основных классов стероидных гормонов: прогестагены, глюкокортикоиды, минералокортикоиды, андрогены и эстрогены. Важную роль в синтезе стероидных гормонов и желчных кислот из холестерола играют реакции гидроксилирования, катализируемые оксигеназами со смешанной функцией при участии NADPH и Ключевой промежуточный продукт синтеза стероидных гормонов прегненолон образуется путем отщепления боковой цепи холестерола. Прогестерон синтезируемый из прегненолона, - предшественник кортизола и альдостерона. При расщеплении боковой цепи прогестерона образуется один из андрогенов андростендион Эстрогены синтезируются из андрогенов путем отщепления метильной группы и образования ароматического кольца А.

Витамин играющий важную роль в регуляции метаболизма кальция и фосфора, образуется из производного холестерола под действием света. Помимо холестерола и его производных из основного пятиуглеродного строительного блока изопентенилпирофосфата синтезируется еще поразительное множество других молекул. В качестве примера протяженных цепей, образованных из этого активированного пятиуглеродного элемента, можно привести углеводородные боковые цепи витамина кофермента и хлорофилла.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

(см. скан)

Вопросы и задачи

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление