Стр. 63 - А.Я.Николаев - Биологическая химия (2004)

Упрощенная HTML-версия

68
Часть I. Строение информационных молекул и матричные биосинтезы
CH.
‘2
+ H2O
CH
2
+NH.
CH— NH
2
CH----NH.
‘2
COOH
COOH
Рис. 2.5.
Гидролиз глутамина
практически необратима). Скорость гидролиза в отсутствие катализатора неве­
лика; в живой клетке реакция катализируется ферментом глутаминазой.
Обратное направление реакции — несамопроизвольный процесс: для того
чтобы происходил синтез глутамина, нужен внешний источник энергии, а также
механизм использования этой энергии; кроме того, чтобы реакция протекала до­
статочно быстро, нужен катализатор. Источником энергии в таких реакциях слу­
жит АТФ, а две другие функции выполняют ферменты лигазы (синтетазы).
Синтез глутамина происходит при участии глутаминсинтетазы:
Эту реакцию можно представить как две сопряженно протекающие реакции:
Глутамат + NH 3 + АТФ -►Глутамин + АДФ + H 3PO 4
AG0 = - 3 5 кДж /моль
Первая реакция — самопроизвольная (AG°< 0), экзергоническая; вторая — не­
самопроизвольная (AG°> 0), эндергоническая. Часть энергии, освобождающейся
в первой реакции, поглощается во второй реакции. Другая же часть рассеивается
в виде теплоты, так что энергия Гиббса системы в целом уменьшается. Вследствие
этого весь сопряженный процесс в целом является самопроизвольным (AG°< 0),
экзергоническим.
Сопряжение двух реакций достигается в активном центре фермента в резуль­
тате образования промежуточного соединения АТФ с глутаматом: концевой фос­
фатный остаток АТФ соединяется с у-карбоксильной группой глутамата. С этим
высокоэнергетическим промежуточным соединением реагирует аммиак.
Многочисленные реакции, катализируемые синтетазами, — один из основных
путей использования энергии АТФ в организме.
Многие ферменты для проявления каталитической активности нуждаются в при­
сутствии некоторых веществ непептидной природы — кофакторов. Различают две
группы кофакторов: ионы металлов (а также некоторые неорганические анионы)
и коферменты, которые представляют собой органические вещества.
Глутамат + NH 3 + АТФ -► Глутамин + АДФ + H3PO
АТФ + H2O - АДФ + H 3PO 4
Глутамат + NH 3 —* Глутамин + H 2O
AG0 = - 5 0 кДж /моль
AG0 = +15 кДж /моль
КОФАКТОРЫ ФЕРМЕНТОВ