случае начальный продукт конденсации цитрат содержит гидроксильную группу у третичного атома углерода. Такую гидроксильную группу нельзя прямо окислить в карбонильную, что необходимо для последующего разрыва цепи. Отсюда потребность в аконитазе, сдвигающей —ОН-группу на соседний углеродный атом. В обоих циклах осуществляется окисление оксикислоты в кетокислоту с последующим ^-расщеплением и окислительным а-расщеплением. В цикле трнкарбоновых кислот необходимы еще дополнительные ста

дии окисления для превращения сукцината в оксалоацетат — это связано с тем обстоятельством, что в цикле трнкарбоновых кислот используется более восстановленный субстрат, чем в цикле дикарбоновых кислот.

Синтез регенерирующегося субстрата, используемого в цикле дикарбоновых кислот, протекает по весьма сложному пути. Две молекулы глиоксилата подвергаются а-конденсации с одновременным декарбок-силированием под действием глиоксилат-карболигазы (гл. 8, разд. Г,2), что приводит к образованию полуальдегида тартроиовой кислоты. Последний восстанавливается в D-глицерат, который фосфорилируется, образуя 3-фосфоглицерат. Далее проЕ/^>одит изомеризация в 2-фосфо-глицерат. Поскольку эти фосфоглъУ&г.аты являются предшественниками углеводов (гл. 11, разд. А), рассматриваемый глицератный путь дает организму возможность синтезировать углеводы и другие сложные соединения из одного лишь глиоксилата. 2-фосфоглицерат легко превращается в пируват (рис. 9-7, реакции 9 и 10), а последний путем окислительного декарбоксилирования превращается в регенерирующийся субстрат ацетил-СоА. Другой путь синтеза регенег дующегося субстрата (используемый бактериями Micrococcus denilrificans) описывается уравнением (11-17).

3. Окисление оксалата до СО2 через формиат

Для некоторых организмов, например для псевдомонад, муравьиная кислота служит полноценным источником энергии. Утилизация бактериями оксалата [уравнение (Э-П)] проходит через стадию образования формиата, а также оксалил- и формил-СоА. Отметим, что на одной из стадий происходит тиаминдифосфатзависимое а-расщепление; энергия формил-СсА используется с помощью СоА-трансферазы (гл. 7, разд. Е,4) для образования оксалил-СоА [28].

Окисление формиата в СО2 катализируется формиатдегидрогеназой, NAD+-3aBHCHMbiM ферментом, содержащим селен, молибден и железо [29, 30]. У Е. coli этот белок связан с мембраной и содержит по одномуоос—соо

Оксалат

О

Н—С —S- СоА Фор мил - Со А

СоА

трансауераза

О

"ООС—С—S—С Океания - СоА

СО,

Тиамин -guipocipa/n

\

J

со,

9-11

атому селена и молибдена, а также гемогруппу и несколько железо-серных центров (гл. 10, разд. В). Молекула этого белка построена из

пептидных цепей трех типов. По-видимому, 12 цепей (по четыре каждого типа) образуют агрегат с мол. весом <~ 590 ООО (см. также дополнение 9-Е). Способностью к окислению формиата обладают также животные и растения [31]. Однако у ннх свободный формиат не является обычным промежуточным продуктом метаболизма. Например, расщепление глиоксилата чаще всего происходит в цикле дикарбоновых кислот (рис. 9-5), а не путем окислительного декарбоксилирования с образованием формил-СоА и формиата. В большинстве случаев формиат и формальдегид включаются в метаболические пути, будучи ковалентно связаны с тетрагидрофолиевой кислотой (рис. 8-20).

Г. Катаболизм пропионилкофермента А и пропионата

При р-окислении жирных кислот с нечетным числом атомов углерода происходит образование не только ацетил-СоА, но и пропионил-СоА. Трехутлеродная пропионильная группа образуется также при расщеплении изопреноидных соединений, изолейцина, треонина и метионина.

5—СоА

Окислительное к

декарбоксилиро- Но—С—СОО"

вание

2| Н]

СНГ—СОО* Малат

I -2[Н] О—С — СОО

—Г11* СНг-СОО-с°2 Оксалоацетат

X

н СНО

ТартроноВый полуальдегид

| + 2[Н)

НОЧ ^СОО-Н СНГОН ъ-глицерат

AT?

СОО

(Е>~ОЧ

Н СНгОН 2 - (рос<роглицерат HON COO

Н СН2—О—(Р) З-дюсфоглицерат

Синтез ' углеЗодов

РИС. 9-5. Цикл дикарбоновых кислот, в котором происходит окисление глиоксилата до

двуокиси углерода.

Человек потребляет небольшие количества пропионовой кислоты, которую, в частности, содержит швейцарский сыр (при его изготовлении используются бактерии, продуцирующие пропионовую кислоту); про-пионат добавляют также в хлеб для предотвращения развития плесени. Для жвачных животных, в частности для коровп, пропионат служит одним из основных источников энергии.

!) У крупного рогатого скота, овец и других жвачных животных перевариваемая пнща весьма интенсивно сбраживается в рубце — крупном пищеварительном органе, в котором имеются разрушающие целлюлозу бактерии и некоторые простейшие. Основными продуктами происходящего в рубце брожения являются ацетат, пропионат и бутират.

Дополнение 9-Е

Селен: смертельный яд и обязательный компонент пищи

Шварц и его сотрудники в 1957 г. обнаружили удивительный факт: крайне токсичный элемент селен оказался существенным компонентом пищи, отсутствие которого приводило к гибели клеток печени крысы