ений в синтезе АТР на субстратном уровне фосфорилирования речь уже шла выше (гл. 8, разд. 3,5).

2. Гидролиз пирофосфата

Расщепление неорганического пирофосфата {РР\) на две фосфатные (Pi) группы (гл. 7; разд. Д, 1) катализируется пирофосфатазами, которые присутствуют, по-видимому, во всех клетках. Их функция состоит, •очевидно, просто в удалении образующегося РР\ по мере его образования (табл. 7-2) и смещения равновесия в сторону образования требуемого соединения. Примером может служить образование активированных аминокислот (молекул аминоацил-тРНК), играющих важную роль п биосинтезе белка. Из уравнения (11-2) следует, что для активирования •одной молекулы аминокислоты требуются две молекулы АТР [2]. Хотя с термодинамической точки зрения за присоединение одного мономерного звена к полимерной цепи, казалось бы, не обязательно «платить» двумя молекулами АТР, часто такая расплата имеет место, а гидролиз PPi не оставляет сомнений в том, что реакция действительно идет до конца. Молекулы тРНК стремятся соединиться с аминокислотами в соответствии с уравнением (11-2), даже если концентрация свободных аминокислот в цитоплазме низка.

Следует, однако, учитывать при этом также и законы кинетики. Последовательность биосинтетических реакций протекала бы, вероятно,

Аминокислота АТР

н2о

2Р,РР,

Пирофосшатаэа

О

О н

АЬенозин—О—Р—О—С—С

I

оR

NH,+

V

Активированная аминокислота

^ г РНК (со свободнойОН-группой)

О

NH3+

н/ -с

\

AMP

АТР—>

тРНК —О—С

Аденилатки-наэа

2 ADP Активированная аминокислота в окончательной форме готовая к синтезу белка

(II-Z)

Ct/ммарное уравнение 2АТР + Аминокислота + тРНК Аминоацил- т РНК+ 2 АДР + 2 Pi

слишком медленно, если бы удаление РР\ не приводило к их ускорению. Следует также иметь в виду, что пути биосинтеза тщательно регулируются и наблюдаемые сложности частично могут быть объяснены наличием механизмов регуляции, которые до конца еще не выяснены. Хотя пирофосфатазы обнаруживаются повсеместно, тем не менее нельзя быть абсолютно уверенным в том, что РРг всегда подвергается гидролизу. В некоторых случаях энергия фосфоангидридной связи может сохраняться клеткой (гл. 13, разд. Д, 6).

В некоторых метаболических реакциях в результате последовательного переноса концевых фосфатных групп двух молекул АТР на гидро-ксильную группу образуются пирофоофатные эфиры. Эти эфиры часто реагируют с отщеплением PPt; примером может служить поляризация пренильных единиц (реакция типа 6 Б, табл. 7-1; рис. 12-11). И в этом случае гидролиз идет до Р1ш Таким образом, расщепление пирофосфата представляет собой второй очень общий способ сопряжения процесса расщепления АТР с синтетическими реакциями.

Известно несколько случаев, когда активация групп сопряжена с расщеплением АТР у С 5' (рис 7-7) с образованием триполифосфат

ной связи РРР„ которая в свою очередь гидролизуется до Pi и РР, и в конечном счете до трех молекул Pi. Примером может служить образование S-аденозилметионина (SAM) [3], показанное в уравнении (11-3).

СОО АТР

*2

Метиокин

H3+N-СН—CH.CH.-S-CH, - V -»

PI + РР,

сооI

H.+N— СН — СН, — СН,—S — CHS

SAM* СН2

(См гл 7, разд В, 2)

Эта реакция представляет собой замещение у б'-метиленовой группы АТР атомом серы метионина. Исходным продуктом мог бы быть связанный с ферментом РРРг. Однако в действительности роль исходых продуктов принадлежит Pi и PPi, которые отделяются от фермента [3]. Было установлено, что Pi происходит от концевого фосфора (Pv) АТР.

3. Сопряжение фосфорилирования с последовательным расщеплением фосфатазой

Третий общий способ сопряжения гидролиза АТР с последовательностью синтетических реакций состоит в переносе концевой фосфатной группы от АТР к одной из гидроксильных групп субстрата. Затем, после того как субстрат'принял участие в синтетической реакции, фосфат удаляется действием фосфатазы. Наглядным примером может служить активация сульфата [уравнение (11-4)] [4].

* Расположение связей относительно атома серы в сульфониевых солях таких, как SAM, не является планарным Кроме того, в этом случае отсутствует характерное для атома азота свободное вращение Следовательно, для таких соединений xapaKTepj но существование устойчивых энантиоморфных форм Биологически активной формой-SAM является (—) изомер

Суммарное изменение свободной энергии стадий а и б реакции (11-4) имеет положительный знак (+12 кДж-моль-1), а равновесная концентрация аденилсульфата, образующегося в активационном процессе этого типа, очень мала [4]. Природа обошла эту трудность тем, что включила в процесс еще одну молекулу АТР для фосфорилирования З'-ОН-группы аденозинфосфосульфата. В результате аденозинфосфо-сульфат сразу же в процессе образования превращается в 3'-фосфо-5'-аденилсульфат [уравнение (11-4), стадия в]. Поскольку равновесие процесса, выражаемого уравнением (11-4), сильно смещено вправо, продукт накапливается в значительной концентрации (вплоть до 1 мМ в бесклеточных системах) и используется в качестве активного донора сульф