ок отношение [NADPH]/[NADP+] велико, отношение [NADH]/[NAD+] мало. Таким образом, система NAD+/NADH сохраняет высокую окислительную способность (в полном соответствии с тем фактом, что NAD+ является наиболее важным биохимическим окислителем), тогда как система NADP+/NADPH сохраняет высокую восстановительную способность.

Использование NADPH на стадии ж (рис. 11-2) обеспечивает условия, при которых значительные количества р-кетоацил-АПБ-производ-ного восстанавливаются до спирта. Здесь следует отметить еще одно различие между р-окислением и биосинтезом; спирт, образующийся на этой восстановительной стадии биосинтетического процесса, имеет D-конфигурацию, тогда как соответствующий спирт, образующийся при ^-окислении, имеет L-конфигурацию (рис. 11-2).

1. Обращение окислительной стадии под действием сильного восстановителя

Вторая восстановительная стадия биосинтеза жирных кислот в печени крыс (стадия и, рис. 11-2) также требует NADPH1}. Соответствующая стадия в р-окислении использует FAD, однако NADPH является более сильным восстановителем, чем FADH2. Следовательно, использование восстановленного пиридиннуклеотида создает термодинамические преимущества для сдвига реакции в сторону биосинтеза. Интересные различия удалось наблюдать у разных видов. Например, для синтеза жирных кислот у крыс оказывается достаточным только NADPH, тогда

!) В ферменте Е. coli не было обнаружено никакого кофактора; в ферменте же дрожжей содержится рнбофлавнн-5-фосфат, который, по-видимому, играет роль кофактора, обеспечивающего максимальную скорость восстановления.

R—СН,—СН,—С —S—СоА ТЕРМИПАЦИЯ л J4-.. Со ASH О

R—СН.-—СН;—С —S— АПБ i N ADP*

5

.3R—СН^—СН^—СООН

|АТГ СoASH

О

II

R—CHj—CHj—С — S—СоА FAD^

\

Ацип-АЪЬ возврата- I NADPH т Н*

ется в цикл для О

удлинения цепи u j|

С — С — ?— АПБ

R —НС |

?н,о

FADH

О

"С — С — S— СоА

)^н,о

1 I

О

СН.—С — S — АПБ

/

R — С ~* Н dОН | NADP*

А.

j ^ NADPH + Н+ О

R —С —СН —С — АПБ

I! т

г

R—Cv

Е—SH

соон

О

I

Н>—С —S — CoA R-C—ОН L-Н

CoASH

NAD*

как мультиферментные комплексы, катализирующие этот процесс у Mycobacterium phlei, Euglena gracilis и в дрожжах Saccharomyces cerevisiae, обеспечивают значительно более эффективный синтез, используя не один NADPH, а смесь NADPH и NADH [5]. Вероятно, NADPH необходим для катализа стадии ж, a NADH'—стадии «. Это может означать, что положение равновесия для стадии и сильно сдвинуто в сторону образования продукта .и что очень низкие концентрации NADH могут обеспечить восстановление.

2. Фруктоза в сперматозоидах

Блестящим примером того, как высокое отношение [NADPH]/[NADP+] ib клетках с успехом используется природой, может служить метаболизм в сперматозоидах. Если соматические клетки жи4оо 1 лава 11

вотных используют в качестве источника энергии главным образом D-глюкозу, то в сперматозоидах используется в основном D-фруктоза —-сахар, который плохо метаболиэируется в клетках окружающих тканей [6]. Фруктоза, концентрация которой в сперме человека составляет 12 мМ, образуется из глюкозы в клешах семенного пузырька. Процесс биосинтеза фруктозы здесь несложен. NADPH восстанавливает глюкозу до сахароспирта, носящего название D-сорбита, который затем под влиянием NAD+ окисляется в положении 2 [уравнение (11-8)]. Сочетание высокого отношения [NADPH]/[NADP+], с одной стороны, и [NAD+]/[NADH] —с другой, обеспечивает смещение равновесия далеко в сторону образования фруктозы [6а].

сно

I

НСОН NADPH NADP+-НОСН

НСОН I

НСОН

I

СН2ОН

Ь глюкоза

СН2ОН НСОН

I

носн

I

неон

I

НСОН

I

сн2он

D- сорд~ит

NAD^ NADH

снгон с^о носн

I

неон

I

нсон

I

сн2он

В /рруктоза

(П-в)

3. Регуляция восстановительной способности систем, содержащих NAD и NADP

Судя по всему, в клетках имеется тенденция к поддержанию отношения [NAD+]/[NADH] на некотором постоянном уровне и в равновесии с различными парами восстановительных и окислительных субстратов. Так, в цитоплазме клеток печени крысы все реакции дегидрирования, ка-1 ализируемые лактатдегидрогеназой, ^глицерофосфат—дегидрогеназ ой и малатдегидрогеназой, находятся в равновесии с одним и тем же отношением [NAD+]/[NADH] [7]. Если печень извлечь из крысы и быстро заморозить ее (быстрее, чем за 8 с)1' и определить после этого концент*> Для этой цели была использована специальная методика (см разд Е,4).

рации различных компонентов цитоплазмы, то оказывается, что отношение [NAD+]/[NADH] составляет 634, тогда как отношение [Лактат] /[Пируват] равно 14,2. Исходя из этих данных, была рассчитана величина кажущейся константы равновесия реакции Ь в уравнении (11-9), которая оказалась равной /Сс = 9,0-103, т. е. практически такой

/ лактат

I

Глицеральдегыд 3 <рос<рагп

NAD+

ADP

NADH + H+

АТР

3^ * Пирува/ТГ

I ^

3 фосфоглицерат

5 (Медленная стадия)

(П-9)

же, как и величина истинной константы равновесия этой реакции, составляющая, согласно данным, полученным