пой рибозного кольца (стадия а на приводимой ниже схеме):

н,о

Фосфодиэстераьа Аоенозия

(7-25)

Уникальные свойства аденилатциклазы [85] и родственной ей гуанил-атциклазы [86] уже рассматривались в предыдущих главах (гл. 5, разд. В,5; гл. 6, разд. Е,5). С кинетической точки зрения молекула циклического AMP исключительно стабильна, однако с точки зрения термодинамики (в отношении возможности гидролиза этого соединения) она нестабильна. Специфическая фосфодиэстераза катализирует расщепление сАМР с образованием 5'-адениловой кислоты [AMP; стадия б в уравнении (7-25)]. Две последовательные реакции в уравнении (7-25) обеспечивают образование и разрушение сАМР. Следует обратить внимание на сходство этой последовательности реакций с двумя стадиями реакции (7-19), катализируемой рибонуклеазой.

9. Мутазы

Существует группа фосфотрансфераз, катализирующих перенос фосфатных групп из одного положения молекулы субстрата в другое. Примером может служить фосфоглюкомутаза; реакция, катализируемая этим ферментом, протекает с промежуточным образованием фосфофер-мента. Фосфатная группа в фосфоферменте присоединена к реакционно-способному остатку серина и может переноситься либо в положение 6,

либо в положение 1 молекулы глюкозофосфата (стадия а или обращенная стадия б в уравнении (/-2F>) [87].

®—О—СН2

Е—О—(?) (Фосфофермент)

НОСН2

ho\L /О—(Р)

но\1 /О—(?) ОН

Глюк оз о -1 - фосфат

_ в

"киназсГ

(7-26)

АТР

ADP

В результате двух стадий (а и б) реакции (7-26) происходит обратимая изомеризация глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6-фосфат с промежуточным образованием глюкозо-1,6-дифосфата. Поскольку фосфорили-рованная форма фермента относительно нестабильна и подвергается гидролизу до свободного фермента (Е) и неорганического фосфата, существует отдельная реакция, катализируемая киназой (стадия е). Эта стадия обеспечивает генерирование глюкозо-1,6-дифосфата, который ре-фосфорилирует любой свободный фермент, образующийся при гидролизе фосфофермента.

В случае фосфоглицератмутазы механизм ферментативной реакции аналогичен, но фосфатный остаток в молекуле фосфофермента присоединяется к имидазольной группе [87а].

Е. Реакции множественного замещения и сопряжение реакций расщепления АТР с эндергоническими процессами

Для осуществления многих ферментативных реакций, в том числе для большинства реакций, обеспечивающих сопряжение биосинтеза с расщеплением АТР, требуется сочетание двух типов реакции замещения: замещение у атома фосфора с последующим замещением у атома углерода. Однако для того, чтобы потенциал переноса групп молекулы АТР мог быть использован для протекания эндергонического метаболического процесса, должен существовать механизм сопряжения. В противном случае гидролиз АТР в клетке будет приводить просто к выделению тепла. Существенной частью механизма сопряжения обычно является нуклеофалъное замещение у атома фосфора с последующим замещением у атома углерода.

1. Перенос фосфатной, пирофосфатной и аденилатной групп от АТР

Первая стадия в сопряжении расщепления АТР с какой-либо реакцией заключается в переносе части самой молекулы АТР к нуклеофилу Y. Обычно этот перенос осуществляется путем замещения у одного из трех атомов фосфора (рис. 7-7). Нуклеофильная атака может протекать у концевого атома фосфора (Pv) с замещением ADP или у внутреннего

г) В очень редких случаях замещение Tipouc ходит у этого атома углерода И сопровождается освобождением тршюлифогфатиа или продуктов его гидролиза

РИС. 7-7. Четыре пути расщепления АТР.

атома фосфора (Ра) с замещением В первом случае образуется

II

Y—Р—О-.

неорганического лирофосфата.

он

а в последнем — Y-аденилил (часто используется более короткое, нере-комендованное название—Y-аденил). Гораздо реже замещение происходит у среднего атома фосфора (Рр) с переносом пирофосфатной группы на нуклеофил. Еще реже наблюдается замещение у атома С-5' (рис. 7-7), как показано в уравнении (11-3). Если в роли нуклеофила Y в одной из этих реакций замещения выступает НгО, то происходящий при этом гидролиз имеет тенденцию доходить до полного завершения, т. е. все группы АТР (фосфатная, аденилатная или пирофосфатная) характеризуются высоким значением потенциала переноса группы (табл. 3-5). Если в роли Y выступает —ОН-группа обычного спирта, то реакция переноса также доходит до полного завершения, так как простой эфир фосфорной кислоты обладает относительно низким потенциалом переноса группы. Таким образом, в результате реакций фосфорилирования, протекающих с участием АТР, в метаболический путь вводятся практически необратимые стадии.

2. Ацилфосфаты

Перенос фосфатной или аденилатной группы от АТР к кислородному атому карбоксильной группы приводит к образованию ацилфосфа-та — метаболита, имеющего исключительно важное значение:

О о

R—С—О—Р—О- H(R)

В ацилфосфатах как ацильный, так и фосфатный остатки обладают высоким потенциалом переноса группы. Следовательно, ацилфосфаты могут выполнять роль промежуточных метаболитов, при помощи которых