Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980
Биосинтез; как образуются новые молекулы
Некоторые частные пути углеводного и липидного обмена
Инозит и D-глюкуроновая кислота
Родственным моносахаридам соединением является миоинозит (гексаоксициклогексан) [уравнение (12-3)]. Это вещество, которое, по-видимому, присутствует во всех живых клетках, может образоваться из глюкозо-6-фосфата в соответствии с уравнением (12-3).
Процесс циклизации сопровождается изменением конфигурации по положению С-5, что должно подсказать читателю возможный механизм реакции. У животных синтез миоинозита идет в крайне ограниченном количестве, вследствие чего это соединение иногда классифицируют как витамин. При отсутствии миоинозита в пище мыши плохо растут и частично лысеют. У крыс в этих, условиях развивается ожирение печени; в дрожжевых клетках при отсутствии миоинозита в среде также накапливаются капельки нейтрального жира [4в]. Указанное соединение необходимо для образования фосфоинозитидов (инозитсодержащих «фосфолипидов; табл. 2-8).
У растений инозит входит в состав галактинола [уравнение (12-11)], который, видимо, является специфическим предшественником полисахаридов клеточной стенки. В природе встречаются различные фосфорные эфиры инозита. В семенах содержится большое количество гексафосфата (фитиновой кислоты), обычно в виде кальциевой или смешанной Са2+Mg2+-соли, называемой фитином. Количество гранул фитата магния, имеющихся в двух апикальных клетках 28-клеточной личинки Mesozoa (рис. 1-10, Л), так велико, что они составляют до половины веса всей личинки [4с]. Инозитпентафосфат является аллостерическим активатором гемоглобина у птиц (гл. 4, разд. Д,6) [4d].
Бактерии обладают способностью к превращению инозита в D-глюкуроновую кислоту (рис. 12-2) с помощью оксигеназы. У животных также имеется свободная глюкуроновая кислота, которая подвергается важнейшим обменным превращениям. Однако происхождение ее в животных тканях неясно. Возможные пути ее образования приведены на рис. 12-2.
При восстановлении глюкуроновой кислоты с помощью NADH образуется L-гулоновая кислота. Заметьте, что это альдоновая кислота, которая образована окислением альдегидного конца сахара гулозы. Поскольку углерод из положения С-6 глюкуроновой кислоты включается -в положение С-1 в гулоновой кислоте, последняя принадлежит к L-сахарам. Гулоновая кислота легко превращается в циклический лактон, из которого в ходе двухстадийного процесса, включающего дегидрирование и енолизацию (рис. 12-2), образуется L-аскорбиновая кислота (витамин С). Этот процесс имеет место не только в растениях, синтезирующих много витамина С, но и у большинства высших животных. Однако человек и другие приматы, а также морские свинки лишены способности к осуществлению этапа дегидрирования. Можно сказать, что у нас и у морских свинок имеется соответствующий генетический дефект, вынуждающий нас употреблять в пищу относительно много растительных продуктов для удовлетворения потребности организма в аскорбиновой кислоте (дополнение 10-Ж). Аскорбиновая кислота легко окисляется в дегидроаскорбиновую кислоту, которая может быть гидролизована с образованием L-дикетогулоновой кислоты. Последняя после декарбоксилирования и восстановления дает L-ксилулозу — соединение, образующееся также в ходе обычной последовательности реакций окисления и декарбоксилирования L-гулоновой кислоты (рис. 12-2).
Здесь мы встречаемся с еще одним интересным случаем нарушения обмена веществ, а именно с идиопатической пентозурией. При этом состоянии не происходит восстановления ксилулозы в ксилит, вследствие чего пентоза в большом количестве выделяется с мочой, особенно если с пищей в организм поступает много глюкуроновой кислоты. Этот «дефект» обмена веществ, по-видимому, абсолютно безвреден. Единственная неприятность может состоять в том, что обнаруживаемое при анализе мочи высокое содержание сахара иногда ошибочно расценивается как признак диабета.
Заканчивая описание реакций, приведенных на рис. 12-2, отметим, что при восстановлении ксилулозы в ксилит и дальнейшем окислении последнего с помощью NAD+ образуется D-ксилулоза. Этот сахар фосфорилируется при участии АТР и включается затем в обычный пентозофосфатный путь. В целом последовательность реакций, изображенная на рис. 12-2, выполняет две основные функции: во-первых, она обеспечивает путь распада глюкуроновой кислоты, хотя, может быть, довольно сложный; во-вторых, у большинства видов эти реакции обеспечивают синтез аскорбиновой кислоты, а также (в том числе и у человека) ее расщепление.
РИС. 12-2. Основные пути метаболизма D-глюкуроновой кислоты.