Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980
Биосинтез; как образуются новые молекулы
Стероидные соединения
Другие стероиды
У высших растений широко распространены стероидные гликозиды — сапонины, обладающие детергентными свойствами. Некоторые из них очень токсичны, но, несмотря на это, имеют огромное значение в медицине. Наиболее известны гликозиды Digitalis (наперстянка), к которым относится дигитонин (рис. 12-18). Специфическое действие дигитонина на сердечную мышцу определяется особым расположением в его молекуле углеводных остатков. Дигитонин крайне ядовит, однако в небольших дозах он повышает тонус сердечной мышцы и широко используется при лечении сердечной недостаточности. Лечебная доза препарата не более 0,1 мг/день. Другой ядовитый гликозид — уабаин (строфантин G) — также стимулирует сердечную деятельность (рис. 12-18). Для биохимиков представляет большой интерес тот факт, что уабаин является специфическим ингибитором связанной с мембраной (Na+ + К+)-АТРазы, которая служит ионным насосом и поддерживает внутри клеток высокую концентрацию К+ и низкую — Na+ (гл. 5, разд. Б,2, в). Высокая токсичность листьев олеандра и корней ландыша связана с наличием в них аналогичных гликозидов. Стероидный гликозид из морского лука используется в качестве отравы для крыс.
РИС. 12-18. Еще некоторые стероиды, по преимуществу токсичные.
Ядовитые стероиды образуются также у некоторых животных. Так, колумбийская ядовитая лягушка (рис. 12-18) вооружена батрахотоксином, содержание которого составляет 50 мкг на животное. Этот токсин блокирует процесс нервно-мышечной передачи путем увеличения проницаемости мембран для ионов натрия. Прямо противоположное специфическое действие оказывает тетродотоксин (рис. 16-7). Некоторые иглокожие вырабатывают сильные стероидные токсины, такие, как голотурии А (рис. 12-18) —поверхностно-активное вещество, вызывающее необратимые нарушения процесса нервно-мышечной передачи. У обыкновенной жабы в коже содержатся стероидные токсины, действие которых очень быстро приучает собаку не трогать жаб.
Вырабатываемые растениями алкалоиды (азотистые основания) во многих случаях являются производными стероидов. К числу таких соединений относится соланидин (рис. 12-18), присутствующий в кожуре и побегах картофеля и делающий их весьма ядовитыми.
Экдизон, стероид с большим количеством гидроксильных групп, является гормоном линьки насекомых (рис. 12-18). Существует несколько соединений с активностью экдизона, причем часть из них вырабатывается растениями. Несмотря на то что экдизоны необходимы насекомым для линьки на личиночных стадиях, в большом количестве эти соединения для них токсичны. Возможно, что растения синтезируют экдизоны для защиты от насекомых.
Антибиотик фузидиевая кислота также относится к стероидам. Это соединение эффективно подавляет рост стафилококков, но не действует на Е. coli. Обратите внимание на то, что кольцо В в этом соединении имеет конфигурацию лодки.
Вопросы и задачи
1. Для каждого из следующих процессов назовите орган или ткань взрослого человека, наиболее активно осуществляющий данный процесс.
а. Холестерин —> Витамин D3.
б. Холекальциферол —> 25-оксикальциферол.
в. 25-оксихолекальциферол —> 1,25-диоксихолекальциферол.
г. Пальмитиновая кислота —> ß-Оксибутират.
д. Секреция белка.
е. Холестерин —> Гидрокортизон.
ж. Синтез АКТГ.
з. Ацетоацетат —> СО2.
и. Холестерин —> Холиевая кислота.
к. Креатин —> Креатинфосфат.
л. О2 —> Н2О.
м. Синтез глюкагона.
2. Напишите сбалансированное уравнение, сравнимое с уравнением (11-16), для синтеза фруктозы восстановлением СО2.
а. Если отношение эффективности фосфорилирования в листе составляет 100M-1, отношение [NADPH]/[NADP+] — 10, а концентрация сахарозы — 10 мМ, то каково будет напряжение СО2 при равновесии? Сравните его с парциальным давлением СО2 в воздухе при нормальных условиях (около 3,3∙10-4 атм).
б. Каким будет ответ, если отношение эффективности фосфорилирования равно 1?
в. Почему Вы считаете, что в хлоропластах расщепление АТР обязательно должно быть сопряжено с восстановлением СО2?
3. Когда ß-D-галактозо-1-ундекапренилпирофосфат обрабатывали 1 н. NaOH, в качестве продуктов реакции образовывались ундекапренолфосфат и ß-гaлaктoзo-1,2-цикличecкий фосфат. Напишите механизм этой реакции. Сравните механизм этой реакции с расщеплением РНК в щелочной среде.
4. Предложите детальный путь биосинтеза 1-метилвалериановой кислоты из глюкозы у Ascaris lumbricoides.
5. Предложите два возможных пути биосинтеза тиглиновой кислоты
Один путь ведет начало от аминокислоты и наблюдается у растений и животных. Другой используется у Ascaris.
6. Напишите реакции, с помощью которых организм синтезирует лецитин из составных компонентов (продуктов гидролиза лецитина).
7. Предложите детальный путь биосинтеза циклогексимида (рис. 12-10).
8. Предложите биосинтетический путь, ведущий от ацетата к кониину
9. Сколько изопреновых единиц содержится в молекуле: а) сквалена, б) ß-каротина, в) витамина А? Напишите пути биосинтеза этих соединений, начиная с ацетил-СоА.
10. Напишите путь, ведущий от геранилгеранилпирофосфата к пимарадиену
11. Напишите подробный путь превращения лейцина в изопентилпирофосфат.
12. Предложите путь биосинтеза тенуазоновой кислоты у грибов. При добавлении в питательную среду 1-14С-ацетата метка обнаруживается в углеродном атоме, отмеченном звездочкой.
13. Напишите четыре группы стероидных гормонов и опишите их характерные физиологические свойства. Каковы структурные особенности, специфические для каждой из этих групп.
14. В каком углеродном атоме холестерина будет обнаружена метка, если Вы начнете с а) 1-14С-ацетата, б) 2-14С-ацетата, в) 1-14С-мевалоновой кислоты и г) 2-14С-мевалоновой кислоты?