Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 2 - Д. Мецлер 1980
Типы реакций, катализируемых ферментами
Реакции множественного замещения и сопряжение реакций расщепления АТР с эндергоническими процессами
Перенос фосфатной, пирофосфатной и аденилатной групп от АТР
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 нуклеофильное замещение у атома фосфора с последующим замещением у атома углерода.
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 (Ру) с замещением ADP или у внутреннего
атома фосфора (Ра) с замещением неорганического пирофосфата. В первом случае образуется
а в последнем — Y-аденилил (часто используется более короткое, нерекомендованное название—Y-аденил). Гораздо реже замещение происходит у среднего атома фосфора (Pß) 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 Н2О, 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.
РИС. 7-7. Четыре пути расщепления ATP.