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
Ацилфосфаты

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

В ацилфосфатах как ацильный, так и фосфатный остатки обладают высоким потенциалом переноса группы. Следовательно, ацилфосфаты могут выполнять роль промежуточных метаболитов, при помощи которых потенциал переноса групп молекулы АТР передается другим молекулам и используется для выполнения химической работы.

Типичным примером сопряжения процесса гидролиза АТР с реакцией синтеза, включающей образование ацилфосфата, служит синтез ацетил-СоА (см. также гл. 8, разд. Б):

Поскольку ацетильная группа в продукте этой реакции также характеризуется высоким потенциалом переноса группы, ∆G' для данной реакции имеет высокое положительное значение, и, следовательно, спонтанного образования ацетил-СоА происходить не будет.

В то же время сумма изменений свободных энергий для реакции (7-27) и реакции гидролиза АТР (7-28) равна приблизительно нулю (0,6 кДж/моль):

Сопряжение этих двух реакций может быть достигнуто действием специального механизма, при котором на первой стадии [стадия а в уравнении (7-29)] кислородный атом нуклеофильной карбоксильной группы атакует атом P_y молекулы АТР с образованием ацетилфосфата, а на второй стадии (стадия б) происходит атака углеродного атома ацетилфосфата атомом серы —SH-группы кофермента А с замещением Pi, который является хорошей уходящей группой. Хотя величина ∆G' для стадии а достаточно высока (это означает, что ацетилфосфат будет продуцироваться в относительно низкой концентрации до тех пор, пока отношение [ATP]/[ADP] не станет высоким), в состоянии равновесия стадия б будет сдвинута в сторону образования продуктов реакции.

Две реакции уравнения (7-29) катализируются соответственно ацетаткиназой и S-ацетилтраисферазой. Эта последовательность реакций представляет собой очень важный первый этап в использовании ацетата, необходимого для роста бактерий. У некоторых бактерий эта последовательность используется в обратном направлении для генерирования

АТР в реакциях брожения. В то же время в большинстве эукариотических клеток ацетил-СоА синтезируется из ацетата путем сопряжения синтеза ацетил-СоА с расщеплением АТР до АМР и Р_і. Обе стадии уравнения (7-30) катализируются одним и тем же ферментом — ацетат-тиокиназой.

Эта последовательность реакций тождественна последовательности реакций (7-29) с той лишь разницей, что начальное замещение происходит у атома Р_а молекулы АТР, приводя к образованию ацетиладенилата. Это промежуточное соединение остается тесно связанным с ферментом до тех пор, пока не произойдет вторая стадия этой последовательности реакций. Было показано, что ¹⁸0 молекулы ацетата [в уравнении (7-30) обозначен звездочкой] попадает в фосфатную группу АМР в соответствии с предложенным механизмом.