Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 3 - Д. Мецлер 1980
Метаболизм азотсодержащих соединений
Серин и глицин
Пути биосинтеза, берущие начало от серина
Серин образуется из 3-фосфоглицерата в результате довольно прямой последовательности реакций (путь а, рис. 14-12), включающей в себя дегидрирование, переаминирование и гидролиз под действием фосфатазы. Основной путь катаболизма серина в большинстве случаев, по-видимому, проходит через его дезаминирование с образованием пирувата (рис. 14-12, путь б); эта реакция уже обсуждалась в гл. 8 (разд. Д, 3). Существует и другой катаболический путь, включающий этап переаминирования с образованием оксипирувата, который, как это происходит в растениях (рис. 13-25), может быть восстановлен в D-глицерат и снова в 3-фосфоглицерат. О важной роли этого пути в организме человека свидетельствует редкий метаболический дефект — первичная гипероксалурия типа II, известная также как L-глицериновая ацидурия1) [67—69]. Предполагают, что биохимический дефект может состоять в потере способности к восстановлению оксипирувата в D-глицерат. При накоплении оксипирувата лактатдегидрогеназа восстанавливает его в L-глицериновую кислоту, экскретируемую с мочой в больших количествах (0,3—0,6 г/сут). Удивительно, что это нарушение сопровождается избыточным образованием оксалата из глиоксилата. По-видимому, это является косвенным следствием первичного нарушения в метаболизме оксипирувата. Существует предположение, что окисление глиоксилата под действием NAD+ сопряжено с восстановлением оксипирувата под действием NADH [67].
Как уже обсуждалось в разделах, указанных на рис. 14-12, из L-серина получаются многие соединения, в том числе сфингозин и фосфатиды. Его превращение в О-ацетил-L-cepин (рис. 14-12, стадия в) обусловливает образование цистеина в результате реакции ß-замещения.
Серин служит также основным источником глицина (стадия г) и одноуглеродных остатков, используемых для синтеза метальных и формильных групп. Основной путь образования глицина из серина [70] — это реакция, катализируемая сериноксиметилазой (стадия г, рис. 14-12); в меньшей степени превращение идет через образование фосфатидил-серина, фосфатидилхолина и свободного холина [уравнение (14-30)]. Вследствие ограниченной способности нашего организма к синтезу метальных групп холин во многих случаях должен обязательно поступать в организм с пищей, в связи с чем его причисляют к витаминам. Однако в присутствии достаточных количеств фолиевой кислоты и витамина В12 организм уже не испытывает абсолютной потребности в холине. Холин может быть использован непосредственно для превращения обратно в фосфатидилхолин (рис. 12-8), но его избыток может подвергаться дегидрированию в бетаин [уравнение (14-30)]. Последнее соединение, содержащее четвертичный атом азота, является одним из немногих метаболитов, которые, подобно метионину, могут поставлять метальные группы другим соединениям. Бетаин может также метилировать гомоцистеин с образованием метионина. Однако диметилглицин, образующийся из бетаина в ходе реакции трансметилирования, уже не является метилирующим агентом. Две его метальные группы отщепляются окислительным путем в виде молекул муравьиной кислоты с образованием глицина [уравнение (14-30)].
1) Гипероксалуриями называют группу тяжелых заболеваний, характеризующихся образованием в тканях кристаллов оксалата кальция; смерть наступает в возрасте менee 20 лет от нарушений функции почек.
РИС. 14-12. Метаболизм серина и глицина.
Третьим источником глицина служит реакция переаминирования аминокислот с глиоксилатом (стадия е, рис. 14-12). Вне зависимости от природы донора аминогруппы константа равновесия в реакции переаминирования в этом случае всегда в сильной степени благоприятствует образованию глицина.