Полная версия

Главная arrow Медицина arrow БИОХИМИЯ Часть 2.

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

25.2.1. Биосинтез гема

В настоящее время выяснены основные реакции образования тетрапир- ролов, являющихся непосредственными предшественниками гема и хлорофилла. С помощью меченых атомов было показано, что в синтезе гема в бесклеточных экстрактах эритроцитов птиц принимают участие два исходных реагента: аминокислота глицин и сукцинил-КоА (или активная форма янтарной кислоты) — промежуточный метаболит цикла трикарбоновых кислот. Источником четырех атомов азота и восьми атомов углерода тетрапиррольного кольца является глицин, остальные атомы углерода образуются из сукци- нил-КоА.

Последовательность химических реакций синтеза тетрапирролов в организме животных можно условно разделить на следующие стадии.

В первой стадии, протекающей в два этапа, сукцинил-КоА взаимодействует с глицином с образованием б-аминолевулиновой кислоты (б-АЛК):

Эту стадию катализирует пиридоксальфосфатзависимый фермент б-ами- нолевулинатсинтаза — регуляторный фермент синтеза тетрапирролов во всех живых организмах.

Во второй стадии имеет место межмолекулярная конденсация двух молекул 5-аминолевулиновой кислоты с образованием порфобилиногена (ПБГ), замещенного пиррола:

Фермент, катализирующий эту стадию, порфобилиногенсинтаза также является регуляторным ферментом, ингибируемым конечными продуктами синтеза.

Следующая стадия сводится к конденсации четырех монопиррольных молекул порфобилиногена с образованием тетрапиррольного комплекса прото- порфирина IX. являющегося непосредственным предшественником гема.

Превращение порфобилиногена в порфирин представляет сложный многостадийный процесс, многие детали которого еще не ясны (рис. 25.2). Как показано на рис. 25.2, под действием двух ферментов — уропорфириноген I- синтазы (УПГ I-синтаза) и уропорфириноген Ш-косинтазы (УПГ Ш-косин- таза) синтезируется специфический изомер циклического тетрапиррола, называемый уропорфириногеном III. После этого в результате химической модификации боковых радикалов, окислительно-восстановительных превращений образуются разные виды порфиринов. Следует отметить, что порфириногены бесцветны по сравнению с окрашенными порфиринами, так как у них нет сопряженной системы и они содержат шесть дополнительных атомов водорода.

Основные стадии синтеза гема из порфобилиногена

Рис. 25.2. Основные стадии синтеза гема из порфобилиногена

На заключительной стадии протопорфи- рин IX присоединяет молекулу железа при участии гемсинтетазы (или феррохелатазы) и образуется гем. Источником железа в этой реакции является белок ферритин, который депонирует железо; в наибольших количествах он откладывается в клетках костного мозга, печени, селезенки.

Ферритин — это крупный олигомерный белок, состоящий из 24 идентичных протомеров, молекулярная масса -450 kDa. Протомеры ферритина образуют сферическую структуру, внутри которой имеется полость.

Ионы железа через каналы в белковой «оболочке» проникают в полость, образуя «железное» ядро в молекуле ферритина. Избыток железа в ретикулоэндотелиальных клетках печени и селезенки может депонироваться в гемосидерине, который в отличие от ферритина является водонерастворимым железосодержащим комплексом. Часть железа, необходимого для синтеза гема, компенсируется его поступлением с пищей. Перенос железа с током крови к местам депонирования и использования осуществляется водорастворимым белком плазмы крови трансферрином. Он имеет два центра связывания железа, которое в комплексе с белками находится в трехвалентном состоянии, однако при переходе железа от одного белка к другому его валентность каждый раз меняется дважды: Fe3+, Fe2+ и опять Fe3+. В окислительно-восстановительных превращениях железа принимают участие, по-видимому, сами белки-переносчи- ки, а также медьсодержащий белок церулоплазмин, присутствующий в сыворотке крови (см. рис. 25.1). Полагают, что изменение валентности железа необходимо для его освобождения из соединения с одним белком и переноса на другой.

Следует обратить внимание, что реакции синтеза гема протекают как в цитозоле клетки, гак и в митохондриях. Так, аминолевулинсинтетаза находится в митохондриях, где и начинается синтез гема, синтез же порфобилиногена и вес последующие превращения до образования копропорфириногена III протекают в цитозоле клеток. Копропорфириноген III далее поступает в митохондрии, где и завершается синтез гема.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>