Характеристика класса лигаз (синтетаз). Примеры действия ферментов этого класса

Класс ферментов, катализирующих присоединение друг к другу двух молекул, реакция сопряжена с расщеплением пирофосфатной связи в молекуле нуклеозидтрифосфата (НТФ) — обычно АТФ, реже гуанозин-или цитозинтрифосфата. Подклассы лигаз (их пять) сформированы по типам связей, которые образуются в результате реакции, а подподклассы — по типам субстратов.

К лигазам, катализирующим реакции, в к-рых образуются связи С—О, относятся аминоацил-тРНК-синтетазы, катализирующие ацилирование транспортных РНК соответствующими аминокислотами. Образование связи С—S катализируют ферменты, участвующие в синтезе ацильных производных кофермента А.

К ферментам, участвующим в образовании связи С—N, относятся амидсинтетазы (катализируют образование амидов из к-т и NH3 или аминов, напр. глутаминсинтетаза), пептидсинтетазы (катализируют образование пептидной связи, напр. L-глутамилцистеинсинтетаза), цикло-лигазы (катализируют образование гетероциклов, содержащих в кольце атом N, напр. фосфорибозиламиноимидазол — синтетаза) и некоторые другие.

Реакции, в результате которых образуется связь С—С, катализируют карбоксилирующие ферменты, содержащие в качестве кофактора биотин, напр. пируваткарбоксилаза.

Ряд лигаз (полидезоксирибонуклеотид-синтетаза) катализирует образование фосфодиэфирных связей в нуклеиновых кислотах. В сопряженной реакции гидролиз пирофосфатной связи может осуществляться между aи bили bи g-фосфатными группами:

В реакции X и Y — субстраты, НДФ и НМФ — соответственно нуклеозиддифосфат и нуклеозидмонофосфат, Ф и ПФ — соответственно фосфорная и пирофосфорная кислоты. Для Лигаз, у которых в сопряженной реакции АТФ гидролизуется до аденозинмонофосфата (АМФ) и пирофосфата, предложен механизм, согласно которому в качестве интермедиата образуется ацил-АМФ; в этом случае АТФ реагирует непосредственно с субстратом X или Y. Некоторые лигазы. (напр., L-глутамилцистеинсинтетаза) функционируют по механизму трехстадийного переноса, для которого характерно образование ковалентного промежут. производного фермента:

Е + АТФ: Е—Ф + АДФ;

Е—Ф + X: Е—X + Ф;

Е—X + У: X—У + Е.

Е — фермент, АДФ — аденозиндифосфат. Катализируемые лигазами реакции играют важную роль в биосинтезе и функционировании всех организмов.

Напишите формулу холестерола и его эфира со стеариновой кислотой. Общая схема биосинтеза холестерола, его биологическая роль в организме.

Все атомы углерода в структуре холестерина происходят из активной уксусной кислоты (Ацетил-КоА). Один из промежуточных продуктов — b-гидрокси-b-метилглутарил-КоА, кроме того, следует назвать сквален и ланостерин. Синтез холестерола происходит в цитоплазме клеток.

Сам процесс синтеза можно условно разделить на три этапа: 1 — образование мевалоната; 2 — образование сквалена: 3 — формирование структуры и завершающий этап синтеза холестерола.

Первый этап сходен с синтезом кетоновых тел, но происходит не в митохондриях, а в цитозоле. После образования b-гидрокси-b-метилглютарил-КоА (ГМГ-КоА) под действием фермента Гидроксиметилглютарил-КоА-редуктазы (мевалонатсинтетазы) ГМГ-КоА восстанавливается за счет двух молекул НАД*Н2 до мевалоновой кислоты.

Далее следует второй этап синтеза — образование сквалена (последний этап синтеза сквалена свойственен только животным клеткам, у растений вместо сквалена синтезируются каротины, структуры не из 30, а из 35 глеродных атомов).

На третьем этапе синтеза холестерина при участии молекулярного кислорода и восстановленного НАДФ (т.е. НАДФ*Н2) под действием ланостеринсинтетазы образуется циклическая структура, формируются кольца циклопентанпергидрофенантрена и таким образом синтезируется ланостерин — непосредственный предшественник холестерола.

Под влиянием ряда ферментов ланостерин теряет три углерода и трансформируется в холестерин.

Каким путем происходит обезвреживание вредных для организма веществ, образующихся при гниении белков в кишечнике? Напишите реакцию образования парного соединения из фенола и серной кислоты В процессе распада серосодержащих аминокислот (цистин, цистеин, метионин) в кишечнике образуются сероводород H2S и метил-меркаптан CH3SH. Диаминокислоты — орнитин и лизин — подвергаются процессу декарбоксилирования с образованием аминов — путресцина и кадаверина.

Из ароматических аминокислот: фенилаланин, тирозин и триптофан — при аналогичном бактериальном декарбоксилировании образуются соответствующие амины: фенилэтиламин, параоксифенилэтиламин (или тира-мин) и индолилэтиламин (триптамин). Кроме того, микробные ферменты кишечника вызывают постепенное разрушение боковых цепей циклических аминокислот, в частности тирозина и триптофана, с образованием ядовитых продуктов обмена — соответственно крезола и фенола, скатола и индола. После всасывания эти продукты через воротную вену попадают в печень, где подвергаются обезвреживанию путем химического связывания с серной или глюкуроновой кислотой с образованием нетоксичных, так называемых парных, кислот (например, фенолсерная кислота или ска-токсилсерная кислота). Последние выделяются с мочой. Механизм обезвреживания этих продуктов изучен детально. В печени содержатся специфические ферменты — арилсульфотрансфераза и УДФ-глюкоронилтран-сфераза, катализирующие соответственно перенос остатка серной кислоты из ее связанной формы — 3'-фосфоаденозин-5'-фосфосульфата (ФАФС) и остатка глюкуроновой кислоты также из ее связанной формы — уридил-дифосфоглюкуроновой кислоты (УДФГК) на любой из указанных продуктов.