Слесарев В.И. - Химия. Основы химии живого. 2000 (учебник для вузов)

портной цепи (ЭТЦ) и синтеза АТФ, расположен на внутренней мембране митохондрий. Все указанные ансамбли ферментов со­ пряжены друг с другом не только за счет единой мембраны, но и благодаря тому, что возникающие продукты одного ансамбля необходимы для деятельности других.

Заключительный этап окисления ацетильного фрагмента ацетилкофермента А до СО2 и Н2О начинается с конденсации ацетилкофермента А с оксалоацетатом, т. е. анионом щавелево­ уксусной кислоты (рис. 19.2). Участвующие в цикле ди- и трикарбоновые кислоты в митохондриях находятся в виде анионов (pH = 6 -г- 7), поэтому все реакции цикла Кребса даны для ани­ онных форм.

I стадия является реакцией нуклеофильного присоединения (А^) ацетилкофермента А по двойной связи карбонильной группы оксалоацетата, сопровождаемой окислительно-восстановительной дисмутацией, на что указывает изменение степеней окисления углеродных атомов. Образующийся цитрилкофермент А легко гидролизуется до цитрата (аниона лимонной кислоты) и кофермента А:

~ООСч Х Н 2С О (Г

н2с>

х ,

НО» CH2COSKOA

-ООСч ^СНгСОО

+ H SK oA

НО/ V СН2СОО

кофермент А

II стадия заключается в изомеризации цитрата в изоцитрат, которая осуществляется за счет двух последовательных реак­ ций: дегидратации исходного цитрата и гидратации образующе­ гося промежуточного продукта:

изоцитрат

Ша стадия - дегидрирование (окисление) изоцитрата дегид­ рогеназой с окисленной формой кофермента НАД+ с образова­ нием оксалосукцината:

t 506

+НАД(Н) + Н+

вЭТЦ для образования трех молекул АТФ

Шб стадия - декарбоксилирование оксалоацетата в 2 оксоглутарат в результате внутримолекулярной дисмутации:

рования, происходящей под действием двух коферментов: НАД+ (окислитель) и HSKoA - и сопровождаемой межмолеку­ лярной дисмутацией. На этом заканчивается этап окисления ацетильного остатка ацетилкофермента до СО2 и Н2О:

+3

"ООС(СН2)2— С; с о о - + НАД4" + HSKoA

нЧГ

О|в-ли1 |ок-ль]

2-оксоглутарат

V стадия заключается в гидролизе сукцинилкофермента Это - экзэргоническая реакция, с которой сопряжен синтез од­ ной молекулы АТФ:

фумарат дегидрогеназой с окисленной формой кофермента ФАД, сопровождаемой межмолекулярной дисмутацией:

507

VII стадия заключается в стереоспецифическом присоедин нии молекулы воды по кратной межуглеродной связи с образо­ ванием исключительно L-малата (аниона L-оксиянтарной ки­ слоты). Эта реакция сопровождается внутримолекулярной дисмутацией:

ей, приводит к регенерации оксалоацетата за счет дегидрирова­ ния L-малата дегидрогеназой и окисленной формой кофермента НАД+:

н

Образовавшийся оксалоацетат опять вступает в реакцию (I стадия) с новой молекулой ацетилкофермента А. Таким обра­ зом, из 11 реакций цикла Кребса девять сопровождаются окис­ лительно-восстановительной дисмутацией за счет углеродных ато­ мов, причем пять имеют межмолекулярный, а четыре - внут­ римолекулярный характер.

Кратко и наглядно схема превращения ацетилкофермента А

иоксалоацетата в цикле Кребса представлена на рис. 19.2.

Врезультате реакций одного цикла Кребса образуется 12 мо­ лекул АТФ, из них одна молекула синтезируется в результате экзэргонической реакции стадии V, а остальные - за счет окис­ ления образовавшихся трех молекул НАД(Н) и одной молеку­ лы ФАД(2Н), которое протекает в электронотранспортной це­ пи. Всего за счет полного окисления одной молекулы стеари­ новой кислоты С17Н35СООН, включая реакции ее (3-окисления (разд. 19.4.2) и цикла Кребса, в митохондрии синтезируется 146 молекул АТФ , а пальмитиновой кислоты С15Н 31СООН - 129 молекул АТФ.

Работа ансамбля ферментов цикла Кребса чрезвычайно на­ дежна, так как не известны патологические состояния, связан­ ные с недостатком активности какого-либо из этих ферментов. Это указывает на важность реакций цикла Кребса для организ­ ма и хорошую их защищенность от внешних воздействий.

508

19.5. КИСЛОТЫ АРОМАТИЧЕСКОГО РЯДА И ИХ ПРОИЗВОДНЫЕ КАК ЛЕКАРСТВЕННЫЕ СРЕДСТВА

Среди многообразия фармакологических средств особое место занимают производные бензола, кислоты ароматического ряда. Прежде всего это производные салициловой (о-гидроксибензой- ной) кислоты, n-аминобензойной кислоты, п-аминобензолсульфо- кислоты и п-аминофенола.

Салицилаты, содержащиеся в листьях ивы, использовались врачами еще в древние времена как обезболивающие и ослабляю­ щие лихорадку соединения. Сама салициловая кислота оказыва­ ет жаропонижающее, антигрибковое, антиревматическое и бо­ леутоляющее действие. Однако как сильная кислота (рКа = 2,98) она раздражает слизистую желудка и поэтому внутрь применяет­ ся в виде производных: солей, эфиров или амидов.

509

Салициловая кислота образует производные по каждой функ­ циональной группе:

Наиболее широкое распространение в медицинской практике нашел аспирин, синтезированный еще в 1869 г., который менее токсичен, чем салицилат натрия. Ацетилсалициловая кислота в организме легко подвергается гидролизу с освобождением сали­ циловой кислоты. Метилсалицилат из-за раздражающего дейст­ вия используется наружно в виде мазей. Фенилсалицилат (салол) применяется как дезинфицирующее средство при кишечных за­ болеваниях, так как в кислой среде желудка не гидролизуется. Салициламид лучше переносится, чем другие салицилаты, и труднее гидролизуется.

Кроме перечисленных производных салициловой кислоты большое значение имеет натрий п-аминосалицилат (ПАСК) как противотуберкулезное средство.

0,23 нм^ 0,24 нм^

510

ПАСК является антагонистом п-аминобензойной кислоты, участвующей в биосинтезе фолиевой кислоты в микроорганизмах и необходимой им для нормальной жизнедеятельности. В орга­ низме человека фолиевая кислота (витамин Вс) не синтезиру­ ется. Ее молекула включает три структурных фрагмента: птеридиновый, л-аминобензойной кислоты и глутаминовой кислоты, причем обе функциональные группы л-аминобензойной кисло­ ты участвуют в образовании связей с двумя остальными компо­ нентами.

Особенно эффективными антиметаболитами* п-аминобензой- ной кислоты являются сульфамиды (сульфаниламиды), имею­ щие с ней структурное сходство:

Сульфамиды, попадая в микроорганизмы, конкурируют с п- аминобензойной кислотой и препятствуют ее взаимодействию с глутаминовой кислотой. Вследствие этого в микроорганизмах прекращается синтез фолиевой кислоты, что ведет к их гибели. Высокая избирательность действия, сульфамидов связана с тем, что они блокируют синтез важного для микроорганизмов мета­ болита и в то же время не влияют на организм человека, так как фолиевая кислота в нем не синтезируется, а поступает с питанием в готовом виде.

Эфиры л-аминобензойной кислоты (ПАБК) проявляют спо­ собность вызывать местную анестезию подобно кокаину. Осо­ бенно это выражено у этилового эфира ПАБК - анестезина и

* Антиметаболитами называют природные или синтетические со­ единения, близкие по строению метаболитам и вступающие с ними в конкурентные отношения.

511

Гпава 20

ЛИПИДЫ

После изучения этой главы вы должны знать:

-особенности строения и свойств жиров и масел, а также их реакции гидролиза, трансацилирования, присоединения и полиме­ ризации;

-особенности строения и состава восков;

-особенности строения и свойств фосфолипидов, сфинголипидов и гликолипидов;

-особенности строения и свойств стероидов, жирораствори­ мых витаминов и простагландинов.

Липидами называют большую и разнородную группу при­ родных соединений, объединяемых общим свойством - прак­ тической их нерастворимостью в воде и хорошей растворимо­ стью в органических растворителях. Липиды в зависимости от способности к гидролизу разделяют на омыляемые и неомы­ ляемые.

Омыляемые липиды подразделяют на простые и сложные. Простые липиды при гидролизе образуют два компонента: спирты и карбоновые кислоты. К простым омыляемым липидам отно­ сят жиры и воски. К сложным липидам относят фосфолипиды, сфинеолипиды и гликолипиды, которые при гидролизе образуют три и более компонента.

Неомыляемые липиды, выполняющие в организме роль низкомолекулярных биорегуляторов, включают стероиды, жи­ рорастворимые витамины и простагландины.

20.1. ЖИРЫ И в о с к и

Природные животные и растительные жиры представляют собой триацилглицерины, т. е. сложные эфиры глицерина и высших прямоцепочечных (жирных) карбоновых кислот общей формулы:

О

и

С Н 2 — О — С — R

О

II

С Н 2 — О — С — R "

Поскольку во всех природных жирах спирт один и тот же - глицерин, то наблюдаемые различия между жирами обусловлены исключительно строением их жирных кислот (табл. 20.1). В триацилглицеринах животного происхождения преобладают остатки насыщенных кислот, поэтому животные жиры, как правило, твер­ дые. Растительные жиры содержат в основном остатки ненасы­ щенных кислот, из-за чего они, как правило, жидкие, и их назы­ вают маслами. Число углеродных атомов в природных жирных кислотах колеблется от 4 до 22, но чаще встречаются кислоты с 16 или 18 углеродными атомами. Среди насыщенных кислот это пальмитиновая (С15Н31СООН) и стеариновая (С17Н35СООН) кисло­ ты (разд. 19.1), а ненасыщенные кислоты в основном представле­ ны олеиновой (С17Н33СООН), линолевой (С17Н31СООН) и линоленовой (С17Н29СООН) кислотами (разд. 19.3.4).

Таблица 20.1

Жирнокислотный состав и свойства природных жиров

514