Молекулярная биология клетки - Уилсон Дж.
ISBN 5-03-001999-5
Скачать (прямая ссылка):
промежуточных продуктов (интермедиатов), благодаря чему огромное
количество свободной энергии, освобождающейся при окислении, дробится на
небольшие порции.
7-3 В 1904 г. Франц Кноп впервые успешно применил меченые соединения для
изучения путей метаболизма. Он добавлял в корм собакам жирные кислоты,
меченные терминальным бензольным кольцом, и анализировал выделение
производных бензола с мочой. Всякий раз, когда жирная кислота содержала
четное число атомов углерода, выделялась фенилуксусная кислота (рис. 7-1,
А). Если в молекуле жирной кислоты было нечетное число атомов углерода,
то выделялась бензойная кислота (рис. 7-1, Б). (В действительности в
обоих экспериментах выделяемые соединения были этерифицированы сахаром,
что повышало их растворимость, не влияя на метаболизм жирных кислот.)
На основании своих опытов Кноп сделал вывод, что окисление
жирных кислот до С02 и Н20 включает отщепление двууглеродных фрагментов
от карбоксильного конца углеводородной цепи. Можете ли вы объяснить,
почему Кноп сделал вывод о том, что отделялись двууглеродные фрагменты, а
не фрагменты с другим числом атомов С, и что отщепление происходило с
карбоксильного конца, а не с противоположного?
7-4 В 1937 г. Ханс Кребс объяснил функционирование цикла лимонной
Преобразование энергии: митохондрии и хлоропласты 73
Рис. 7-1. Добавляемые в корм и выделяемые соединения в случаях четного
(А) и нечетного (Б) числа атомов углерода в цепи жирной кислоты (задача
7-3).
Добавляемое // \\
А "ППМ (• ---
соединение
U у- сн2- сн2 - сн2- си2 - сн2 -сн2 - сн2 - с;
г
Цепь из 8 атомов углерода
Выделяемое //
соединение
Н2-С
/Г
Фенилуксусная кислота
Добавляемое /у \ /Р
ft КППМ </ у-СН2-СН2 -сн2-сн2-сн2-сн2 -с
Цепь из 7 атомов углерода О"
в корм соединение \_________/
Выделяемое
соединение
ОС
Бензойная кислота
кислоты, подробно изучив окисление углеродсодержащих веществ в
препаратах измельченных летательных мышц голубя. (В таких препаратах
содержится много митохондрий, однако в то время функция последних была
еще неизвестна.) Поглощение 02 и выделение СО 2 Кребс определял с помощью
манометра, который позволял следить за изменениями объема газовой фазы в
замкнутой системе при постоянных давлении и температуре. Для определения
концентраций ключевых метаболитов были использованы стандартные
химические методы (радиоизотопных методов тогда еще не существовало).
В одной серии опытов Кребс измерял скорость поглощения 02 при
окислении эндогенных углеводов в присутствии или в отсутствие цитрата.
Как видно из табл. 7-1, добавление небольших количеств цитрата приводило
к значительному увеличению поглощения кислорода. До этого Сент-Дьерди
(1925 г.), а также Стар и Бауман (1936 г.) показали, что фумарат,
оксалоацетат и сукцинат тоже стимулируют дыхание в экстрактах грудных
мышц голубя.
Таблица 7-1. Дыхание в препарате измельченной грудной мышцы голубя в
присутствии и в отсутствие цитрата (задача 7-4)
Время, мин Потребление кислорода, ммоль
В отсутствие 3 ммоль цитрата Разность
цитрата
30 29 31 2
60 47 68 21
90 51 87 36
150 53 93 40
Когда к измельченным мышцам добавляли метаболические яды,
например арсенит или малонат (механизмы действия которых не были еще
известны), получаемые результаты зависели от вида яда. В присутствии
арсенита 5,5 ммоль цитрата превращались в почти 5,5 ммоль а-
кетоглутарата. В присутствии малоната происходило эквивалентное
превращение цитрата в сукцинат.
74 Глава 7
В последнем случае потребление 02 составляло приблизительно 5 ммоль
кислорода сверх фонового поглощения (в отсутствие цитрата), что вдвое
превышало потребление кислорода в присутствии арсенита.
И наконец, Кребс показал, что измельченные мышцы действительно
синтезировали лимонную кислоту, если была добавлена щавелевоуксусная
кислота и в среде полностью отсутствовал кислород. Ни одно другое
промежуточное соединение этого цикла не обеспечивало истинного синтеза
лимонной кислоты в отсутст- ри вие кислорода.
ГЛ1
A. Если бы лимонная кислота (С6Н807) полностью окислялась до (за С02 и
Н20, то сколько молекул 02 на молекулу кислоты понадобилось бы для этого?
О чем говорят результаты опытов (табл. 7-1), привлекшие внимание Кребса?
Б. Почему в присутствии арсенита и малоната потребление кислорода было
таким низким? Если бы лимонная кислота окислялась до а-кетоглутаровой
кислоты (С5Н605), то сколько кислорода требовалось бы в расчете на один
моль лимонной кислоты? Если бы она окислялась до янтарной кислоты, то
