Материал: Рогожин В.В., Рогожина Т.В. Биохимия сельскохозяйственной продукции

12.9. Биосинтез стероидов

Рис. 12.7. Процесс биосинтеза стероидов (1 — ацетил-КоА-ацетилтрансфера- за, 2 — 3-окси-3-метилглутарилсинтетаза, 3 — оксиметилглутарил-редуктаза, 4 — мевалонаткиназа, 5 — 5-фосфомевалонаткиназа, 6 — пирофосфомевало- нат-декарбоксилаза, 7 — изопентилдифосфатизомераза, 8 — диметилаллилтрансфераза, 9 — геранилтрансфераза, 10 — фарнезилтрансфераза, 11 — сква-

ленмонооксигеназа, 12 — 2,3-оксидоскваленланостеролциклаза)

На первом этапе синтеза стероидов при участии ацетил-КоА-ацетил- трансферазы (1) и 3-окси-3-метилглутарилсинтетазы (2) происходит последовательная конденсация трех молекул ацетил-SКоА с образованием ацетоацетил-SКоА и 3-окси-3-метилглутарил-SКоА. Последний при участии фермента оксиметилглутарилредуктазы (3) восстанавливается до мевалоновой кислоты. Эта ферментативная реакция является лимитирующей во всем процессе синтеза стероидов. В реакции восстановления расходуется две молекулы НАДФН2.

На втором этапе мевалоновая кислота фосфорилируется при участии киназ (4, 5), превращаясь в 5-пирофосфомевалоновую кислоту. Затем пирофосфомевалонатдекарбоксилаза (6) осуществляет два последовательных действия. Вначале катализирует реакции фосфорилирования 5-пирофосфомевалоната в 3-фосфо-5-пирофосфомевалонат, который на второй стадии подвергается декарбоксилированию и дефосфорили-

203

Глава 12. Метаболизм липидов

рованию, превращаясь в изопентилпирофосфат, и далее изомеризуется в диметилаллилпирофосфат при участии изопентилдифосфатизомеразы

(7). В следующей реакции изомеры конденсируются с высвобождением пирофосфорной кислоты, образуя геранилпирофосфат. Реакция катализируется диметилаллилтрансферазой (8). Затем геранилпирофосфат конденсируется с еще одной молекулой изопентилпирофосфата, превращаясь в фарнезилпирофосфат. Реакция протекает при участии геранилтрансферазы (9). Далее фарнезилтрансфераза (10) конденсирует две молекулы фарнезилпирофосфата в сквален, который окисляется кислородом до сквален-2,3-эпоксида при участии скваленмонооксигеназы (11). Сквален-2,3-эпоксид претерпевает внутримолекулярную циклизацию с образованием четырех конденсированных циклов в ланостерин; реакция протекает при участии 2,3-оксидоскваленланостеролциклазы (12).

Процесс циклизации сопровождается стереоспецифической миграцией двух метильных групп и гидрид-иона вдоль цепи сквалена. Превращение ланостерина в холестерин сопровождается удалением трех метильных групп в положении 4 и 14, насыщением двойной связи в боковой цепи и сдвигом двойной связи из положения 8–9 в положение 5–6.

CH3

H3C C O

H3C

HO

Прегненолон

В настоящее время в растениях обнаружены соединения стероидной природы, такие как холестерин, прегненолон, прогестерол и др. При этом прегненолон является промежуточным соединением, используемым как при биосинтезе ряда гормонов в организмах животных, так и при биосинтезе сердечных гликозидов в растениях.

204

12.10. Процесс превращения липидов в углеводы

12.10.ПРОЦЕСС ПРЕВРАЩЕНИЯ ЛИПИДОВ В УГЛЕВОДЫ

Активное превращение липидов в углеводы отмечается у большинства семян в процессе их набухания и прорастания (рис. 12.8). Причем ини-

205

Глава 12. Метаболизм липидов

циируется процесс липазами, которые содержатся в эндосперме семян. Максимум активности ферментов приходится на третий день прорастания семян и к седьмому дню основные продукты гидролиза триацилглицеринов (жирные кислоты и глицерин) активно поглощаются растущими семядолями. Превращение жирных кислот осуществляется при участии ферментов процесса β-окисления жирных кислот, конечным продуктом которых служат двухуглеродные фрагменты в виде ацетил-КоА. При этом ферментативные реакции протекают как в митохондриях, так и глиоксисомах растительных клеток.

При участии КоА жирные кислоты переносятся в глиоксисомы, а затем превращаются в ацетил-КоА при участии ферментов глиоксилатного цикла, продуктами которого являются сукцинат и глиоксилат. Сукцинат покидает глиоксисому, проникая в митохондрии, где при участии ферментов цикла трикарбоновых кислот окисляется до оксалоацетата. После выхода в цитозоль ферментами глюконеогенеза и гликолиза оксалоацетат последовательно превращается в фосфоенолпируват и затем в глюкозо-1-фосфат. В дальнейшем ферменты цитоплазмы (УДФ-глю- козопирофосфорилаза, сахарозофосфат-УДФ-глюкозилтрансфераза

ифосфатаза) из глюкозо-1-фосфата и фруктозо-6-фосфата синтезируют сахарозу, которая используется семенами растений для роста корней

ипобегов.

12.11. ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ

В растительном организме липиды выполняют разнообразные функции: 1) входят в состав мембран клеток и органелл (насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды, стероиды и др.); 2) обеспечивают энергетические потребности растительного организма за счет участия в реакциях окисления; 3) служат предшественниками молекул, обладающих регуляторным действием; 4) участвуют в формировании комплексов, в состав которых входят сложные белки (липопротеины)

инуклеиновые кислоты (нуклеопротеины); 5) накапливаются в плодах

исеменах растений, резервируясь в качестве пластического материала; 6) выполняют защитную функцию, располагаясь на поверхности листьев и плодов (воски); 7) хлорофилл и каротиноиды участвуют в процессе фотосинтеза; 8) ингибируют процессы перекисного окисления липидов, защищая клетки от действия свободных радикалов; 9) глицерин и жирные кислоты активно используются в синтетических процессах проростков; 10) выполняют роль индикаторов созревания плодов; 11) повышают адаптивные свойства растений к действию низких температур.

206