- •9.1. Синтез глицеролфосфата и жирных кислот.
- •Синтез жирных кислот
- •9.2. Синтез ацилглицеринов и фосфолипидов.
- •9.3. Распад жиров и фосфолипидов.
- •От образовавшегося b-оксиацил-КоА-производного жирной кислоты отщепляется водород. Эту реакцию катализирует фермент 3-оксоацил-КоА-дегидрогеназа (1.1.1.35), имеющий в активном центре кофермент над:
- •9.4. Превращение жирных кислот в углеводы.
- •9.5. Синтез и превращения других липидов
- •Вопросы для повторения:
- •10.1. Синтез аминокислот.
- •10. 2. Превращения и распад аминокислот.
- •10.3. Связывание избыточного аммиака в растениях.
- •Синтез мочевины
- •10.4. Усвоение растениями азота мочевины при некорневых подкормках.
- •10.5. Восстановление нитратного азота в растениях.
- •10.6. Биохимические процессы симбиотической азотфиксации.
- •10.7. Строение и функции нуклеиновых кислот.
- •Нуклеотидный состав днк и рнк
- •Генетическая роль и строение днк
- •13. Содержание и соотношение азотистых оснований
- •Виды рнк и их строение
- •10.8. Генетический код.
- •10.9. Синтез днк.
- •10.10. Cинтез рнк.
- •10.11. Синтез белков и нуклеотидов.
- •Синтез нуклеотидов
- •10.12. Процессы распада нуклеиновых кислот, нуклеотидов и белков.
- •Распад белков.
- •Лекция 9. Биохимические основы качества растительной продукции.
- •11.1. Фенольные соединения.
- •Полимерные фенольные соединения
- •Меланины
- •11.2. Терпеноидные соединенияи эфирные масла.
- •11.3. Алкалоиды и гликозиды сельскохозяйственных растений.
- •Модульная единица 12. Биохимические основы формирования качества растительной продукции.
- •12.1. Биохимические основы формирования качества растительной продукции.
- •Зерновые злаковые культуры
- •15. Фракционный состав белков зерна злаковых культур
- •17. Действие азотных удобрений на урожайность
- •Зернобобовые культуры.
- •18. Содержание незаменимых аминокислот в белках зерна
- •19. Влияние удобрений на урожайность и качество зерна сои
- •Масличные культуры
- •22. Действие удобрений на урожайность и качество семян подсолнечника
- •Картофель
- •23. Влияние различных форм калийных удобрений на урожай
- •Корнеплоды
- •24. Влияние удобрений на содержание сахаров в корнеплодах
- •Кормовые травы
- •Овощные культуры
- •Плодово-ягодные культуры
10.1. Синтез аминокислот.
В растительном организме аминокислоты являются первичными азотистыми веществами, которые синтезируются из минеральных форм азота, поступающих главным образом из почвы в виде катионов аммония и нитратов. Другие азотистые вещества образуются в результате превращения аминокислот или с их непосредственным участием. В связи с тем, что в процессе синтеза в аминокислоты включается аммонийная форма азота, нитраты в растительных клетках подвергаются восстановлению, под действием соответствующих ферментных систем.
Акцепторами аммонийного азота при первичном синтезе аминокислот служат кетокислоты, которые являются продуктами реакций дыхания – пировиноградная , щавелевоуксусная, a-кетоглутаровая. Образование аминокислот из кетокислот и аммонийной формы азота называют восстановительным аминированием. Эти реакции катализируют ферменты –дегидрогеназы, у которых роль коферментов выполняют восстановленные динуклеотиды НАД×Н или НАДФ×Н.
Восстановительное аминирование кетокислот проходит в две стадии. Вначале кетокислота реагирует с аммиаком, образуя иминокислоту. На следующем этапе дегидрогеназа восстанавливает иминокислоту в аминокислоту. Схематически указанные реакции можно представить в виде следующих уравнений:
R–С–СООН + NН3 ¾® R–С–СООН + Н2О
|| ||
О NН
кетокислота иминокислота
R–С–СООН + НАД×Н + Н+ ¾® R–СН–СООН + НАД+
|| |
NH NH2
иминокислота аминокислота
В растениях найдены дегидрогеназы, катализирующие восстановительное аминирование пировиноградной, щавелевоуксусной, a-кето-глутаровой кислот. В ходе этих реакций осуществляется синтез аминокислот –a-аланина, аспарагиновой и глутаминовой кислот.
аланиндегидро-
СН3–С–СООН +NH3+ НАД×Н+Н+ ¾¾¾¾¾®СН3–СН–СООН + Н2О + НАД+
║ геназа |
О NН₂
пировиноградная
кислота a-аланин
СН2-СООН
аспартатдегид- СН2-СООН
| + NH3+ НАД×Н + Н+¾¾¾¾¾®| + Н2О
+ НАД+
СО-СООН
рогеназа CНNH2-CООН
щавелевоук-
аспарагиновая
сусная кислота
кислота
СН2-СООН
СН2-СООН
| глутаматдегид-
|
CН2+NH3+ НАД×Н
+ Н+¾¾¾¾¾®СН2+ Н2О + НАД+
| рогеназа
|
СО-СООН
CНNH2-CООН
a-кетоглутаро-
глутаминовая вая
кислота кислота
В растительных клетках наиболее высокую активность проявляет фермент глутаматдегидрогеназа (1.4.1.3), катализирующий синтез глутаминовой кислоты. Глутаматдегидрогеназа представляет собой тетра- или гексамерный белок с молекулярной массой 200-300 тыс. Она содержится в корнях и листьях растений. В клетках большая часть этого фермента локализована в митохондриях и хлоропластах. Глутаматдегидрогеназа митохондрий использует в качестве кофермента НАД, а хлоропластная глутаматдегидрогеназа – НАДФ.
Действие этого фермента обратимо и направленность реакции зависит от концентрации в физиологической среде НАД×Н и НАД+ или НАДФ∙Н и НАДФ⁺, а также от концентрации Н+. Реакции восстановительного аминирования более активно проходят при подкислении среды.
Наряду с глутаматдегидрогеназой синтез глутаминовой кислоты катализирует ещё один фермент - глутаматсинтаза (1.4.1.13). С участием этого фермента осуществляется восстановительное аминирование a-кетоглутаровой кислоты за счёт амидной группировки глутамина. Донорами электронов для фермента глутаматсинтазы в зелёных частях растений служат восстановленные молекулы ферредоксина, а в корнях – восстановленные динуклеотиды НАДФ×Н:
О
//
СН2-СООН
СН2-С-NН2СН2-СООН
| | |
CH2+CH2+ НАДФ×Н
+ Н+ → СH2+ НАДФ+
|
| |
СО-СООН
CHNH2-COOHCHNH2-COOH
a-кетоглутаро-
глутамин
глутаминовая вая
кислота кислота
Глутаматсинтаза – высокомолекулярный белок, содержащий в активном центре флавиновую и железо-серную группировки, более активен на свету.
О
//
СН2-СООН СН2-С-NН2
|
|
CH2+NH3+ATФ¾®CH2+
АДФ + Н3РО4| |
CHNH2-COOH CHNH2-COOH
глутаминовая кислота глутамин
|
Глутаминсинтетаза – олигомерный белок с молекулярной массой более 500 тыс., проявляет каталитическую активность в присутствии катионов Mg2+. При низкой концентрацииa-кетоглутаровой и глутаминовой кислот фермент переводится в неактивную форму в результате присоединения от АТФ остатка адениловой кислоты (АМФ) к одному из радикалов тирозина в молекуле фермента. Присоединение и удаление остатка адениловой кислоты катализируют специальные трансферазы. Глутаминсинтетаза локализована преимущественно в цитоплазме и меньшая её активность обнаруживается в хлоропластах.
Следует отметить, что дополнительный синтез глутаминовой кислоты с участием сопряжённой ферментной системы глутаминсинтетазы и глутаматсинтазы возможен только при наличии определённого уровня глутаматдегидрогеназой активности, осуществляющей первичное образование глутаминовой кислоты в результате восстановительного аминирования аммиаком a-кетоглутаровой кислоты.
У бактерий выяснен ещё один механизм образования одной из аминокислот (аспарагиновой) в результате присоединения аммиака к фумаровой кислоте, которая так же, как и указанные выше кетокислоты, является продуктом дыхательных реакций. Синтез аспарагиновой кислоты из фумаровой кислоты и аммиака катализирует фермент аспартатам-миаклиаза(4.3.1.1):
СН-СООН СН2-СООН
|| + NH3
D|
СН-СООН CHNH2-COOH
фумаровая аспарагиновая
кислота кислота
Первичные аминокислоты, образующиеся в ходе восстановительного аминирования кетокислот, становятся активными донорами аминогрупп для реакций переаминирования, катализируемых аминотрансферазами. Механизм реакций переаминирования уже рассмотрен ранее (стр 234-236). Наибольшую активность в качестве доноров аминных групп имеют глутаминовая и аспарагиновая кислоты, а также их амиды – глутамин и аспарагин.
Важнейшими акцепторами аминных групп в этих реакциях являются следующие кетокислоты: a-кетоглутаровая, щавелевоуксусная, пировиноградная, оксипировиноградная, глиоксиловая, фенилпировиноградная. В результате переаминирования могут синтезироватья глутаминовая и аспарагиновая кислоты,a-аланин, серин, глицин, фенилаланин и другие аминокислоты, имеющие кетоаналоги в растительных клетках.
Содержание свободных аминокислот в растительных тканях подвержено постоянным изменениям. Значительное их количество затрачивается на синтез белков, нуклеотидов, нуклеиновых кислот и других азотистых соединений. Другая часть аминокислот превращается в безазотистые вещества - углеводы, жиры, органические кислоты, фенольные соединения. Концентрация протеиногенных аминокислот существенно возрастает, когда инициируется распад белков.