|
Химия углеродов - Кочетков Н.К.Скачать (прямая ссылка):  ТЕМНОВАЯ ФАЗА ФОТОСИНТЕЗА1.5S-57 Механизм превращения углекислого газа в производные моносахаридов в зеленых растениях был выяснен в основном работами Кальвина в 1948—1957 гг. Основным методом при этих исследованиях была кратковременная (до 2 сек) инкубация зеленой водоросли (Chlorella pyrenoido-sa) в присутствии 14С02, экстракция горячим спиртом и анализ экстракта методом бумажной хроматографии с контролем радиоактивности получае- * Такие организмы известны под названием автотрофных, в отличие от гетеротрофных организмов, которые должны получать органические вещества с пищей. сн2оро3н2 хш / — фос^орнбулокииаза; 2 -— карбоксидисмутаза; 3 — фосфоглицерат-кииаза; 4 — глицеральде-гидфос4вт-дегидрогеиаза; 5 — трнозофосфат-изомераза; 6, 9 — альдолаза; 7, 10 — гексозодифос-фатаза; 8, 11 — траискетолаза; 12 — рибулозофосфат-эпиыераза; 13 — рибозофосфаг-изомераза. III—?>-фруктозо-6-фосфат; IV—С-фруктозо-1,6-дифосфат; V — 3-фосфоглицериновый альдегид; VI — диокси-ацетонфосфат; VII — ЬЗ-дифосфогличерииовая кислота; VIII—3-фосфоглицериновая кислота; XIII—С-рибуло-зо-5-фосфат; XIV — 0-рибозо-5-фосфат; XV — ?)-ксилулозо-5-фосфат; XVI — 0-седогепгулозо-7-фосфат; XVII—?>-эритрозо-4-фосфат; XXXVI—?>-рибулозо-1,5-дифосфат; XXXVI 1—0-седогептулозо1,7-дифосфат. БИОСИНТЕЗ МОНОСАХАРИДОВ ИЗ ДВУОКИСИ УГЛЕРОДА 381 мых веществ. Изучение кинетики включения радиоактивного углерода позволило получить представление о последовательности реакций, происходящих в темновой фазе фотосинтеза. Это представление было подтверждено выделением ферментов, катализирующих отдельные стадии процесса. Современные данные о последовательности реакций темновой фазы фотосинтеза приведены на схеме 3; этот процесс известен также под названиями цикл Кальвина или восстановительный пентозофосфатный цикл. Ключевой стадией процесса является фиксация СОа. Необходимый для этой реакции субстрат — рибулозо-1,5-дифосфат XXXVI — образуется фосфорилированием рибулозо-5-фосфата под действием АТФ. Взаимодействие с СОа катализируется ферментом карбоксидисмутазой: реакция приводит к образованию 2 моль 3-фосфоглицериновой кислоты VIII. Предполагают, что в качестве промежуточного продукта образуется дифос-фат 2-карбокси-З-кетопентита (XXXVIII), который расщепляется далее на две молекулы кислоты VIII (ср. кислотное расщепление Р-кетоэфиров). Механизм реакции можно представить как нуклеофильную атаку ендиола рибулозо-1,5-дифосфата на карбонильную группу двуокиси углерода68- 69. CH2OP03H2 CH2ppo3H2 р. сн2ОР03нг сн2оро3н2 со но4 j сф>Н~е Ho-c-r-c-i?" . но-с=с-°-нТ;в 4-ОН Bi'HO-^-C о=с f JQH * ^ с * ссу но—с -г с;—v ,. НП-Г = •+НП-1-с n=r {3 s* — он -|-он . " --он снгОР03н2 сн2оро3н2 сн2оро3нг xxxvi* xxxviii о=с—он •j— он сн2оро3н2 VIII З-Фосфоглицериновая кислота VIII превращается во фруктозо-6-фосфат III (см. стр. 380) последовательностью реакций, обратных реакциям, наблюдаемым при распаде моносахаридов по пути Змбдена — Мейергофа — Парнаса. Это видно из сравнения реакций 3—7 схемы 3 и реакций 9—5 схемы 1 (см. стр. 367). Восстановление 1,3-дифосфоглице-риновой кислоты VII до 3-фосфоглицеринового альдегида V происходит в хлоропластах под действием НАДФ-Н2. З-Фосфоглицериновый альдегид и продукт его изомеризации •— диоксиацетонфосфат VI вступают в альдольную конденсацию; ферментативная реакция протекает стереоспе-цифически: два вновь образующихся асимметрических центра имеют D-шрео-конфигурацию. Наконец, фруктозо-1,6-дифосфат IV (продукт конденсации) дефосфорилируется под действием специфической фосфата-зы до фруктозо-6-фосфата III. Таким образом, суммарным итогом первых стадий цикла Кальвина (реакции /—7) является превращение рибулозо-5-фосфата во фруктозо-6-фосфат, причем этот процесс сопровождается распадом двух молекул АТФ и окислением двух молекул НАДФ-Н2: С5Н905Р03Н2 + С02 + 2НАДФ-Н2 +2АТФ -» -> СвН11ОвР03Н2 + 2НАДФ + 2АДФ + 2Н3Р04 (Ж) Для замыкания цикла Кальвина необходим ресинтез шести молекул рибулозо-5-фосфата из пяти молекул фруктозо-6-фосфата; эти процессы протекают во многом аналогично реакциям окислительного пентозофос- 382 Гл. із. Основные сведения по биохимии моносахаридов фатного цикла. Транскетолазная конденсация фруктозо-6-фосфата III с 3-фосфоглицериновым альдегидом V приводит к ксилулозо-5-фосфату XV и эритрозо-4-фосфату XVII (см. схему на стр. 371). Наращивание углеродной цепи эритрозо-4-фосфата до гептозы происходит в цикле Кальвина не путем трансальдолазной конденсации, как в окислительном пентозо-фосфатном цикле, а путем альдольной конденсации соединения XVII с диоксиацетонфосфатом VI. Продукт реакции—седогептулозо-1,7-ди-фосфат XXXVII — дефосфорилируется затем до седогептулозо-7-фосфа-та XVI. Дальнейшее превращение XVI в рибулозо-5-фосфат XIII протекает по реакциям, обратным реакциям окислительного пентозофосфатно-го цикла, как это видно из сравнения реакций 11—13 схемы 3 с реакциями б—4 окислительного пентозофосфатного цикла. В результате всех этих реакций (реакции 8—13 цикла Кальвина) из одной молекулы фруктозо-6-фосфата и трех молекул триозофосфатов образуются три молекулы рибу-лозо-5-фосфата, что соответствует стехиометрическому уравнению:
Авторские права © 2011 BooksOnChemistry. Все права защищены. |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
