2 . Рибулозомонофосфатный путь. Он представляет собой модифицированный вариант пентозофосфатного цикла. Ключевой реакцией является конденсация формальдегида с молекулой рибулозо-5-фосфата.

НСОН

Р ибулозо-5- Ф гексулозо – 6 – Ф

СО₂

Н АДФН фруктозо-6- Ф

НАДФ

G -фосфоглюконовая к-та глюкозо –6- Ф

НАДФН НАДФ

- гексулозофосфат синтетаза; - гексулозофосфатизомераза;

- глюкозофосфатизомераза; - глюкозо-6-фосфатдегидро-геназа; - фосфоглюконатдегидрогеназа.

Ключевой фермент специфичен к формальдегиду и D-рибулозо-5-фосфату; активируется ионами Mg²⁺ и Mn²⁺, ингибируется ионами Ni²⁺, Ca²⁺, Cu²⁺.

В целом энергетическая эффективность процесса составляет 27,3 г АСБ/моль АТФ.

В.2. Схема включения этанола и ацетата в метаболические процессы.

Дрожжи Saccharomyces cereviseae, Candida utilis, Hansenula anomala; уксуснокислые бактерии Acetobacter oxydans; A.aceti и др. способны ассимилировать этанол. Важной метаболической особенностью микроорганизмов, способных ассимилировать этанол, является наличие специфической митохондриальной алкогольдегидрогеназы, катализирующей окисление этанола в ацетальдегид. Последний под действием альдегиддегидрогеназы трансформируется в ацетил-КоА:

HS-KoA

С ₂Н₅ОН СН₃СНО СН₃СОSКоА в ЦТК

НАД НАДН НАД НАДН

А цетил-КоА может трансформироваться под действием фосфоацилтрансферазы и ацетилкиназы в уксусную кислоту:

Н₃РО₄ О₂ АДФ АТФ

С Н₃-СО-SКоА СН₃-СОО-Ф СН₃СООН

НS-КоА НАДН НАД

Активность алкогольдегидрогеназы регулируется СН₃СНО и СН₃СООН по механизму «обратной связи».

Биохимическое значение данных реакций заключается в том, что в условиях дефицита кислорода клетки могут снизить потребность в молекулярном кислороде за счет экскреции ацетата в питательную среду. При этом, затрачивая 1 моль О₂ на 1 моль этанола, клетка продуцирует 5 моль АТФ.

Д анная ферментная система участвует в биохимических реакциях ассимиляции уксусной кислоты:

АТФ АДФ НS-KoA

С Н₃-СООН СН₃СООФ СН₃СО-SkoA

H₃PO₄

В.3. Схема β- и α-окисления жирных кислот.

Наиболее распространенным механизмом ассимиляции жирных кислот микроорганизмами является β-окисление, заключающееся в последовательном отщеплении двух углеродных атомов.

На первой стадии осуществляется образование ацетилКоА-производных жирных кислот, катализируемое тиокиназами жирных кислот. Выделены три группы специфичных тиокиназ, активирующих ацилирование:

• короткоцепочных кислот (уксусной, пропионовой, акриловой);

• среднецепочных кислот С₄ – С₁₂;

• длинноцепочных С₁₂ – С₂₂, в отдельных случаях и более 22 углеродных атомов.

АТФ КоА-SH АМФ R

R-COOH O=C-S-KoA + 2H₃PO₄

Следующим этапом является дегидрирование с образованием КоА-эфира ненасыщенной кислоты, протекающее под действием ФАД-содержащих ацил-КоА-дегидрогеназ (выделено 4 дегидрогеназы, специфичные к жирным кислотам с различной длиной углеродной цепи):

С Н₃-(СН₂)_n-СН₂-СН₂-СО-SКоА + Е-ФАД СН₃-(СН₂)_n-СН=СН-СО-SКоА + Е-ФАДН₂

Флавопротеин передает электроны в дыхательную цепь. Далее происходит гидратация под действием еноил-гидротазы и дегидрирование, катализируемое НАД-зависимой 3-оксиацил-КоА-дегидрогеназой:

ОН

С Н₃-(СН₂)_n-СН=СН-СО-SКоА + Н₂О СН₃-(СН₂)_n-СН – СН₂-СО-SКоА

Н АД НАДН О

СН₃-(СН₂)_n-С – СН₂-СО-SКоА

Последняя стадия катализируется 3-кетоацил тиолазой:

O КоА-SH

С Н₃-(СН₂)_n-С–СН₂-СО-SКоА СН₃-СО-SКоА+СН₃-(СН₂)_n-CO-SKoA

После включения ацетильного радикала в ЦТК КоА освобождается и может выполнять каталитические функции.

Механизм окисления жирных ненасыщенных кислот аналогичен. Проблема заключается в том, что двойные связи природных ненасыщенных кислот имеют цис-конфигурацию, в отличии от промежуточных продуктов β-окисления, имеющих транс-конфигурацию. Кроме того, последовательное укорачивание цепи часто приводит к образованию двойной связи в положении 3-4, гидратацию которой еноил-гидратаза не может осуществлять. В этом случае осуществляется реакция перемещения двойной связи от 3-го ко 2-му атому углерода, сопряженная с изменением конфигурации двойной связи. Реакцию катализирует 3,4-цис-2,3-транс-еноил-КоА-изомераза. Полиненасыщенные жирные кислоты односременно подвергаются гидрированию под действием данного фермента.

Высокомолекулярные жирные кислоты (С₁₄-С₁₈) у некоторых микроорганизмов могут подвергаться α-окислению, заключающемуся в последовательном декарбоксилировании кислоты с образованием альдегида:

НАД Н₂О СО₂ НАДН

С Н₃ –(СН₂)_n –COOH СН₃ –(СН₂)_n-1 С=О

Н

Альдегид под действием НАД-зависимой дегидрогеназы окисляется с образованием соответствующей кислоты.

Биологическая роль процесса заключается в образовании жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов, являющихся исходными продуктами многих анаболических реакций.