Метаболизм азота и фосфора

В этом и следующем разделе рассматриваются процессы ка­таболизма. В большинстве живых клеток они протекают одина­ково, поэтому трудно ожидать каких-либо значительных отли­чий, которые могли бы стать основой избирательного действия токсических агентов.

Рис. 4.3. Выделение азота (эмбрион цыпленка). Максимальное выделение азо­та в виде: аммиака на 4-й день после оплодотворения, мочевины — на 9-й день, мочевой кислоты — на 11-й день.

При метаболизме азота, в отличие от метаболизма жиров и углеводов, получается широкий набор конечных продуктов, от аммиака до алкалоидов. Наиболее примечательно то, что даже у одного вида в зависимости от стадии развития конечные про­дукты метаболизма могут быть разными. Куриный зародыш в яйце за несколько дней проходит ряд стадий развития (рис. 4.3), последовательно выделяя аммиак, мочевину и моче­вую Кислоту, что предположительно соответствует метаболизму рыб, лягушек и птиц. Эта последовательность объясняет, поче­му для борьбы с паразитом на разных стадиях его развития требуются различные избирательно токсичные агенты. Напри­мер, половую форму возбудителя злокачественной трехдневной малярии уничтожают только 8-аминохолины, например прима­хин (3.36), в то время как для уничтожения неполовых форм, также присутствующих в эритроцитах человека, необходимы препараты другой структуры: акрихин (10.30) и хингамин (10.31).

Примечательная особенность бактерий — то, что в их клеточ­ной стенке встречаются необычные аминокислоты (разд. 5.3) и осуществляются необычные пути биосинтеза обычных амино­кислот. Так, у растений и бактерий лизин образуется в резуль­тате декарбоксилирования диаминопимелиновой кислоты, а гри­бы и млекопитающие синтезируют его из 2-аминоадипиновой кислоты [Vogel, 1959].

У бактерий и растений ароматические аминокислоты фени­лаланин и триптофан образуются из шикимовой кислоты (4.54) (3,4,5-трйгидроксициклогекс-1-ен-1-карбоновой кислоты). Мле­копитающие не способны синтезировать бензольное кольцо и поэтому вынуждены получать эти две аминокислоты с пищей [Gibson, 1964]. Из шикимовой кислоты растения вырабатывают галлотанины, а насекомые — протокатеховую (3,4-диоксибензой- ную) кислоту, окрашивающую белок наружного покрова.

Так как шикимовая кислота не участвует в метаболизме млекопитающих, ее биосинтез и метаболизм являются прекрас­ными мишенями для избирательно токсичных агентов. У бакте­рий шикимовая кислота образуется при циклизации углевода 7-фосфат-3-дезокси-2-оксо-О-арабиногептулозоновой кислоты, в свою очередь образующегося при конденсации эритрозо-4-фос- фата и фосфоенолпировиноградной кислоты. Шикимовая кисло­та превращается в хоризмовую кислоту (4.55), енолпируват транс-3,4-дигидроциклогекса-1,5-диен-1-карбоновой кислоты. Эта кислота расположена на развилке метаболических путей: один путь ведет к префеновой кислоте и дальше к фенилаланину и тирозину, другой — к антраниловой кислоте и к триптофану, а третий — к убихинону, витамину К и через пара-аминобензой- ную кислоту к фолиевой кислоте.

Активный гербицид глифосат (4.56) блокирует биосинтез хоризмовой кислоты; ведется поиск других веществ, ингибирую­щих синтез шикимовой, префеновой и хоризмовой кислот.

Для переноса и накопления энергии все многоклеточные ор­ганизмы используют аденозинтрифосфат (АТФ), однако некото­рые бактерии и протозоа, например Rhodospirillum rubrum, Proprionibacterium shermanii, Entamoeba hystolitica, используют для этих целей неорганический пирофосфат. Кроме АТФ, в энер­гетическом метаболизме клеток участвуют и фосфагены: креа- тинфосфат, единственный фосфаген позвоночных, крайне редко встречается у беспозвоночных, и аргининфосфат, фосфаген бес­позвоночных. Некоторые виды беспозвоночных содержат оба фосфагена. В пределах каждого типа организмов существуют различия в распределении обоих фосфагенов, часто между близ­кими видами, и, более того, между различными тканями одного и того же организма [Florkin, Mason, 1960]. Очень редко, лишь у некоторых видов беспозвоночных, встречаются такие фосфаге­ны, как фосфогуанидинуксусная кислота, фосфогуанидинтаурин и ломбрицин (см. выше).