Организация материала на метаболической карте

Смысл систематизации на основе симметрии состоит в том, чтобы сделать последнюю очевидной. Скрытая в природе симметрия становится доступной для непосредственного восприятия, если ее удается выразить через симметрию геометрических форм. Поэтому задача систематизации биохимической информации в данном случае состоит в том, чтобы изобразить сеть реакций метаболизма в виде симметричных графических схем, одинаковые элементы которых отражали бы сходство частей ее структуры. В настоящей главе будет рассмотрена построенная по этому принципу метаболическая карта. Разделение в ней метаболической сети на схемы отвечает традиционному расчленению метаболизма в соответствии с основными классами соединений живой природы: обмен углеводов, обмен аминокислот и белков, обмен липидов, обмен нуклеиновых кислот и т.д. В основе схем лежат сетки реакций, полученные совмещением простых симметричных форм по общим соединениям и реакциям. Схемы строятся таким образом, чтобы подчеркнуть периодический характер структуры метаболической сети и сходство функционально аналогичных соединений. С этой целью вводятся понятия периода и ряда. В качестве периодов рассматриваются сходные комплексы связанных реакциями соединений, получающиеся при совмещении интервалов периодических последовательностей реакций, или вертикальные колонки решетчатых форм. Родственные периоды объединяются в серии. В рядах размещаются функционально аналогичные метаболиты. Расположение отдельных схем на карте определяется связями между ними. Общий план карты представлен на рис.16.

В верхней области карты размещена схема метаболизма моносахаридов. Ее периоды обозначены арабскими цифрами. Названия рядов приведены слева.

Средняя область карты имеет сложное строение. По вертикали она разделяется на верхнюю и нижнюю части. Верхняя часть отделена от нижней цифровыми и буквенными обозначениями периодов. В верхней части размещены реакции аминокислот и их азотсодержащих производных. Здесь представлены схемы метаболизма серосодержащих соединений, а также пиримидиновых и пуриновых производных. В нижней части размещены реакции безазотистых производных аминокислот. Левую сторону и центр средней области занимают схемы метаболизма алифатических соединений. Справа размещаются схемы метаболизма ароматических и гетероциклических производных.

Названия общих рядов средней области приведены слева. Названия рядов, относящихся к верхней части центрального участка средней области, приведены между схемами метаболизма алифатических и ароматических соединений.

В нижней области карты слева направо размещены: схема биосинтеза основных изопреноидных соединений, схемы метаболизма жирных кислот и некоторых липидов - производных жирных кислот и схема биосинтеза основных порфириновых структур. Эти схемы являются развитием левой и центральной частей средней области карты и между собой не связаны. В правом нижнем углу карты приведен список условных обозначений.

В общем случае, наряду с простыми соединениями с непрерывным углеродным скелетом, сеть метаболических реакций включает сложные продукты их конденсации: биополимеры, продукты коньюгации, сложные липиды и алкалоиды. Однако недостаток данных о химическом строении и биохимических превращениях этих соединений затрудняет обнаружение симметрии в структуре их метаболизма. Из-за отсутствия возможности представить схемы метаболизма сложных соединений в симметричной форме они на карте, как правило, не приводятся.