Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Количество ферментов, равно как и их активность, регулируется. Скорости синтеза и деградации некоторых регуляторных ферментов регулируются гормональными факторами. Π— Ою — с ОСН, Примеры обратимой ковалентной модификации белков: 1- фосфорилированне; 2- аденилирование; 3 — метилирование. 4. Компарпгмеппгация. Общая картина метаболизма в разных пространственно разграниченных участках (компартментах) эукариотических клеток сильно различается. Гликолиз, пентозофосфатный путь и синтез жирных кислот происходят в цито- золе, а окисление жирных кислот, цикл трикарбоновых кислот и окислительное фосфорилнрование — в митохондриях.
Некоторые процессы, например глюконеогенез и синтез мочевины, зависят от взаимодействия реакций, протекающих в обоих компартментах. Судьба некоторых молекул определяется тем, где они находятся- в цито- золе или в митохондриях. Это делает возможным регуляцию их потока через внутреннюю митохондриальную мембрану. Например, жирные кислоты, будучи перенесенными в митохондрии, быстро расщепляются, то~да как в цитоплазме они этерифицируются или выделяются во внеклеточное пространство. Напомним, что жирные кислоты с длинной цепью переносятся внутрь митохондриального матрикса в виде эфиров карнитина — переносчика, благодаря иолот х тел нтл: Глюконеогенлл Синтез мочелины Компартментация основных путей метаболизма.
Рис. 23.5. 23. Интеграции мечиболизма ике кислот форилиро- Эффекгп Пастера — ингибирование гликолиза дыханием, открьзтое Луи Пастером при исследовании дрожжевого брожения. В аэробных условиях поглощение углеводов примерно в 7 раз ниже, чем в анаэробных. Пастеровский эффект можно объяснить ннгибированием фосфофруктокиназы цитратом и АТР. которому эти молекулы оказываются способными проходить сквозь внутреннюю митохондриальную мембрану.
5. Метаболическая специализация органов. У высших эукариот регуляция более эффективна, поскольку на нее большое влияние оказывает наличие органов со специфической метаболической регуляцией. 23.3. Основные метаболические пути и регулвторные этапы Рассмотрим роль основных путей метаболизма и важнейшие этапы, на которых осуществляется регуляция. 1, Гликолиз. В результате этой последовательности реакций, протекающих в цитозоле, одна молекула глюкозы превращается в две молекулы пирувата. При этом образуются две молекулы АТР и две молекулы !чА!УН.
Для того чтобы реакции гликолиза продолжались непрерывно, необходимо регенерировать ХАО~, который расходуется в реакции, катализируемой глнцеральдегид-3-фосфат — дегидрогеназой. В анаэробных условиях, например в активно работающей скелетной мышце, это достигается восстановлением пнрувата до лактата.
В аэробных условиях регенерирование г1АО' осуществляется по-иному — путем переноса электронов от 1чА23Н к О, по цепи переносчиков. Гликолиз выполняет две основные функции: расщепляет глюкозу с образованием АТР и поставляет углеродные скелеты молекул для бносинтетических реакций. Скорость превращения глюкозы в пируват регулируется в соответствии с этими двумя задачами.
Важнейший регулируемый этап-фосфофруктокиназа, катализирующая решающую реакцию гликолиза. Высокая концентрация АТР ингибирует фосфофруктокиназу. Ингибирующее действие АТР усиливается в присутствии цитрата и подавляется АМР. Таким образом, скорость гликолиза определяется потребностью в АТР, о которой сигнализирует соотношение АТР/АМР, и потребностью в строительных блоках, о чем сигнализирует концентрация цитрата. Часть !2!.
Биосинтез 284 предпиственииков макромолекул 2. Цикл трикарбоновых кислот. Это заключительный общий путь окисления молекул -источников энергии: углеводов, аминокислот н жирных кислот. Он функционирует в митохондриях. Богатые энергией молекулы вступают в цикл главным образом в виде ацетил-СоА. При полном окислении одного ацетильного остатка образуются одна молекула ОТР, три молекулы !чА!ЭН и одна молекула РА!ЭНг. Затем четыре пары электронов переносятся на О, по цепи переноса электронов; в результате создается градиент концентрации протонов, который обеспечивает синтез одиннадцати молекул АТР. ХА!гН и РА!ЭНг окисляются только в том случае, если А2УР олновременно фосфорилируется до АТР. Это тесное сопряжение называется дыхательным контролем; оно обеспечивает соответствие скорости реакций цикла трикирбоновых кислот потребности в АХР.
Кроме того, избыток АТР снижает активность трех ферментов цикла — цитрат-синтазы, изоцитрат-дегидрогеназы и иоксоглутарат-дегндрогеназы. Помимо этого, цикл трикарбоновых кислот играет важную роль в анаболизме. Он обеспечивает синтез некоторых промежуточных пролуктов, например сукцинил-СоА, служащего источником части углеродного скелета порфиринов.
3. Пентозофосфатный путь. Этот рял реакций, протекающих в цнтозоле, выполняет две функции: генерирование ХА2лРН Фруктовое фосфат Атр Фоефофруктокипззз Инмоирувтоя АТР и цптрвтои Фруктово-П6 Еиофоофзт Рнс. 23.6. Фосфофруктокиназа — ключевой фермент регуляции гликолиза. для восстановительных реакций биосинтеза и образование рибозо-5-фосфата для синтеза нуклеотидов. Две молекулы ХАВРН образуются при превращении глюкоза-6- фосфата в рибозо-5-фосфат. Решающий этап данного пути — дегидрирование глюкоза-6-фосфата. Эта реакция регулируется концентрацией акцептора электронов ХАРР . Лишняя фосфорильная группа в ХА13РН вЂ” ярлычок, отличающий его от ХАЕгН.
Благодаря этому различию в олпом и том же компартменте может поддерживаться высокое соотношение [ХА1лРНЯХА1лР'3 и низкое соотношение [ХАРН]/[ХА1У']. Следовательно, восстановительные реакции биосинтеза и гликолиз могут протекать одновременно с высокой скоростью. 4. Глюканеагенез. Глюкоза может синтезироваться в печени и почках из предшественников не углеводной природы, таких, как лактат, глицерол и аминокислоты. Различные вещества вступают в реакции этого пути главным образом через пируват, который карбоксилируется в митохондриях с образованием оксалоацатата. Затем оксалоацетат декарбоксилируется и фосфорилируется в цитозоле с образованием фосфоенолпирувата.
Еще две гидролитические реакции, характерные для глюконеогенеза, идут в обход необратимых стадий гликолиза. Глюканеогенез и гликолиз обычно взаимна скоординированы пилим образом, чта в та время, как один путь бездействует, второй весьма активен. Например, АМР ингибирует, а цитрат активирует фруктозо-1,6-бисфосфатазу — ключевой фермент глюконеогенеза, тогда как на фосфофруктокиназу, определяющую скорость гликолиза, эти молекулы оказывают обратное действие. 5.
Синтез и расщепление гликогена. Гликоген †лег мобилизуемая форма запасания энергии. Он представляет собой разветвленный полимер остатков глюкозы. Активированный промежуточный продукт синтеза гликогена — ШУР-глюкоза, которая образуется из глюкоза-1-фосфата и 1УТР. Гликоген-синтаза катализирует перенос глюкозного остатка с 13ЕзР-глюкозы на концевую гидроксильную группу растущей цепи. Расщепление гликогена идет другим путем. Фосфорилаза катализнрует расщепление гликогена ортофосфатом с образованием глюкоза-1-фосфата.
Синтез и расщепление гликогена координируются с по- Гл юкозобчросфат Глюкоювфосфат- дагедрогоназа нлог НАОРН ббмюфогяюконо.б-яактон Пактоназа бфоефоглюконат Рнс. 23.7. Дегидрирование глюкоза-6- фосфата — решающий этап пентозофосфатного пути. Фруктозо 1,б бнсфосфат н,о Фруктозо бясфосфатаза Активируется цнтратом р, .Ингнбнруется АМР Фруктово.бфосфат Рве. 23.8. Фруктозо - 1,6 - бисфосфатаза— ключевой этап регуляции глюконеогенеза.
О Н С вЂ” С вЂ” 3 — СоА Ацетял СоА ФВ + ятя Ацетял СоА — карбоксялаза Активируется цнтратом ЬОР+ Г., Ингнбнруется пальннтонлСоА О !! "'Щ٠— СНт — С вЂ” 8 — СоА Мааонялсод 23. Интеграция метаболизма Рнс. 23.9. Ацетил-СоА — карбоксилаза— ключевой регуляторный участок синтеза жирных кислот. Плрззат .мощью усгьгивающега каскада„запускаемого гормонам, так что когда неактивна гликагеи-синтаэа, активна фасфаршгаэа, и наоборот. Эти ферменты регулируются посредством фосфорилирования и нековалент.- ных аллосгерических взаимодействий (разд. 16.15).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
