Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 58
Текст из файла (страница 58)
Эта реакция катализируется ферментом гексокиназой.„в паренхиматозных клетках печени эту функцию выполняет индуцнруемый фермент глюкокииаза, активность которого зависит от характера питания. Донором фосфата служит АТР в виде комплекса М8 — АТР, что характерно и для многих других реакций фосфорилирования. При этом расходуется одна высокоэнергетическая фосфатная связь АТР и образуется АРР. Реакция сопровождается значительными потерями свободной энергии в форме теплоты. Поэтому при физиологических условиях эта реакция является необратимой. Продукт реакции глюкозо-6-фосфат является аллостерическим инги- Гексокиназа, присутствующая во всех тканях, за исключением паренхимы печени, имеет высокое сродство (низкое К ) к своему субстрату, глюкозе; ее функция состоит в том, чтобы обеспечить захват тканью глюкозы даже при низких концентрациях последней в крови.
Фосфорилируя практически всю поступающую в клетку глюкозу, гексокиназа поддерживает значительный грддиент концентрации глюкозы между кровью и внутриклеточной средой. Фермент действует как на а-, так и на 1з-аномеры глюкозы; он фосфорилирует также и другие гексозы, но со значительно меньшей скоростью. Функция глюкокиназы состоит в «захватывании» глюкозы из кровотока после приема пищи (когда концентрация глюкозы в крови повышается). В отличие от гексокиназы она имеет высокое значение К„, для глюкозы и эффективно функционирует при концентрации глюкозы в крови выше 100 мг/100 мл (см. рис.
22.7). Глюкокиназа специфична к глюкозе. Глюкозо-6-фосфат занимает важное положение в области стыковки ряда метаболических путей (гликолиз, глюконеогенез, пентозофосфатный путь, гликогенез и гликогенолиз) (рис. 18.2). В ходе гликолиза он превращается во фруктозо-6-фосфат при участии фоефоге«ссозоиюмеразы, при этом происходит альдо-кето-изомеризация. Фермент действует только на а-аномер глюкозо-б-фосфата: а-Р-Глюкозо-6-фосфат а-О-Фруктозо-б-фосфат. Далее следует еще одно фосфорилирование, осуществляемое АТР; оно катализнруется фосфофвуктокиназой (фосфофруктокнназа-1) с образованием фруктозо-1,6-бисфосфата. Фосфофруктокиназа также является индуцируемым ферментом; считается, что она играет главную роль в регуляции скорости гликолиза.
Реакция, катализируемая фосфофруктокиназой, также является необратимой при физиологических условиях: Ьт-Фруктозо-6-фосфат + АТР— 1 з-Фруктозо- -1,6-бисфосфат + АОР. Фруктозо-1,6-6исфосфат расщепляется альдолаюй (ф рук тозо-1,б-бисфосфат-альдолазой) на два триозофосфата: глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат: О-Фруктозо-1,б-бисфосфат Р-Глицеральдегид- 3-фосфат + Дигидроксиацетонфосфат. Описано несколько различных альдолаз, и все они состоят из четырех субъединиц. В большинстве тканей находится альдолаза А, в печени и почках имеется также альдолаза В. В клетке фруктозофосфаты Гликолиз и окисление пирувал!а Глнкоген Глюкоао-1 фосфат ! 0н — Π— ж гнг — 0-® ФОСФОГЕКСОЗО ИЗОМЕРАЗА СН ОН ОН Н ОН АТР ОН Н ЬФруктоао-6 фосфат АОР о-О- Глюком ОФруктоэо-1, АТР 1,3- Бмсфосфоглмца!ют и О ЗАТР 2-Фосфоглмиюрат + Р.
Анеэрооние условия $ Фтормд О СОО Фосфоеноллнруаат С-О ОР СН2 ПИРУВАТКИНАЗА АТР Окисление в иинпе линвннво т кисло ли НАОН+ Нв Самопроиаеолано С-ОН В СН2 1Енол1 Пмруеат !Като~ Пмруаат Ц+1-Лактат Рис. 13.2. Последовательность реакций гликолиза. Обозначения: Ое — (- РО~ ~); Р,— -НОРО2; 19 — ингибирование. Атомы углерода 1 — 3 в молекуле фруктазобисфосфата участвуют в образовайии дигидраксиацетонфосфата, а атомы углерода 4 — б — -в образовании гляцеральдегид-З-фосфата, СОО Н вЂ” — ОН Н -О ОР СОО ! Н вЂ” С-О-ОР ! СН2ОН О !! АОР СОО ! С=О ! 3 1 ! 1 ! НАОе СОО НΠ— С вЂ” Н 1 3 Глава И 1,3-Бисфосфоглицерат + А0Р т 3- Фосфоглицерат + АТР. н-с=о ! н-с-он ! сн-о- Гпицврапьпвгип-з.фосф Фермент-суостратнмй когвппекс Окиспвнив о-® ! с=о ! н-с-он сн;о- 1,3.
Висфосфогпицв Рве. $3З. Окисление глицеральдепщ-3-фосфата. Ф вЂ” глицеральдегяд-3.фосфатдегвдтп!тгеназа. ф агентом на — БН-группы ведяпететем, который, следовательно, способен подавлять гликеяиз. находятся преимущественно в фуранозной форме, но фосфогексозоизомераза, фосфофрук токи паза и альдолаза действуют на молекулы, имеющие иоткрытую» линейную конфигурацию. Глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат превращаются друг в друга при участии фермента фосфотриозоизомеразы: 0-Глицеральдегид-3-фосфат Дигидроксиацетонфосфат.
Следующей стадией гликолиза является окисление глицеральдегид-3-фосфата с образованием 1,3- бисфосфоглицерата; дигидроксиацетонфосфат при участии фосфотриозоизомеразы также окисляется в 1,3-бисфосфоглицерат, проходя через стадию образования глицеральдегид-3-фосфата: 0-Глицеральдегид-3-фосфат + 1ЧА0' + Р, 1,3- Бисфосфоглицерат + 1ЧАОН + Н'.
Фермент, катализирующий эту реакцию,— ХА0-зависимая глицеральдегид-3-фоефатдегидрогеназа. В структурном плане она состоит из четырех идентичных полипептидов, образующих тетрамер. Каждый полипептид содержит по четыре — БН-группы, принадлежащие остаткам цистеина. Одна из них находится в активном центре фермента. Полагают, что она принимает участие в окислении глицеральдегид-3-фосфата. Сначала субстрат соединяется с остатком цистеина дегидрогеназы, образуя тиополуацеталь, который окисляется в тиоловый эфир„.
атомы водорода, отщепленные при этом окислении, переносятся на связанный с ферментом ХА0. Образующийся 1ЧА0Н связан с ферментом менее прочно, чем 1МА0, и поэтому легко замещается другой молекулой ХА0. Реакция завершается фосфоролизом тиоэфирной связи с присоединением неорганического фосфата Р,; при этом образуются 1,3-бисфосфоглицерат и свободный фермент с — БН-группой (рис. 183). Потенциальная энергия процесс» окисления резервируется сначала в высокоэнергетической тиоэфирной связи„а после фосфоролиза — в высокоэнергетической фосфатной связи 1,3-бисфосфоглицерата, находящейся в положении 1.
Высокоэнергетический фосфат переходит далее в состав АТР при участии фермента фесфоглицераткииазы, при этом образуется 3-фосфоглицерат: Поскольку на каждую молекулу глюкозы, участвующую в гликолизе, образуются две молекулы триозы, то на рассмотренной стадии образуются две молекулы АТР на молекулу глюкозы.
Здесь мы имеем пример фосфорилирования «на субстратном уровне». В присутствии арсената, который конкурирует Гликолиз и окисление пирувата 185 с неорганическим фосфатом (Р,), образуется 1- арсено-З-фосфоглицерат, самопроизвольно гидролизующийся до 3-фосфоглицерата с выделением теплоты, но без образования АТР. Это важный пример способности арсената разобщать процессы окисления и фосфорилирования. Образовавшийся на предыдущей стадии 3- фосфоглицерат превращается в 2-фосфоглицерат при участии фермента фосфоглицератмутазы.
Полагают, что на промежуточной стадии реакции образуется 2„3-бисфосфоглицерат (РРО): 3-Фосфоглицерат 2-Фосфоглицерат. На следующей стадии, катализируемой еиолазой, происходит отщепление молекулы воды и перераспределение энергии внутри молекулы, при этом фосфат в положении 2 переходит в высокоэнергетическое состояние; продуктом реакции является фосфоенолпируват. Енолаза ингибируется ионами фторида; этим пользуются в тех случаях, когда необходимо остановить гликолиз, например перед определением содержания глюкозы в крови. Енолаза нуждается в ионах М82+ или Мп": 2-Фосфоглицерат Фосфоенолпируват + Н,О. Высокоэнергетический фосфат фосфоенолпирувата переносится на АРР ферментом пируваткииазой; на этой стадии образуются еще две молекулы АТР на молекулу глюкозы.
Образующийся в ходе реакции енолпируват самопроизвольно переходит в кетоформу, т. е. пируват. Это — еще одна неравновесная реакция, сопровождающаяся значительной потерей свободной энергии в форме теплоты; она является физиологически необратимой: Фосфоенолпируват + АРР ~ Пируват + АТР. В зависимости от окислительно-восстано-. вительного состояния ткани дальнейший процесс может идти по одному из двух путей. В виаэробиых условиях реокисление ВАРН путем переноса восстановительных эквивалентов на дыхательную цепь и далее на кислород происходить не может.
Поэтому ХАЕН восстанавливает пируват в лактат, эта реакция катализируется лактатдегидрогеиаюй. Описано несколько изозимов этого фермента, определение их имеет клиническое значение. Пируват + 1ЧАОН + Н+ 1 -Лактат + 1ЧАВ'. Реокисление ХА1)Н путем образования лактата обеспечивает возможность протекания гликолиза в отсутствие кислорода, поскольку поставляется КАР', необходимый для глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназной реакции. Таким образом, в тканях, функционирующих в условиях пиюксии, наблюдается образование лактата (рис. 18.2).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
