Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 11
Текст из файла (страница 11)
14.2.2), к митохондриальной электронпередающей цепи в обычных аэробных условиях. Несколько иной цикл, включающий перенос аминогрупп (гл. 21) требуется, если аспартат, а не малат, служит той четырехуглеродной дикарбоновой кислотой, которая выходит из митохондрий. Причина такого пространственного разделения участвующих в глюкогенезе ферментов, которое наблюдается у ряда видов, остает- х в Л в с.
ы с х с х а в х Ф х 1 с х в Ю с с Е' ы,с ЕИ с Ех в » в 'с» О в х с с с а й 2 » в » о в х в х х х в с х хй ЗК О. х ов » о Е х ю их с в х Д ы в а О хо х» со во х о х о \ сх в в ох с в О. х о ха х с в о» вх ах в в о в а х вв в х в х Ф х О ОЦ »х 2 » х с х о х в ХО, ы в х» со с о » » в х о х с о » в в х в й о О. ы х в ы х Е $0 в~ Е О+О+ с о В е о1 а+ с х х о 1 1 +о+~~ » в — х с.= . »' д ~4»с х. " 1х ' — ос Ы д в с с» х в,.
а »ах х в хвхвс» х ыв о»» Е хвс »"' ы~ в -.р в х с ' д х .ы с х~~~хЕ в х хЕ Е»' хох .х » Ио.в ас-х в О = Ы вЂ” О, хЕо в о' кр,х х СО ы авО х в ( х- о ыв'Ф хЫ в О ОХ ОДОГО »Ю .О. хс»о хп в 61 ххЕО вс.»вх х в в Х ' в -о хвы ОХ с ф в»~ со ~х „Ех » В о -" в'3 оосх со ы .О Ы"' б. ОД с » в ° х Я 3О' О.
О С с.— о х х х ы»ОЕ »в »с й 1в с хоы хос„ х ».х д сов » > о ввх~ хоЕ„ Р» в х в О,с о Е Е. в х сс х- аР »с с о ,Я с с о в о М х с й О. в х х хх О о вх х х х с хсх хов » О Вы Л ст д х 1п. метлволизм ся неясной. Известны виды животных, у которых отмечается значительный уровень активности ппруваткарбокспкпназы в мптохондрпях; у таких животных, как, например, у кролика, пируват превращается в фосфоенолпнруват в митохондр~ях п оттуда поступает в цитозоль. Очевидно, что образование глюкозы из лактата не представляет собой простого обращения глнколиза. Пируваткпназа, фосфофруктокпназа и глюкокиназа не используются в этом процессе, в то время как пируваткарбоксилаза, фосфоенолпируваткарбокспкнназа, обе малатдегидрогеназы и две различные фосфатазы необходимы. Если суммарный процесс гликолиза может быть описан как глюкоза+ 2ЛРР+ 2Р; — 2 лзктет+ 2АТР 0) когда около одной трети потенциально доступной энерпш сохраняется в форме АТР, то обратный процесс описывается как 2 лактат + 6ДТР— ь глюкоза Р 6ДВР -,'- 6Рз (2) На каждую молекулу лактата требуется по одной молекуле АТР в реакциях, катализируемых ппруваткарбоксплазой, фосфоенолпируваткарбоксикиназой 1в действительности в форме 1ТР плп ОТР) и фосфоглиператкиназой.
Поскольку, как отмечено выше, минимальная потребность в энергии для синтеза глюкозы из лактата составляет +48 000 кал/моль и поскольку требуется лишь шесть молекул АТР для осушествленяя этого процесса, синтез глюкозы энергетически выгоден, несмотря на его сложность. 14.6.1.1. Начальная стадия синтеза жирных кислот из глюкозы Как следует из общей схемы метаболизма углеводов (рис. !4.1), образующийся при окислении пирувата ацетпл-СоЛ может утилизироваться в синтезе жирных кислот.
Хотя синтез и окисление жирных кислот подробно рассматриваются в гл. !7, целесообразно отметить здесь, что начальная стадия этого процесса характеризуется того же рода проблемами, как и для синтеза фосфоенолпирувата. Дело в том, что пнруватдегидрогеназа локализована в митохондриях, и образовавшийся при окислении ппрувата апетпл-СоА не может достаточно легко проникать через мптохондриальную мембрану в цптозоль. Физиологическое решение этой проблемы в случае синтеза жирных кислот аналогично описанному ранее и заключается в трансформации апетил-СоЛ в какую-либо экспортабельную форму, после чего наступает регенерация и возврат переносчика.
Используемый механизм, по-видимому, включает обычный синтез цитрата, катализируемый цитрат-синтазой. Цитрат зателз покидает мнтохондрию (рнс. 14.8). Вход и выход ди- и трикарбоновых кислот ге метлБОлизм уГлеВОдОВ. 1 НипЗоппль — 1. 3-Знтсссрпглимераи гпнцерпльаегив-3-Чппсфам О 1 ! ""'~ ~*и С=~ ! 3 1 ~~~~~~ОА~+ опсплпацпп|аи малан| пнррпат цнюраы иплмп ~02 1О4 Оз)--мдвр-~ и Оп Оз ацеюнп-сол л ~опсаппцоппи лл ' мдвн МАРН + мнпюпонврнл Рве. !4.8. Образованно ацетнл-Сод в цвтозоле нз глюкозы.
Чнсла в кружочках указывают ферменты: 1 — глнцеральдегнд-з-фосфатдегндрогеназа, 2 — пнруватдегнлрогеназа. 3 — иалатдсгндрогеназа. 4 — цнтрат-сннтаза н 3 — ДТР-ггнтрат- лназа. в митохондриях являются облегченными процессами, которые проходят на основе симпортных механизмов и включают обязательные обмены (например, малат внутри митохондрии на цитрат снаружи и малат снаружи на Р; внутри).
В цитоплазме цитрат расщепляется до ацетил-СоА (при затрате 1 моля АТР на моль цитрата) под действием АТР-цнтрат-лиазы (равд. 14.5.1). Ацетил-СоА тогда становится доступным для синтезирующей жирные кислоты системы эндоплазматнческой сети (равд. 17.6.!). Образовавшийся оксалоацетат, как указано ранее, ие проникает через митохондриальную мембрану и должен сначала подвергнуться восстановлению до малата или трансамннированию в аспартат. Малат может проходить как таковой или окисляться до пирувата малик-ферментом (рис.
14.5.1) „в митохондрии пируват может вновь карбоксилироваться пнруваткарбокснлазой с образованием оксалоацетата для следующего оборота цикла. Затраты клетки на один цикл, в результате которого один ацетил-СоА поступает в цитозоль, сводятся к двум молекулам АТР, которые расходуются в реакциях с унастнем пируваткарбоксилазы и цитрат-лиазы соответственно. па мвтлволизм Образуемый при действии малик-фермента ХАОРН утилизируется в процессе синтеза жирных кислот; механизм, ответственный за экспорт из митохондрий в цитозоль восстановительных эквивалентов для малатдегидрогеназной реакции, недостаточно изучен. Коротко остановимся на значении АТР-цитрат-лиазы для синтеза жирных кислот у жвачных.
Эмбрион жвачного животного образует жирные кислоты из материнской глюкозы и располагает большим количеством АТР-цптрат-лиазы в печени; когда молодое жвачное животное начинает питаться продуктами рубцового метаболизма, главным образом жирными кислотами с короткой цепью, активность лпазы начинает понижаться и, наконец, практически исчезает спустя три недели после рождения. 14.7. Регуляция гликолиза и глюконеогенеза Довольно многочисленные наблюдения показывают, что процессы гликолиза и глюконеогенеза осуществляются плавно, в соответствии с физиологическими потребностями.
Так, мышца в состоянии покоя не выделяет лактат в кровяное русло, но и печень не окисляет притекаюший лактат, несмотря на высокое содержание лактатдегидрогепазы. У взрослых людей, получаюших рацион, богатый углеводами, избыточные углеводы запасаются сначала в форме печеночного и мышечного гликогена, а затем в виде нейтральных триацилглицсринов, которые образуются в печени и в жировой ткани. Однако при нагрузке гликолиз в лзышце значительно усиливается; образуюшпйся лактат удаляется печенью из тока крови, где он преврашается в гликоген. В течение нескольких часов, считая от последнего приема пиши, печепочный гликоген используется для поставок в кровь глюкозы, единственного «топлива», приемлемого для мозга; печень перестает «гликолизировать», переключается иа окисление жирных кислот для собственного обеспечения энергией и начинает превращать аминокислоту в глюкозу.
Эти явления свидетельствуют о том, что скорости действия ферментных систем, совокупность которых составляет какой-либо путь, определяются не только количеством этих ферментов и их субстратов. Очевидно, именно поэтому ие удалось получить доказательств сушествования в метаболнзме ряда бесполезных циклов, которые можно было теоретически допустить на основании схемы метаболизма (рис. 14.1).
В самом деле, полное сопряжение всех путей гликолиза и глюконеогенеза глюкота — а 2 лактат — ~ глюкоза должно было бы составить гигантский бесполезный цикл, результат которого выразился бы в гидролизе 4 молей АТР за одни оборот; в этом случае для повторного синтеза глюкозы должен был !! Метхволизм уГлеВОдОВ.! бы утилизироваться тот АТР, который образуется при гликолизе. Однако, как известно, скорости протекания этих процессов в клетке в норме соответствуют потребности и сопровождаются относительно малыми потерями энергии. Координация скоростей протекания гликолиза и глюконеогенеза в соответствии с физиологическими потребностями обеспечивается действием разнообразных контрольных механизмов, которые варьируют для каждого индивидума в зависимости от времени, а также от органа к органу и от вида к виду.
1. В печени, как и везде в организме, наивысшая скорость гликолиза составляет не более 10аь той скорости, которая могла бы установиться, если бы фермент, мощность которого лимитирует скорость процесса, а именно фосфофруктокиназа, действовал максимально. (Термин А!Ощность применяется здесь в смысле характеристики числа люлей субстрата„изменяющихся в минуту, т.е. позволяет связать концентрацию фермента и число его оборотов при существующих условиях.) Это не совсем так для обратного направления процесса; количество пируваткарбоксикиназы лишь ненамного превышает то, которое необходимо для поддержания наблюдаемых скоростей глюкоиеогепеза. Гликолиз постоянно происходит в печени„жировой ткани и почках. Однако скорость его 1п уьуо составляет лишь очень малую долю скорости, наблюдаемой в экспериментальных условиях, когда эти ткани инкубируются анаэробно.
В мышце скорость гликолиза лимитируется скоростью использования АТР для сокрашения; гликолитическая мощность этого органа определяется мощностью фосфофруктокиназы, которая должна соответствовать таковой для фосфорилазы гликогена 1разд. 15.3.2) — фермента, ответственного за расщепление глпкогеиа и поступление резервной глюкозы в эту систему. 2.
Концентрации большинства метаболитов в тканях обычно соответствуют порядку значений К, измеренных в реакциях, где они участвуют. Единственное исключение, по-видимому, представляет ш!руваткарбоксикиназа; тканевая концентрация оксалоацетата составляет лишь около !О!УБ наблюдаемой К, что позволяет предположить действие каких-то еще ие выявленных активаторов. 3. Главные известные в настоящее время контрольные механизмы глпколнза в принципе проявляются на трех киназных стадиях: гексокнназной, фосфофруктокиназной и пируваткиназной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
