Osnovy_biokhimii_Uayt_tom_2 (1123310), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Фермент пз Е. сой характеризуется чувствительностью к ОТР. ы. метАБОлизм уГлеВОдОВ. ! 575 л Е гэ [Шосфоенояпирувэш ! Рнс. 14.4. Схематнчвое нзображеяне механнэма, контролнрующего пвруватквнвзу. Для фермента иэ мышц: 1 — фермент с его нормальными субстратамя! 2 — действве АТР прн одной повышенной концентрации. Для фермента яз лсчеля: 1— эффект фруктозодвфосфата на систему в прнсутствян фермента в субстратов; 2— фермент с его нормальным субстратом; Э вЂ” эффект повышення концентрацнн АТР, 4 — эффект павышення концентрацнн н АТР, н аланвна.
Очевядно, что нзмененне концентрацян одного нэ компонентов системы — фруктоэвдвфосфата, н АТР в аланвна — нв фоне постоянных ковцентрацнй других компонентов прявадят к по- казанным на рисунке изменениям. В жировой ткани содержится [.-фермент, в то время как фермент почек ведет себя так, как можно было ожидать от гибрида обеих форм, а именно обнаруживает кооперативность с фосфоенолпируватом [рис. !4.4, кривая 2), причем это явление не усиливается под действием АТР и не снимается фруктозодифосфатом. Фермент эмбриональной печени является М-формой; количество его быстро снижается после рождения, н он заменяется взрослой ь-формой. Фермент дрожжей в общем напоминает ь-форму. 74.4.2.! !.
Образоаанне молочной кнслоты Напомним, что превращение глицеральдегнд-3-фосфата в 3-фосфоглицериновую кислоту достигается при восстановлении ХА[УГ в НА[!К. В сравнении с обеспечением углеводами ресурсы ХАьг! в клетках сравнительно невелики, н поэтому если бы [чА[7Н, образуемый при окислении глицеральдегид-З-фосфата, не окнслялся снова, анаэробный гликолиз должен был бы прекраг-иться с того момента, как весь НАР+ был бы восстанов.чен в ХА[эН. Это пред- 576 ш.мвтаволизм отвращается действием лактатдегидрогеназы, которая катализп- рует реакцию соон соон ! ! С=О + ЫАОН + Н+ — НСОН + ИАО ! ! сн СНа Такое сопряженное взаимодействие между указанными двумя реакциямп гликолитической последовательности может быть выражено следующим образом: Р + глицеральд вгид-3-фосфатп ЫЯ0+ молоькаа кислама 1.3-дифосфоглицери- Ь!АБН пироаинограднаи кислом а новаи кислота Положение равновесия лактатдегидрогеназной реакции, подобно таковому для всех реакций, включающих какую-либо оксикислоту н 5)АР+, сильно сдвинуто в сторону образования молочной кислоты, а не продуктов ее окисления.
В связи с этим гликолиз протекает с накоплением двух молей лактата на один моль глюкозы. Лактат — зто своеобразный тупик в метаболизме; однажды образовавшись, ои не может превращаться иначе, как путем обращения лактатдегидрогеназной реакции и образования вновь ппровпноградной кислоты в азробных ус,повиях. В противоположность фосфорилированным промежуточным продуктам гликолиза лактат и пируват не «заперты» в клетках, где они образуются.
Позтому ш чнго лактат диффундирует из активно гликолизирующих мышечных клеток и переносится в печень с током крови (разд. 15.5.3). Лактатдегндрогеназа представляет собой тетрамер из четырех субъединиц (мол. масса каждой 35000). У животных злектрофоретическп различимы субъединицы двух типов. Онн обозначаются как М и Н для скелетной мышцы и сердца соответственно; лактатлегидрогеназа мышцы в основном представляет собой Ма, в то время как фермент сердца — главным образом Н4.
Однако все возможные гибриды МаН„М,Н, и М,На найдены в различных тканях. Свойства Н4-фермента, который легко ингибируется пируватом, делают его особенно полезным для такого высокоаэробного органа, как сердце, где происходит и удаление лактата из кровотока, и его окисление до пирувата, который сразу подвергается 577 М.
МЕТАБОЛИЗМ УГЛЕВОДОВ. 1 дальнейпшм окпслительным превращениям в мнтохондриях. На'против, М,-фермент не подавляется пируватом и потому полезен для мышцы — органа, где происходят мощные вспышки анаэробного глпколиза. Лактатдегидрогеназная мощность в мышце и печени превышает таковую для всех других ферментов гликолитической последовательности. 14Л.2.12. Спиртовое брожение Последовательность реакций, приводящая к образованию пнрувата в анаэробном метаболизме глюкозы у многих микроорганизмов, особенно у дрожжей, идентична с таковой у животных тканей.
В отличие от обратимого синтеза лактата, описанного выше, у дрожукей пируват подвергается необратимому декарбоксилированню до ацетальдепша под действием пируватдекарбоксилазы (последняя отсутствует в тканях животных), А1 в+ СНЗСОСООН СНЗСНО + СОЗ Молекула фермента (мол, масса 175000) связывает четыре молекулы тнамннпирофосфата — необходимого кофактора для этой реакции. Как и при окислении пирувата (равд.
12.2.1), начальная стадия процесса заключается в образовании оксиэтилтиамннпирофосфата, однако в дальнейшем не происходит переноса оксиэтильной группы н комплекс распадается на свободный ацетальдегид с регенерацией кофермента. Образованный таким путем ацетальдегид восстанавливается КЛОН в реакции, которая каталнзнруется алкогольдегидрогеназой. СН„СНО+ 1т'АОН + Н+ ж==в СНЗСНвОН + НАР+ Таким образом, в клетках дрожжей возникающий при окислении глицеральдегид-3-фосфата КЛОН служит для восстановления ацетальдегнда, а не пирувата. Если спиртовое броженяе происходит в присутствии ИВНЯКОМ последний связывается с ацетальдегидом, образуя продукт присоединения, недоступный для реакции с АРАОН.
При этих условиях 1)ЛОН используется глицерол-3-фосфат — дегидрогеназой для восстановления диоксиацетопфосфата (разд. 14.4.2.4). У анаэробных дрожжей при таких условиях образующийся глицерофосфат быстро гидролизуется фосфатазой до глицерина и Рь 14.4.3. Гликолиз и окисление пнрувата; выход АТР В полном процессе превращения глюкозы в лактат не потребляется Оь Несмотря на то что процесс включает две окислитель- но-восстановительных реакции, а именно окисление глицеральдегид-3-фосфата до 1,3-дифосфоглицерата (путь 8, рис. 14.2) и вос- вха !И.ыетхволизы становление ппрувата в лактат !путь 13), суммарного изменения степени окисления в результате глпколиза пе происходит, что объясняется участием ХАО' в перераспределении восстановительных эквивалентов. Теперь можно рассчитать выход полезной энергии, получаемой при глпколнзе, который начинается от глюкозы: прн каждой киназной стадии фосфорилированпя глюкозы и фруктозо-6-фосфата (пути 1 и 4) потребляется по 1 молю ЛТР, 2 моля высокоэнергетического фосфата передаются на ЛРР для регенерации АТР в ходе реакции 9, когда 1,3-дифосфоглицерат превращается в 3-фосфоглпцерат, и еше 2 моля АТР генерируются при реакции 12, когда фосфоенолпнруват отдает свой фосфат АОР.
Таким образом, на 1 моль глюкозы в процессе глнколиза с самого начала расходуются 2 моля ЛТР, а в конце всего процесса образуются 4 моля АТР, т. е. выход АТР в результате составит 2 моля. На основании этих рассуждений можно определить общую эффективность гликолиза. Около 48000 кал/моль продуцируется, если расщепление глюкозы проходит только до лактата при стандартных условиях. Имеющаяся информация не позволяет рассчитать истинное изменение свободной энергии Л6 прп физиологических условиях. Однако известно, что при гидролизе в физиологических условиях 2 моля АТР до АОР и Р; освобождается -24000 кал, откуда следует, что прн гликолизе ! моля глюкозы около половины потенциально доступной энергии может быть запасено в виде химической энергии в АТР. В свете современных представлений о гликолизе интересно еще раз рассмотреть данные Гардена и йонга (разд.
14.4). Обнаруженная в их опытах потребность в Р; при спиртовом брожении дрожжевых экстрактов, очевидно, отражает необходимость в Р; в глицеральдегпд-3-фосфатдегндрогеназной реакции, единственной реакции в этой последовательности, в которой Р; действительно участвует, Отмеченный Гарденом я йонгом факт накопления гексозодифосфата в ходе спиртового брожения, вызываемого бесклеточными экстрактами дрожжей, также получил объяснение. Напомним, что в клетках дрожжей, так же как в этих экстрактах, количество адеиииовых пуклеотядов мало в сравнении с количеством глюкозы.
Когда весь присутствующий в экстракте АОР превратился в ЛТР, последовательность реакций должна остановиться на стадиях 1,3-дпфосфоглицерата и фосфоенолпирувата. В принципе в живой клетке АТР утилизируется в разнообразных эндергонических процессах, например при синтезе белка илп мышечном сокращении, когда происходит регенерация как ЛРР, так и Рь В дрожжевом экстракте эти явления, однако, не имеют места. Единствен-ное средство для утилизации ЛТР представляет пара кипаз, арпсутствую~цпх в экстракте и совместно образующих из глюкозы фруктозо-!,б-дпфосфат. Суммарный процесс брожения в этих и.
мгтлволизм зтлкводов. з 579 экстрактах, следовательно, может быть представлен как результат действия двух частных систем: (1) (2) глюкоза + 2Ра + 2АИ» — »- 2 атанол + 2СОа+ 2АТР глюкоза -1- 2АТР— з- фруктозо-1,6-дифосфат + 2АОР 2 глюкоза+2Р» — з- 2 зтанол+ 2СОа+ фргктозоп,б.дифосфат 14.4Л.1. Окисление инроннноградноа кислоты Подобно глюкозо-б-фосфату,~пнровиноградная кислота занимает центральное положение в метаболнзме, поскольку она участвует в нескольких метаболических реакциях, как это показано на рис. 14.5. Пируват может подвергаться обратимому восстановлению до лактата (см. выше), превращаться обратно в глюкозу (равд. 14.6.1), использоваться для образования оксалоацетата или малага (равд.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
