Lenindzher Основы биохимии т.2 (1128696), страница 68
Текст из файла (страница 68)
20. БИОСИНТЕЗ УГЛЕВОДОВ В ЖИВОТНЫХ ТКАНЯХ -( ~а Питозаль Путь глкколнза Путь ынагчжзза Фасфаьиахпируват 236о = — 7,5 ккал/моль, ! Стимулируетсн аап действием апетил. С.А АПР Пируаат Гбф " ' Г1Ф 1ликогеи Х ФВФ Атр ( )лн1ннгиоируется под у 2 дей АИР ФЛФ $ Гы ДГАФ ФГФ АОР ~~. АЗР зог т 2ФГ Рис 20-2 Противоположно напрввленныс пу- ти гликолиза и глюканеогснсза в печени крысы (путь глюконеогенсза показан красным). У некозт рых видов фасфаеналпируват образу- етсн в питазоле без участия митохондрий. На схеме показаны закан два главных регулятпр- ных пункта глюконсогеиеза Гбф -глюкоза-б- фосфат; Г1Ф.
глюкоза-1-фосфат; Фбф фрук- тово-6-фосфат: ФДФ -фруктозодифосфат; ГЗФ гпиперальдсгид-3-фосфат; ДГАФ - дигид- роксиапсловфосфат; ФГФ . 3-фосфоглиперонл- фосфат, ЗФГ 3-фасфоглнперат; 2ФГ . 2-фасфа- глипсрат. в глюконеогенезе. В обход этих этапов в глюконеогеиезе протекают дру~ие реакции, с иной стехиометрией, катализируемые другими ферментами; они участвуют только в глюконеогенезе, но не в гликолизе (рис. 20-2).
Эти обходные реакции (мы их рассмотрим ниже) тоже необратимы, ио они идут в направлении синтеза глюкозы. Таким образом, и гликолиз, и глюконеогеиез — необратимые процессы в клетках. Более того, мы увидим„что эти процессы регулируются независимо друг от друга: регуляция осуществляется через те ферментативные этапы, которые не являются общими для этих двух путей. 20.2. Обходный путь тр1вбуетея для превращения пирувата в фосфоенолпирунат Первая обходная реакция в глюконеогенезе — это превращение пирувата в фосфоенолпируват (рис.
20-2). Она не может быть простым обращением пнруваткиназной реакции (разд. 15.7,д). Фосфоенолпируват + АОР— -+ Пируват + АТР которая характеризуется большой отрицательной величиной изменения стандартной свободной энергии и потому в интактной клетке необратима Вместо этого фосфорилирование пирувата достигается обходным путем — в последовательности реакций, которые у некоторых животных требуют совместного действия цитозольных и митохогщриальных ферментов клеток печени (рис. 20-2). Первый этап в этой обходной последовательности реакций каталиэируется митохондриальной пы)зувапгка)збоксилаэой.
Этот биотинсолержащий фермент катализирует образование оксаловцетата из пирувата (рис. 20-3) г цнопле)клныческую реакцию (разд. 16.11), способную пополнять пул промежуточных продуктов цикла лимонной кислоты Апатии-СОА Паруват + СОз + АТР— — —— -ь Оксалоацетат + АОР + Рп (1) Пируваткарбоксилаза — регуляторный фермент; в отсутствие ацетил-СоА, который служит для нее положительным регулятором. она почти полностью лишена активности. Оксалоацетат, образующийся в мито- ЧАГГЬ Ц.
БИО зНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ СН, ! С.=О Пируват СОО АТР ~ ПируватАдетил.СоА ~ кцрбокоилаза СОО Нз Оксвло— нцетат СОО АОР Р, Н' Рис. Ю-3. Карбоксилироваиие пнрувата, приволишес к образованию оксалоацета ш. Вклюзнвшааса в состав оксалоацетата СО, снова отшеплаетси в олной из посленуюшиз реакций )рис 20-4). хондриях нз пирувата. обратимо восстанавливается за счет )ЧАРН с образованием малага под действием митохондриальнай малатдегидрагеназы (разд. 1б.5, з) )ЧАОН + Н' + Оксалоапетат = (ЧАТ)ь + Малат. (2) Мадат покидает митохондрии при участии специальной дикарбоксилатной транспортной системы, находяп)ейся во внутренней митохондриальной мембране (равд. 17.19), и поступает в цитозоль.
Здесь он реокисляется под действием цнтозольной формы )з)А13-зависимой малатдепздрогеназы с образованием оксалоацетата, теперь уже внемитохандриальиога; Малат + )з)А(З+ -+ Оксвлоацетат + + )з)АОН + Н+. (3) На образонавгпийся таким путем оксалоацетат действует фосфоенолнируизнтн карбакгнкиназа (разд. 16.1! ). Продуктам этой Мй"-зависимой реакции.
в которой донором фосфата служит гтонозинтри05осфпнз (ОТР). является фасфаенолпируват (рис. Л)-4). Оксалоацетат + ОТР Фосфоенолпируват + СО, + О)ЗР. (4) При внутрнклеточных условиях зта реакция обратима. В клетках печени крысы фосфаенолпируват-карбоксикиназа найдена только в цитозале, но в печени некоторых дру).их видов этот фермент обнаруживается и в цитозоле, и в мнтохондриях. Теперь мы можем написать суммарное уравнение для этих обходных реакций, посредством которых из пирувата образуется фосфаенолпируват, т.е.
для реакций (1)- (4! Пируваг + АТР + ОТР— ° Фосфоенолпируват + А(ЗР + + ОТ)Р + Р; (5) Або' = + 0,2 икал/мали. 00 СНт Оксалоацетат ! С=О ! фосфовиолпируват- карбоксиюшвзи СН, О- и' С вЂ” Π— Р— О ( )! Фссфоонолпируват СГ)Р' Рис 20-4. Превращение оксалоаастата афосфоснолпируват.шиксироааннаа впируввткарбокснлазиой реакпии СОз )рис. 20-3) теперь снова отшспластси в ниле СО,. ГЛ. 20. БИОСИНТЕЗ УГЛЕВОДОВ В ЖИВОТНЫХ ТКАНЯХ А6е' = — 3,9 ккал.
+ 2ОВР + 6Р, Мы видим, что на фосфорилированне одной молекулы пирувата до фосфоенолпирувата (на этот процесс в стандартных условиях расход энергии составляет 14,8 ккал7моль) затрачивается энергия двух высохоэнергетических фосфатных групп (одной от АТР и одной от ОТР), каждая из которых характеризуется величиной Або гилролиза — 7,3 ккал моль. Между тем, когда фосфоенолпируват превращается в пируват в процессе гликолиза, из АОР синтезируется только одна молекула АТР, Хотя изменение стандартной свободной энергии А6« суммарной реакции образования фосфоенолпирувата составляет + 0,2 ккал/моль, истинное изменение свободной энергии А6' в условиях клетки выражается очень большой отрицательной величиной, около — 6,0 ккал; ясно, таким образом. чтоэта реакция практически необратима.
20.3. Второй обходный путь в глижоиеогепезе — это превращение фруктозо-1,б-дифосфата во фруктозо-б-фосфат Вторая реакция гликолиза (пути, ведущего «внизв), которая не может использоваться для глюконеогенеза (пути, ведущего «вверхв),-это реакция фосфорилнрования фруктозо-б-фосфата, катвлизнруемая фосфофруктокиназой АТР + Фруктозо-6-фосфат— -+ АОР -ь Фруктозо-1,6-дифосфат.
В интактных клетках эта реакция необратима. Поэтому в глюконеогенезе действует обходный путь (рис. 20-2) с участием фермента фруктозодифосфатазы, который катализирует практически необратимый гидролиз фруктоэо-1,6-дифосфата с отщеплением фосфатной группы в положении 1, что приводит к образованию фруктозо-6-фосфата Фруктозо-1,6-дифосфат + мв" + Н,Π— Фруктозо-6-фосфат + Р; Фруктозодифосфатаза имеет молекулярную массу 150000 и для проявления активности нужлается в ионах Мй' '. Это тоже регуляторный фермент. Он резко ингибируется отрицательным модулятором АМР, а положительным модулятором служит для него АТР. 20.4.
Тр й б дп й пу это путьч ведущий от глюкозо-б-фосфата к свободной глижозе Третьей обходной реакцией„последней. в процессе синтеза О-глюкозы, является дефосфорилированне глюкозо-6-фосфата с образованием свободной глюкозы, поступающей из печени в кровь (рис. Ю-2). Это дефосфорилирование не может происходить путем обращения гексокиназной реакции (разд. 155,а), поскольку в печени эта реакция необратима. Вместо этого дефосфорилирование глюкозо-6-фосфата осуществляется при участии глюкозо-б-фосфатазы, катализирующей необратимую гидролитическую реакцию Глюкозо-6-фосфат + Н,Π— ° — Глюкоза + Р; Лбы = — 2,9 акал/моль.
Этот Мй' '-зависимый фермент характерен своей локализацией:он обнаруживается в той фракции клеток печени позвоночных, которая содержит зндоплазматический ретикулум. Глюкозо-6-фосфатаза отсутствует в таких тканях, как мышцы или мозг, так что они не поставляют в кровь свободную глюкозу. 20.5. Глюкоиеогенез требует значнтельиых затрат энергии В табл, 20-1 представлены реакции, ведущие от пирувата к глюкозе крови.
Суммарная реакция имеет вид 2Пируват + 4АТР + 2ОТР + + 2ХАОН + 2Н + 4НзО -+ Глюкоза + 2ХАО' + 4А)3Р + ЧАСТЬ П. БИОЭНЕРГЕТИКА И МЕТАБОЛИЗМ Таблица 20.1. Послеловательные реакции глюконеогенезв, ведущие от пируввта к глюкозе'> Пирупат + СОх + АТР— Окселоацетат + АОР + Р; Окхнлоацетпт + ОТР Фосфоенолпируввт + СО + ОТ«Р Фосфоенолпируват + НзΠ— 2-фосфоглицерат 2-фосфоглицервт — 3-фосфоглицерат 3-фохфоглпцерат + АТР 3-фосфоглицероилфосфат + АОР 3-фосфоглицеронлфосфпт + «ЧАОН + Н+ — Глпцервльдегид-3-фосфат + ХАОч + Р, Глпперапьлегил-3-фосфат Днгидроксиапетонфосфат Глицеральдегид-3-фосфвт + Дигндроксиацетонфосфат Фруктово-!,б-дифосфвт Фруктово-1,б-дифосфат + НхΠ— Фруктово-бч)юсфпт + Р, Фруктово-б-фосфпт - Глюкоза-б-фосфат Глюкоза-б-фосфпт + Н,О Глюкоза + Р, х2 х2 х2 х2 х2 + х2 Суммарная реакция: 2Пирунвт + 4АТР + 2ОТР + 2«ЧАОН + 2Нч + 4Н О вЂ” Глюкоза + 2«ЧАР' + + 4АОР + 2ООР + бр, з' Обходные реакции вывезены красным; всв прочие ревхивв првлствввюот собой обрвшвяпе соответствующих ствдяй глиховптичесвой посввловхтсльностп.
Цифры спрхвв ухвзыввют, что данная реакция должна быть повторвпв лввжды, потому чтв лвв образования одной мохвхулы глюкозы требуется лвх трвхугхвродпых прслювстввпявкв. изменение свободной энергии при глюконеогенезе «синтезе глюкозы из пирувата) выражаешься гораздо большей величиной. Поэтому в нормальных внутриклеточных условиях и гликолиз, и глюконеогенез представляют собой необратимые процессы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
