Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 11
Текст из файла (страница 11)
1)АРН отделяется от фермента, и с активным центром вновь связывается )чАР". Далее ортофосфат воздействуе~ на тноэфир с образованием 1,3-бисфосфоглнцерата, богатого энергией фосфата. Образование 1,3-бисфосфоглицерата из 3-фосфоглицеральлегида имеет крайне важное значение, поскольку термодинамически невыгодная рсакция, образование ацнлфосфата Эти две реакции сопряжены тиоэфирным промежуточным продуктом, который накапливает большую часть энергии, освобождающейся при реакции окисления. Мы сталкиваемся злесь с использованием коналгнтио связанного с ферментом промежуточного продукта в качестве механизма сопряжения энергии. Я с \~ $ н он "' $~ сонн, с н о сонн, ! + и о 1 Зн П вЂ” С вЂ” ОРО г" Ф й о сонн ь сонн, + образом, арсенат разобщает окисление и фосфорилирование путем образования високолабильного ациларсената.
Вероятная причина предпочтения фосфора арсенату в процессе эволюции биологических молекул состоит в большей кинетической стабильности фосфорных высокоэнергетических соединений. Рпе. 12.15. Механизм каталитического действия глицеральдегид-3- фосфат — дегидрогеназы, 12.15. Арсепат, аналог фосфата, действует как разобщптель Арсенат(АвО4 ) очень сходен с Р,. по структуре и реакционной способности. В реакции, катализируемой глицеральдегид-3-фосфат — депщрогеназой, арсенат может заменять фосфат по воздействию на богатый энергией тиоэфирный промежуточный продукт.
Образующийся в результате этой реакции 1-арсена-3-фосфоглицерат в противоположность 1,3-бисфосфоглицерату неустойчив. 1-арсена-3-фосфоглицерат и другие ациларсенаты очень быстро и самопроизвольно гпдролизуются. Поэтому суммарная реакция, протекающая в присутствии арсената, выглядит следующим образом: ΠΠΠ— Ав — О С 0- ! Н вЂ” С вЂ” ОН СН ОРО г Ьврввио 3 фоефогвицврвт 12.16. Енолфосфат пмеет высокий потенциал переноса группы Поскольку 1,3-БФГ является ацилфосфатолз, он обладает высоким потенциалом переноса группы. На более поздних этапах гликолиза образуются различные высокоэнергетические соединения фосфата. Фосфоенолпируват, енолфосфат, образуется в результате дегидратации 2-фосфоглицерата.
Лб~' гидролиза фосфатного эфира обычного спирта составляет — 3 ккал1 Обратите внимание, что гликолиз идет в присутствии арсената, но он не сопровождается образованием АТР, происходящим в норме в процессе превращения 1,3-бисфосфоглицерата в 3-фосфоглицерат. Таким 12. Гликолиз 41 Глпцеральдегид-3-фосфат + ХАГз' + + Н,Π— 3-фосфоглицерат + + ХАОН + 2Н'. н н сонн, ::4 О О С О !( С вЂ” Π— Р— О Сн, О- ооефовноллноуввт С О ) С вЂ” Π— Р— О сн, о- овьфввнввнвртввт О О С вЂ” С=О сн, пнотввт С С вЂ” ОН сн, енвзвзнотввт О () С вЂ” ОРО з 3 Н вЂ” С вЂ” ОН ( Н вЂ” С вЂ” ОРО з з Н т,авноцвтефотлнцвовт О )~ С вЂ” О Н вЂ” С вЂ” ОРО з 3 Н вЂ” С вЂ” ОРО з з Н 2,3 Ьнефоефоглнцврвт + Нт О )) С вЂ” О ( Н вЂ” С вЂ” ОРО з Н вЂ” С вЂ” Оро,>в Н О С вЂ” О тостьз*зз ) °,ь ' "' ~ со Н вЂ” С вЂ” ОРО,з Н зчцоецнквнцвовт О + Π— Р— О ОН 2,3 Енефоефоглнцвлвт моль, тогда как для фосфоенолпирувата >за величина равна — 14,8 ккалзмоль.
Почему фосфоенолпируват имеет такой высокий потенциал переноса фосфатной группы? Ответ заключается в том, что рсакция не останавливается на переносе фосфорильной группы при образовании енола. Ено>з претерпевает превращение в кетон, а именно в пируват, >36"' превращения енол — кетон очень велико, составляя примерно — 10 ккал/моль. Сравним эту величину с величиной Л6~' гидролиза фосфоенолпирувата в енолпируват, равной примерно — 3 ккал(моль. Таким образом, присущий фосфаеноллирувату высокий нитенциил переноси фасфатной группы возникает из большой движущей силы наследузощега превращения еиол — кеяан.
Часть Н. Генерирование 42 н хранение энергии 12.17. Метаболизм 2,3-бнсфосфоглицерата, регулятора транспорта кислорода Напомним, что 2,3-бисфосфоглицерат (2,3-БФГ) служит регулятором транспорта кислорода в эритроцитах. Он снижает сродство гемоглобина к кислороду, стабилизируя дсзоксигеиированную форму гемоглобина (гл.
4). Эритроциты характеризуются высокой концентрацией 2,3-БФГ (обычно равной 4 мМ), что отличает их от других клеток, содержащих лишь следовые количества этого соединения. 2,3-БФГ играет общую роль в качестве кофактора при превращении 3-фосфоглицсрата в 2-фосфоглицерат, осуществляемом фотоглицератмутазой. Синтез и расщепление 2,3-БФГ идут в обход гликолитического пути (рис.
12,16) Под действием бисфосфоглицераямутизы (лифосфоглицератмутазы) 1,3-БФГ превращается в 2,3-БФГ. 2,3-БФГ г идролизуется 23-бисфас фаглицерат-фосфатазой с образоваззием 3-фос- фоглицерата. Фосфатаза — фермент, катализирующий гидролиз фосфатного эфира. Интересен механизм этой мутазной реакции. 3-фосфаглицерит является ее обязательным участником, хотя в итоговой стехиометрии реакции он не фигурирует. Мугаза одновременно связывает 1,3-бисфосфоглицерат и 3-фосфоглицерат. В этом тройном комплексе происходит перенос фосфорильной группы от С-1 1,3-бисфосфоглицерата на С-2 3-фосфоглицерата (рис.
12.17). Глицвральдегнд-Зфосфат !1 1ж6 жросфог ицв1ют ию, 1 а,з.бисфосфоглицарат Зфоафоглицервт сфа " 11 8 фосфоглнцврвт Рнс. 12.16. Путь синтеза и распада 2,3-бисфосфоглицерата. В данной мутазной реакции 2,3-БФГ выступает как мощный конкурентный ингибитор в отношении 1,3-БФГ. Таким образом, скорость синтеза 2,3-БФГ отчасти зависит от его собственной концентрации. Другим регуляторным фактором является концентрация 1,3-БФГ, поскольку фермент не всегда насыщен этим соединением. В отличие от этого содержание 3-фосфоглицерата в зрнтроцитах почти находится Таблица 12,3.
Обычные конвентраци» промежуточных продуктов гликолиза в зрнцюввтах. (М1ваааив б., Уоамйаиа Н., В1осйею. Вюрвуз. Иеа. Союю., 18, 345, 1965.) Коннентрапил, мкм Промежуточный продукт Глюкоза Глюкозо-6-фосфат Фруктозо-6-фосфат Фруктозо-1,6-бисфосфат дигилроксиапетонфосфат Глинеральдсгид-3-фосфат 1,3-бисфосфоглинерат 2,3-бисфосфоглиперат 3-фосфоглипера г 2-фосфоглинерат Фосфоеноллнруаат Пируаат Лак та г АТР АОР Р, 5000 83 14 138 19 1 4000 П8 30 23 51 2900 1850 138 1000 РОз Рис. 12.18. 12.
Г. 43 Рнс. 12.17. Схематическое изображение участия 3-фосфоглицерата в превращении 1,3-бисфосфоглицерата в 2,3-бисфосфоглицерат. на том уровне, который необходим для на- сыщения мутазы. Таким образом, скорость синтеза 2,3-БФГ регулируется концентра- цией несказанных 1,3-БФГ и 2,3-БФГ. 12.18. Нарушение глнколнза в эрнтроцитах приводит к изменению транспорта кислорода Гликолиз в эригроцитах и транспорт кислорода связаны между собой участием в обоих процессах 2,3-бисфосфоглицерата.
А это означает, что нарушения гликолиза могут оказывать влияние иа транспорт кислорода. Действительно, у некоторых больных с наследственными нарушениями гликолиза в эритроцитах диссоциационные кривые кислорода изменены (рис. 12.18). При недостатачиасти гексокиназы концентрация промежуточных продуктов глико- ье 100 3 Е ю о и У 8 У 0 Кривые диссоциации кислорода для нормальных эритроцитов (черная линия), эритроцитов больного с недостаточностью уексокиназы (красная линия) и эритроцитов больного с недостаточностью пируваткиназы (синяя линия).
лиза находится на низком уровне из-за нарушения первого этапа процесса — фосфорилирования глюкозы. Для эритроцитов таких больных характерна пониженная концентрация 2,3-БФГ, а следовательно, гемоглобин у них обладает ненормально высоким сродством к кислороду. Прямо противоположные изменения имеют место в случае недостоточности нирувоткинозы. Концентрация промежуточных продуктов гликолиза оказывается ненормально высокой, что объясняется блокированием конечного этапа процесса.
Соответственно содержание 2„3-БФГ вдвое превышает норму, что обусловливает низкое сродство гемоглобина к кислороду. Отклонения ат нормы диссациацианных кривых кислорода при недостаточности гексокиназы и пируваткиназы казались необъяснимыми, пока не было установлено, что 2,3-БФГ служит регулятором транспорта кислорода. Заключение Гликолиз зто совокупность реакций превращения глюкозы в пируват.
У аэробных организмов гликолиз служит как бы прелюдией к циклу трикарбоновых кислот и цепи переноса электронов, в ходе которых запасается ббльшая часть свободной энергии, содержащейся в глюкозе. Десять реакций гликализа протекают в цигозоле. На первой стадии глюкоза превращается во фруктозо-!,б-бисфосфат путем фосфорилирования, изомеризации и второй реакции фосфорнлирования. В этих реакциях, играющих роль подготовительного этапа для генерирования АТР, на каждую молекулу глюкозы расходуются две молекулы АТР.
На второй стадии фруктозо-1,6- бисфосфат расщепляется альдолазай на дигндроксиацетонфосфат н глицеральдегид-3-фосфат, которые легко подвергаются взаимапревращению. Глицеральдегид-3- фосфат затем окисляется и фосфорилируется с образованием 1,3-БФà — ацилфосфата, обладающего высоким потенциалом переноса фосфатной группы. Образование 3-фосфоглицерата связано с генерироваиием одной молекулы АТР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
