Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 9
Текст из файла (страница 9)
т' Ьб»' я Ьб выражены в «кал/моль. Ьб-истинное изменение свободной энергии, вычислено нэ Ьб»' н известной концентрации реагирующих веществ при обычных физиологических условиях. 12. Гликолнз 33 3 31 Таким образом, в ходе превращения глюкозы в пируващ происходит ойразованив двух молекул А ТР.
Суммарный перечень этапов, на которых происходит потребление или образование АТР, приведен в табл. 12.1. Напомним, что из фруктозо-1,6-бисфосфата образуются два трехуглеродных компонента. Реакции гликолиза суммированы в табл. 12.2 и на рис. !2.8. 12.9. Фосфофруктокиназа — ключевой фермент в регуляции гликолнза Гликолитический путь играет двоякую роль: он приводит к генерированию АТР в результа~е расщепления глюкозы, и он же поставляет строительные блоки для реакций синтеза, таких, как образование жирных кислот с длинной цепью. Скорость превра!цения глюкозы в пируват регулируется таким образом, чтобы удовлетворять этим Глюкоза + АТР Глюкозо-6-фосфат + +АОР+ Н' Глюкозо-6-фосфат- Фруктозо-б.фосфат Фруктово-б.фосфаз + АТР Фруктоэо- !,6-бисфосфат + АОР Е Н ' Фруктозо-1,6-бисфосфат — Дигндроксиацстонфосфат е Глнцеральдегид-3-фосфат Дигндроксиацетонфосфат Глице.
ральдегил-3-фосфат Глнцеральдегид-З-фосфат-р, + НАО ' 1,3-бисфосфоглицерат + АРАОН + Н " Глюкоза Глюкозе-6-фосфат Фруктозо-6-фосфат Фрухтозо-1,6-бнсфосфат 2 1,3-бисфосфоглнцерат 2 З.фосфоглицерат 2 Фосфоенолпируват 2 Пируват Трноэофосфат.иэомераза Глииеральлегил. -3-фосфат-легнлрогсназа Фосфоглицераткиназа Фосфоглииеро. мутаза Енолащ м зп к фоофат Гпнцереп дегнд З.фасфет- дегндрагенеза Кабпсфоафо Фааграгпнцерегкннезе 3 фосфог ппцерет Фас фага нцеромы аз а а.фас фоглпцерат Енапезе НО фасфоенопппруает АОР Пнруееткннезз АТР Ппруеет Гликолитический путь.
Рис. 12.8. двум главным потребностям клетки, В метаболических путях ферменты, катализирующие яо существу необрати.иые реакции, играют роль потенциальны~ участков контроля. При гликолизе реакции, катализируемые гексокиназой, фосфофруктокиназой и пируваткиназой, фактически необратимы Часть П. Генерирование и хранение энергии Глюкозе ),Атр Гекаакннезе ~.АОР гпюкозо4 фоофат ГпюкозафааФзт . нзамерззе фрткгозоб фосфаг Атр Фаафафруктакнназз АОР фртктоернэ,б бисфосфет /ЧАО++ Р, +Н' глпцерат ~~ьг л я е й ь о аз Концентрация фруктово 6 фосфеза Рис.
12.9. Аллостерическая регуляция фосфофруктокиназы. Высокая конпентрация АТР ингибирует фермент, понижая его сродство к фруктозо-б-фосфату. АМР снижает, а цитрат усиливает ингибирующее действие АТР. и, по-видимому, могут играть и регуляторную, и каталитическую роль.
Все три фермента действительно являются теми участками регуляции метаболического пути, на котором осуществляется регуляция гликолитического процесса. Фосфофрухтокиназа -наиболее важный регуляторный ко.инонент гликолиза. Этот тетрамерный фермент ингибируется высокими концентрациями АТР, снижающими его сродство к фруктозо-б-фосфату. Если реакция протекает в присутствии высоких концентраций АТР, то кинетика фосфофруктокиназной реакции описывается не гиперболической кривой, а сигмоидной !рис, !2.9).
Этот аллостерический эффект усиливается при связывании АТР с высокоспецифичным регуляторным центром, локализованным отдельно от каталитического центра. Ингибиторный эффект АТР обращается под действием АМР. Следовательно, акпзивность фермента возрастет при снижении отношения !АТР)у!АМР~. Другими словами, гликолиэ стимулируется в условиях низкого энергетического заряда клетки. Как уже упоминалось, гликолиз поставляет также углеродный скелет для процессов биосинтеза. Следовательно, регуляторное действие на фосфофруктокиназу будут, очевидно, оказывать также сигналы об избытке или недостатке строительных блоков.
Действительно, фосфофруктокиназа ингибируется цитратом, ранним промежуточным продуктом в цикле трикарбоновых кислот (разд. !3.2). Высокое содержание цитрата означает. что соединения. игрщощпе ирп биосинтезе роль про ппсс(иснноков. прил (- с)вуют в изоьпке и доло щи тельно(о рас(щ.и глюкозы для мой пе.щ нс ) ребус)ся. Нитрат иодпвляе) активное(ь фосфофруктокиназы. )силивая ингпбпгорное действие АТР. Таш(п Обри)(и(, фпсфпфр)тпт пни)и наподлее (танина, кае()а и (тики п)щ(д(тпи ч п в (нертш, и и стр(чтт(ы(ыт О н(кит, О чем сиена (п)ирутт нип ае гпи и иш' (папашин(т '1А ТРПЛА!Р) и ни(кш «и)( рзюанш цшпритп.
Фер.пени( шмш)атп ) и(р(инги( ак(ппвнпстът в )с швтчх, ковда сти(тп(п еш нптретижтн лиоп в тереш(..(ит( и у, и родна и ске.мте. Вг.(и ппа нпи (!(Ок(пири прищтспыггап( в пгпып(к(з пипи(випсп(ь ()нч фафр)'и такннагы ПШ)атп ПОЧтн ди и) ( (. Гсксокиназа и пирувв)мпп)за )нкже участвую) в регуляпии скорос(и гликолиза Пяруваткиназп мышц и печени иллосгсрически пни(бируется (РГ!'Р, и. (аким образом, преврап)ение фосфоснолиирувата в пируна) блокируе(ся в ус.юанях высоко(о нюрге)пческого )аряла Гсксокиназа аллостсрически ингибирустся )люкозо-6-фосфа)ом. Содержание фрук)озо-6-фосфата иовьппае)ся при подавлении ак)ивности фосфофрукзокиназы; при г(ом происхоли ( соотве)- ству)ощсс увеличение количес)ва глюкоза-6-фосфа(п.
которьщ находи)ся в равновесии с фруктозо-6-фосфа)ом. Г.адовтпелы(и, ннсибиравана(' фо('(бог)грз ктакишты вы( ик(ы( Отношение и ')АТРг!) А(б!Р! или высокит содерлсаниеи цшпрата и)пвидит к инспбирови. нши секспкинизы. В печени (люкозп фосфорилируется в глюкоза-6-фосфат лаже при ~~~окой «онпен г)галии последнего, обусловливается ирису)ствием слнжпкиназы — фермеп)а.
отличного от гексокиназы. Глюкокиназа харак)еризуется высоким значенисм А'„лля глюкозы. н следовщельно она активна )олька в условиях избы(ка глюкозы. Роль глнгкокиназы состоит в том, ч(обы пос(авлятылюкозо-6- фосфат для синтеза )лико)сна, резервной формы глюкозы )гл.
16). Высокая К„глюкокиназы печени дает возможность мозгу и мышцам первыми использовать глюкозу при ее ограниченном поступлении. Почему ведущую роль в )ликолнзс играет фосфофруктокиназа, а не гексокиннзау Это станет поня)ным, если вспомнить, что глюкоза-6-фосфат является промежуточным продуктом не только гликолитическо)о пути. Он может также превращаться в гликогеи или окисляться по пентозофосфатному пути (гл. 15) с образованием ХАГЭРН. Пер- Рис.
12.10. айзек(роннпя микрофо)о(рпфня лрож;кевой кле(ки. )Печ,(- гас(ся с люосзно) о разреще ния 1 уппе Мсгсег.) вая необратимая рсакпия. присуп)ая )олька глпко)штичесьому пути, названная реш(пищи.и )тапа.и, жо фосфорплировпнпе фруьтозо-6-фосфата во фрук)озо-1,6-бисфосй)пт. Отсюда вытекае) значение фосфофруктокиназы как основного фактора рсгуляпии (ликолиза.
БОО(!(це фер цент. каталпщргнгп)ий репи)аи)пг( пшт в и(таш(шческии ппс.п'дОвппп' (ы((н'п(и, вс(' 'да Явл.ч(пн'Я паапа.п'(' ваач ивы( реет.(чт(грны.и глел(ешпам донною и) ти. 12.10. Пируввт може) превращаться в этапол, лактаз или апе)илкофермевт А Поспелова)сльнос)ь рсакпий превращения глюкозы в пируват очень схожа у всех организмов и во всех видах клеток. В противоположность этому судьба пирува)а в попессах генерирования знер) ии обмена веществ различна. Мы рассмотрим три рсакпии.
протекающие с участием пирувата. 1. тбианов образуется из пирувага г дрожжей и некоторых других микроорганизмов. На первой стадии происходи) дскарбоксилированне иирувата: Пирува) + Н -( Ане)альдегил ч- ОО,. 12. !'лвколиз о о~с с=о сн, Пируват н- ° няон няо' — ~-г- с — о ! сн, Этаиев н со, — С=О сн, дяетваьдетид Реакция катализируется пируват-дехарбокснлазой, которая содержит в качестве кофермента тиаминпирофосфат. Тиаминпирофосфат является коферментом многих декарбоксилаз (обсуждение механизма действия см.
в разд. 13.10). Вторая стадия состоит в восстановлении ацетальдегида в этанол за счет ХАОН. Эта окислительновосстановительная реакция катализируется алкоголь-дегидрогеназой, содержащей в активном центре ион цинка. Превращение глюкозы в этанол называется спиртовым брожением. Суммарная реакция этого анаэробного процесса имеет следующий вид: Глюкоза + 2Р; + 2А(3Р + 2Н' 2 Этанол + 2СО, -|- 2АТР + 4- 2Н,О. Важно отметить, что ХА)3+ и ХА(3Н не входят в это суммарное уравнение. Восстановление ацетальдегида в этанол приводит к регенерированию ХА(3',который используется в реакции, катализируемой глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназой.
Таким образом, в суммарной реакции превращения глюкозы в этанол нет окислительновосстановительного процесса. 2. Лактат образуется из пирувата в норме у многих микроорганизмов. Реакция имеет место также в клетках высших организмов при ограниченном поступлении кислорода (как в интенсивно работающей мышце). Восстановление пнрувата за счет ХАРН с образованием лактата катализируется лактат-дегилрогеназой: О О С С=О + ! Снз Пируавт О О С ! но — С вЂ” н + МАО+ сн ь.диктат диктат. дегидрогвнвзв ЫАОН+ Н Часть Н.
Генерирование и хранение энергии Ацетальдегид + ХАОН + + Н+ Этанол + ХА(3. Суммарная реакция превращения глюкозы в лактат такова: Глюкоза + 2Р. ,+ 2АРР— — 2 Лактат + 2АТР + 2НгО. Как и в случае спиртового брожения, окислительно-восстановительного процесса в суммарной реакции нет. ХАОН, образующийся в результате окисления глицеральдегид-З-фосфата, потребляется при восстановлении пирувата. Регенерирование А|А0 при восстановлении пирувата в лактат поддерживаегп в анаэробных условиях непрерывное течение гликолитического пропесса.
Если бы регенерирования ХАО не происходило, гликолиз не мог бы идти дальше образования глицеральдегид-3-фосфата, а следовательно, не происходило бы и образования АТР. На самом деле синтез лактата требует времени, что мы увидим в гл. 15. 3. Только небольшая часть содержащейся в глюкозе энергии высвобожлается при ее анаэробном превращении в лактат (или этанол). Значительно большее количество энергии извлекается в аэробных условиях в цикле трикарбоновых кислот и в цепи переноса электронов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
