Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНЫЕ СТАДИИ ГЛИКОЛИЗАСуммарное уравнение гликолиза, завершающегося образованием лактата, следующее:
Все ферменты гликолитического пути (рис. 18.2) находятся во внемитохондриальной растворимой клеточной фракции (цитозоле). Они катализируют реакции превращения глюкозы в пируват и лактат, которые протекают в следующей последовательности. Гликолитический путь превращения глюкозы начинается с ее фосфорилирования в глюкозоб-фосфат. Эта реакция катализируется ферментом гексокиназой; в паренхиматозных клетках печени эту функцию выполняет индуцируемый фермент глюкокиназа, активность которого зависит от характера питания. Донором фосфата служит АТР в виде комплекса Mg - АТР, что характерно и для многих других реакций фосфорилирования. При этом расходуется одна высокоэнергетическая фосфатная связь АТР и образуется ADP. Реакция сопровождается значительными потерями свободной энергии в форме теплоты. Поэтому при физиологических условиях эта реакция является необратимой. Продукт реакции глюкозо-6-фосфат является аллостерическим ингибитором гексокиназы:
Гексокиназа, присутствующая во всех тканях, за исключением паренхимы печени, имеет высокое сродство (низкое Функция глюкокиназы состоит в «захватывании» глюкозы из кровотока после приема пищи (когда концентрация глюкозы в крови повышается). В отличие от гексокиназы она имеет высокое значение Глюкозо-6-фосфат занимает важное положение в области стыковки ряда метаболических путей (гликолиз, глюконеогенез, пентозофосфатный путь, гликогенез и гликогенолиз) (рис. 18.2). В ходе гликолиза он превращается во фруктозо-6-фосфат при участии фосфогексозонзомеразы, при этом происходит альдокето-изомеризация. Фермент действует только на а-аномер глюкозо-6-фосфата:
Далее следует еще одно фосфорилирование, осуществляемое АТР; оно катализируется фосфофруктокиназой (фосфофруктокиназа-1) с образованием фруктозо-1,6-бисфосфата. Фосфофруктокиназа также является индуцируемым ферментом; считается, что она играет главную роль в регуляции скорости гликолиза. Реакция, катализируемая фосфофруктокиназой, также является необратимой при физиологических условиях:
Фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется альдолазой (фруктозо-1,6-бисфосфат-альдолазой) на два триозофосфата: глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат:
Описано несколько различных альдолаз, и все они состоят из четырех субъединиц. В большинстве тканей находится альдолаза А, в печени и почках имеется такке альдолаза В. В клетке фруктозофосфаты (см. скан) Рис. 18.2. Последовательность реакций гликолиза. Обозначения: находятся преимущественно в фуранозной форме, но фосфогексозоизомераза, фосфофруктокиназа и альдолаза действуют на молекулы, имеющие «открытую» линейную конфигурацию. Глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетон-фосфат превращаются друг в друга при участии фермента фосфотриозоизомеразы:
Следующей стадией гликолиза является окисление глицеральдегид-3-фосфата с образованием 1,3-бисфосфоглицерата; дигидроксиацетонфосфат при участии фосфотриозоизомеразы также окисляется в 1,3-бисфосфоглицерат, проходя через стадию образования глицеральдегид-3-фосфата:
Фермент, катализирующий эту реакцию, — NAD-зависимая глицеральдегид-З-фосфатдегидро-геназа. В структурном плане она состоит из четырех идентичных полипептидов, образующих тетрамер. Каждый полипептид содержит по
Поскольку на каждую молекулу глюкозы, участвующую в гликолизе, образуются две молекулы триозы, то на рассмотренной стадии образуются две молекулы АТР на молекулу глюкозы. Здесь мы имеем пример фосфорилирования «на субстратном уровне». В присутствии арсената, который конкурирует
Рис. 183. Окисление глицеральдегид-3-фосфата. Ф-глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа. Фермент ингибируется реагентом на - с неорганическим фосфатом Образовавшийся на предыдущей стадии 3-фосфоглицерат превращается в 2-фосфоглицерат при участии фермента фосфоглицератмутазы. Полагают, что на промежуточной стадии реакции образуется 2,3-бисфосфоглицерат (DPG):
На следующей стадии, катализируемой енолазой, происходит отщепление молекулы воды и перераспределение энергии внутри молекулы, при этом фосфат в положении 2 переходит в высокоэнергетическое состояние; продуктом реакции является фосфоенолпируват. Енолаза ингибируется ионами фторида; этим пользуются в тех случаях, когда необходимо остановить гликолиз, например перед определением содержания глюкозы в крови. Енолаза нуждается в ионах
Высокоэнергетический фосфат фосфоенолпирувата переносится на ADP ферментом пируваткиназой; на этой стадии образуются еще две молекулы АТР на молекулу глюкозы. Образующийся в ходе реакции енолпируват самопроизвольно переходит в кетоформу, т. е. пируват. Это-еще одна неравновесная реакция, сопровождающаяся значительной потерей свободной энергии в форме теплоты; она является физиологически необратимой:
Высокоэнергетический фосфат фосфоенолпирувата переносится на ADP ферментом пируваткиназой; на этой стадии образуются еще две молекулы АТР на молекулу глюкозы. Образующийся в ходе реакции енолпируват самопроизвольно переходит в кетоформу, т. е. пируват. Это — еще одна неравновесная реакция, сопровождающаяся значительной потерей свободной энергии в форме теплоты; она является физиологически необратимой:
В зависимости от окислительно-восстановительного состояния ткани дальнейший процесс может идти по одному из двух путей. В анаэробных условиях реокисление NADH путем переноса восстановительных эквивалентов на дыхательную цепь и далее на кислород происходить не может. Поэтому NADH восстанавливает пируват в лактат, эта реакция катализируется лактатдегидрогеназой. Описано несколько изозимов этого фермента, определение их имеет клиническое значение. Реокисление NADH путем образования лактата обеспечивает возможность протекания гликолиза в отсутствие кислорода, поскольку поставляется Хотя большая часть гликолитических реакций обратима, три из них носят ярко выраженный экзергонический характер и поэтому могут рассматриваться как физиологически необратимые. Это реакции, катализируемые гексокиназой (и глюкокиназой), фосфофруктокиназой и пируваткиназой; они служат главными участками, на которых происходит регуляция гликолиза. Клетки, способные направить движение метаболитов гликолитического пути в направлении синтеза (глюконеогенез), используют различные ферментные системы, обеспечивающие протекание процесса в обход упомянутых выше необратимых стадий. Об этом будет подробнее сказано ниже, когда будут обсуждаться процессы глюконеогенеза. 2,3-Бисфосфоглицератный циклВ эритроцитах многих млекопитающих имеется фермент, позволяющий направить процесс в обход стадии, катализируемой фосфоглицераткиназой; при этом свободная энергия, обусловленная присутствием высокоэнергетического фосфата в молекуле
Рис. 18.4. 2,3-Бисфосфоглицератный цикл в эритроцитах
|
1 |
Оглавление
|