12.18. Нарушение гликолиза в эритроцитах приводит к изменению транспорта кислорода
Гликолиз в эритроцитах и транспорт кислорода связаны между собой участием в обоих процессах 2,3-бисфосфоглицерата. А это означает, что нарушения гликолиза могут оказывать влияние на транспорт кислорода. Действительно, у некоторых больных с наследственными нарушениями гликолиза в эритроцитах диссоциационные кривые кислорода изменены (рис. 12.18). При недостаточности гексокиназы концентрация промежуточных продуктов
Таблица 12.3. (см. скан) Обычные концентрации промежуточных продуктов гликолиза в эритроцитах. (Minakami S., Yoshikawa П., Biochem. Biophys. Res. Comm., 18, 345, 1965.)
Рис. 12.18. Кривые диссоциации кислорода для нормальных эритроцитов (черная линия), эритроцитов больного с недостаточностью гексокиназы (красная линия) и эритроцитов больного с недостаточностью пируваткиназы (синяя линия).
гликолиза 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 недостаточности пируваткиназы. 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 от нормы диссоциационных кривых кислорода при недостаточности гексокиназы и пируваткиназы казались необъяснимыми, пока не было установлено, что 2,3-БФГ служит регулятором транспорта кислорода.
Заключение
Гликолиз - это совокупность реакций превращения глюкозы в пируват. V аэробных организмов гликолиз служит как бы прелюдией к циклу трикарбоновых кислот и цепи переноса электронов, в ходе которых запасается большая часть свободной энергии, содержащейся в глюкозе. Десять реакций гликолиза протекают в цигозоле. На первой стадии глюкоза превращается во фруктозо-1,6-бисфосфат путем фосфорилирования, изомеризации и второй реакции фосфорилирования. 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 альдолазой на дигидроксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат, которые легко подвергаются взаимопревращению. Глицеральдегид-3-фосфат затем окисляется и фосфорилируется с образованием 1,3-БФГ-ацилфосфата, обладающего высоким потенциалом переноса фосфатной группы. Образование 3-фосфоглицерата связано с генерированием одной молекулы АТР. На последней стадии гликолиза путем перемещения фосфорильной группы и дегидратации образуется фосфоенолпируват, второй промежуточный продукт с высоким потенциалом переноса фосфатной группы. Превращение фосфоенолпирувата в пируват сопровождается генерированием еще одной молекулы АТР. Таким образом, при образовании двух молекул пирувата из одной молекулы глюкозы накапливаются две молекулы АТР.
Акцептором электронов при окислении глицеральдегид-3-фосфата служит NAD+. Следовательно, чтобы гликолиз мог продолжаться, NAD+ по мере потребления должен регенерироваться. У аэробных организмов NADH, образующийся в ходе гликолиза, передает свои электроны на 
по цепи переноса электронов, что приводит в результате к регенерированию NAD+ В анаэробных условиях регенерирование NAD+ происходит при восстановлении пирувата в лактат. У некоторых микроорганизмов в норме имеет место регенерирование NAD+ в ходе синтеза лактата или этанола из пирувата. Эти два процесса называются брожением.
Гликолитический путь играет двоякую роль: он приводит к генерированию АТР в результате распада глюкозы и он же поставляет строительные блоки для синтеза клеточных компонентов. Регуляция скорости превращения глюкозы в пируват направлена на удовлетворение этих двух основных потребностей клетки. Реакции гликолитического пути в физиологических условиях легко обратимы, кроме реакций, катализируемых гексокиназой, фосфофруктокиназой и нируваткиназой. Фосфофруктокиназа, наиболее важный регуляторный элемент в процессе гликолиза, ингибируется высокими концентрациями АТР и цитрата и активируется AMP. Поэтому фосфофруктокиназа активна при возникновении потребности в энергии или в строительных блоках. Гексокиназа ингибируется глюкозо-6-фосфатом, который накапливается, когда фосфофруктокиназа неактивна. Пируваткиназа, другой регуляторный фермент, аллостерически ингибируется АТР, и, следовательно, превращение фосфоенолпирувата в пируват блокируется при высоком энергетическом заряде клетки.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Стереохимические соотношения некоторых сахаров
Рис. 12.19. (см. скан) Стереохимические соотношения D-альдоз, содержащих три, четыре, пять и шесть атомов углерода.
(кликните для просмотра скана)
