15.20. Субстратные циклы амплифнцнруют метаболические сигналы и образование тепла
Пара реакций, таких, как фосфорилирование фруктозо-6-фосфата во 
и обратный гидролиз последнего до фруктозо-6-фосфата, называется субстратным циклом. Как уже упоминалось, в большинстве клеток эти реакции никогда не осуществляются с максимально возможной скоростью одновременно в силу реципрокного аллостерического контроля, Однако исследования с применением изотопной метки показали, что в ходе глюконеогенеза имеет место фосфорилирование фруктозо-6-фосфата во 
Ограниченное функционирование таких циклов обнаружено и в случае других пар противоположно направленных необратимых реакций. Наличие таких циклов объясняли несовершенством метаболической регуляции, и субстратные циклы называли иногда бесполезными, или холостыми, циклами. Однако в настоящее время представляется более вероятным, что субстратные циклы имеют определенное биологическое значение. Одна из возможностей состоит в том, что эти циклы амплифицируют биологические сигналы. Предположим, что скорость превращения 
равняется 100, а 
так что начальный «чистый» выход реакции составляет 10. Примем, что аллостерический эффектор повышает скорость реакции А
В на 20% 
и реципрокно снижает скорость реакции 
на 20% 
Новый «чистый выход» равен 48. Таким образом, изменение на 20% скоростей противоположно направленных реакций приводит к повышению «чистого выхода»
Рис. 15.7. Пример стимулированного АТР субстратного цикла, функционирующего с двумя различными скоростями. Небольшое изменение скоростей двух противоположно направленных реакций приводит к значительному изменению чистого выхода продукта В.
процесса на 480%. В примере, представленном рис. 15.7, такая амплификация достигается путем гидролиза АТР.
Другая потенциальная биологическая роль субстратных циклов состоит в том, чтобы генерировать тепло, продуцируемое при гидролизе АТР. Ярким примером такого феномена служат шмели, которым для полета необходимо поддерживать температуру грудного отдела около 30 °С. Шмели способны поддерживать такую высокую температуру грудного отдела и осуществлять поиск пищи даже при температуре всего 10 °С, потому что их летательная мышца обладает высокой активностью и фосфофруктокиназы, и фруктозобисфосфатазы. Поскольку эта фруктозобисфосфатаза не ингибируется AMP, есть основание думать, что данный фермент специально предназначен для генерирования тепла. В летательной мышце медоносной пчелы в отличие от мышцы шмеля фруктозобисфосфатазная активность почти отсутствует, и в соответствии с этим пчела не может летать при низкой окружающей температуре. Слишком большая скорость цикла фруктозо-6-фосфат фруктозо-1,6-бисфос-фат может вызывать избыточное образование тепла. Такое состояние, называемое злокачественной гипертермией, вызывается анестетиком галотаном у чувствительной к нему линии свиней.
