Аэробный метаболизм углеводов

Анаэробное расщепление глюкозы до лактата(гликолиз)и гликогенолиз. Поскольку в ходе этого превращения используются молекулы восстановленного НАД которые образовались при окислении трифосфоглицеринового альдегида то система становиться независимой от киолдорода

Комбинация реакции в ходе которых окисление трифосфоглицеринового альдегида в 1,3 дифосфоглицерат генерирует восстановленный НАД используемый в дальнейшем для восстановления пирувата в лактат получило название - гликолитическая оксидоредукция

1-ый этап Окисление глюкозы до пирувата. Что здесь важно подчеркнуть По свременным представлениям 1 этап окисления люкозы протекает в цитозоле и катализируется

1 этап в свою очередь может быть разделен на е стадии В реакциях 1-ой стадии происходит:

а)фосфорилирование глюкозы

б) изомеризация остатка глюкозы в остатокфруктозы.

в) дополнительное фосфорилирование фруктозного остатка 

г) расщепление гексозрого

Первая реакция катализируется ферментом гексокиназой. Эта реакция фосфорилирования глюкозы за счет энергии АТФ В ходе реакции теряется 5 ккал/моль и поэтому реакция в условиях клетки необратима

Вторая реакция изомеризация катализируется ферментом фосфогексоизомеразой. Превращением в фруктозу 6 фосфат

Третья реакция снова киназная которую катализирует фосфофруктокиназа Выделяется 3,4 ккал/моль практически в клетках необратима За счет энергии АТФ происходит фосфорилирование с образованием фруктоза б бифосфата

Четвертая реакция альдолазная катализируемая ферментам альдолазой Входе этой реакции происходит альдолазное расщепление фруктоза-6-бисфосфата. в итоге образуется 2 фосфотриозы.

Следующая реакция в ходе которои фосфодиоксиацетон изомеризуется с превращением трифосфоглицириновый альдегид Катализирует эту реакцию фосфотриоза-изомераза.

Вывод: Таким образом в ходе первой стадии затрач 1Вается 2 молекулы АТФ и оорачуется молекулы фосфоглицеринового альдегида Иногда эту стадию называют подготовительной Т е идет дальнейшая подготовка к окислению уже образующихся фосфотриоз.

На второй стадии первого этапа. Происходит окисление фоосфоглицеринового альдегида в пируват. Поскольку при распаде молекулы глюкозы образуется 2 молекулы фосфоглицеринового альдегида, то вдальнейшем при описании процесса мы должны учитывать это обстоятельство.

Первая реакция является окислительной. Мы о ней говорили когда расматривали

Дегидрогеназа трифосфоглицеринового альдегида. Одновременно участником реакции является фосфорная кислота Названный фермент является НАД зависимым т е одержи в качестве кофермента НАД Происходящий процесс окисления путем дегидрирования приводит

запасается в образующимся окисленном соединении называющимся 1,3 дифосфоглицерат.

Во второй реакции происходит образование АТФ Фермент катализирующий эту реакцию называется фосфоглицераткиназа В ходе этой реакции энергия вместе с фосфатной группой передается на АДФ образованием АТФ Образующееся оединение в ходе этои реакции это 3-фосфоглицерат.

В третей реакции катализируемои фосфоглицератмутазой происходит перенос фэсфатной группы от 3 углеродного атома ко 2-му углеродному атому. Образуется фосфоглицерат.

В четвертой реакции катализируемой ферментом енолазой, происходит перегруппировка связей и образование макроэргического соединения фосфоэнолпирувата(ФЭП). В ходе пятой реакции катализируемой ферментом пируваткиназой происходит перенос вместе с энергией фосфорильного остатка на АДФ с образованием АТФ. Образуется кетокислота простеишая извествой под названием пировиноградная кислота (пируват) Необратима т к сопровождаетсяч потерей 7,5 ккал/моль. На этом первый этап заканчивается

9 ) Синтез и расщепление гликогена

Повышение концентрации глюкозы в крови (например в результате ее всасывания из кишечника на высоте пищеварения) поступление глюкозы в клетку может увеличиваться и часть глюкозы может использоваться для синтеза гликогена Накопление резерва углеводов в клетках в виде гликогена имеет преимущество по сравнению с накоплением глюкозы Поступившая в клетку глюкоза подвергается фосфорилированию с участием фермента гексокиназы или гюкокиназы. Образующаяся глюкоза-6-фосфат с участием фермента фосфоглюкомутаэы изомеризуется в глюкоза-1-фосфат Далее глюкоза-1-фосфат за счет энергии уридинтрифосфорной кислоты с участием фермента глюкоза-I-фосфат уридил трансфераза превращается в уридиндифосфоглюкозу Образующийся пирофосфат немедленно расщепляется пирофосфотазой необратима - реакция термодинамического контроля УДФ глюкоза с участием фермента гликоген-синтетазы (этот фермент способен образовывать а-1,4-гликозидные связи в гликогене) включается в молекулу гликогена Фермент гликоген-синтетаза способен присоединять остатки к строящейся молекуле гликогена только путем образования а 1,4-гликозндной связи Следовательно с участием этого фермента может синтезироваться только линейный полимер Гликоген полимер разветвленный имеющий а-1,б-гликозидные связи в точках ветвления Оказывается для образования этих связей необходим еще один фермент получивший название фермента ветвления Синтез гликогена идет во всех органах и тканях Однако наибольшее количество содержится в печени и мышцах Включение одного остатка глюкозы в молекулу гликогена сопровождается использованием двух макроэргических эквивалентов Необходима одна молекула АТФ и одна молекула УДФ Поэтому синтез гликогена может идти только при достаточной энергообеспеченности клеток, т е при высокой концентрации АТФ.

МОБИЛИЗАЦИЯ ГЛИКОГЕНА

Гликоген как резерв глюкозы накапливается в клетках в постадсорбционном периоде (после всасывания) и расходуется затем. Расщепление гликогена в печени получило название мобилизация гликогена Происходит за счет фермента гликоген фосфорилазы Он катализирует расщепление а-1,4-гликозидные связи в молекулах гликогена Гликоген-» гл-1-ф <—> гл.-6-ф -> глюкоза + НзРО, (С,Н100,)п фосфородиз фосфоглюкомутаза глюкоза-6-фосфотаза Регуляция процессов синтеза и распада гликогена. Сопоставим эти процессы. Эти процессы различны Это обстоятельство дает возможность раздельно регулировать синтез и распад гликогена Регуляция осуществляется на уровне 2 ферментов гликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы Основным механизмом регуляции активаостн этих ферментов является их ковалентная модификация путем фосфорилирования – дефосфорилирования Фосфорилированная фосфорилаза активна (отвечает за расщепление гликогена) ее называют фосфорилаза-А В то время как фосфоритрованная гяикогенсинтетаза неактивна (активная форма отвечает за синтез) а дефосфоршппмванные формы наоборот Дефосфорилированная фосфорилаза неактивна - фосфорилаза-В

РАСПАД ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ Первичным сигналом стимулирующим мобилизацию гликогена в печени является снижение концентрации глюкозы в крови Если вы хотели есть, но вас отвлекли как ребенка и ничего не давать, то дальше он уже не просит есть Почему?

1. В ответ на это а-клетки островков Лангерганса панкреатической железы выбрасывают в кровь гормон ГЛЮКАГОН. 2. Глюкагон циркулирующий в крови взаимодействует со своим белком-рецептором находящимся на внешней стороне наружной клеточной мембраны и образует гормон-рецепторный комплекс 3. Затем с помощью специального механизма после образования гормон-рецепторного комплекса происходит активация фермента аденилатциклазы (G белки меняют свою конформацию и переводят в активную форму адекилатциклазу) 4. Активная форма начинает образовывать циклический АМФ из АТФ 5. ЦАМФ способен активировать еще один фермент - протеилкитза Этот фермент состоит из 4 субъединиц 2-х регуляторных и 2-х каталитических Две молекулы ЦАМФ присоединяются к регуляторньш субъединицам => происходит изменение конформации и высвобождаются каталитические субъединицы 6. Каталитические субъеднницы обеспечивают фосфорнлироваиие ряда белков, в том числе ферментов В частности они обеспечивают фосфорилирофание гликогенсинтетазы и это сопровождается блокированием синтеза гликоген Кроме этого происходит фосфорилирование киназы-фосфорилазы (слово киназа означает фосфорилироваиие) которая фосфорилирует пшкогекфосфоршшу Отсюда активация расщепления гликогена с выходом глюкозы в кровь. Выброшенная глюкоза в кровь увеличивает концентрацию доводя ее до нормальных величин Стимуляция расщепления гликогена в печени происходит так же за счет выброса адреналина