Расщепление глюкозы до пирувата — КиберПедия 

Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

Расщепление глюкозы до пирувата

2017-12-10 522
Расщепление глюкозы до пирувата 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

По современным представлениям первый этап окисления глюкозы протекает в цитозоле и катализируется надмолекулярным белковым комплексом гликолитическим метаболоном, включающим в себя до десятка отдельных ферментов.

Первый этап окисления глюкозы может быть в свою очередь раз делен на 2 стадии. В реакциях первой стадии происходит фосфорили рование глюкозы, изомеризация остатка глюкозы в остаток фруктозы, дополнительное фосфорилирование уже фруктозного остатка и, нако нец. расщепление гексозного остатка на два остатка фосфотриоз:

Эта реакция катализируется ферментом гексокиназой. В качестве фо сорилирующего агента в клетке используется АТФ. Реакция сопровож дается потерей свободной энергии порядка 5,0 ккал/моль и в усло виях клетки является необратимой.

Вторая реакция, катализируемая фосфогексоизомеразой, легко обра тима.

Третья реакция катазируется ферментов фосфофруктокиназой. В этой реакции также теряется 3,4 ккал/моль энергии и она, как и гексо киназная реакция, в условиях клетки необратима.

Эта реакция катализируется ферментом альдолазой, реакция обрати ма. В результате реакции фруктозо1,6бисфосфат расщепляется на два триозофосфата.

Фосфодигидроксиацетон (ФДА) в условиях клетки легко изомери зуется в 3фосфоглицериновый альдегид (ФГА) при участии фермен та триозофосфатизомеразы в ходе пятой реакции. Поэтому мы можем считать, что на первой стадии этого этапа затрачивается 2 АТФ, а из молекулы глюкозы образуется две молекулы 3фосфоглицеринового альдегида.

На второй стадии первого этапа окисления глюкозы ФГА превраща ется в пируват. Поскольку при распаде молекулы глюкозы образуется 2 молекулы ФГА, при дальнейшем описании процесса мы дожны учесть это обстоятельство.

Следующая реакция рассматриваемого процесса является окисли тельной реакцией:

В ходе этой реакции, катализируемой дегидрогеназой 3фосфоглицеринового альдегида, происходит окисление ФГА в 1,3дифосфоглицериновую кислоту. Окисление идет путем дегидрирования, а отщепленные от субстрата атомы водорода переносятся на НАД+ с образованием восстановленной формы кофермента. Энергия окисления накапливается в клетке, вопервых, в виде энергии восстановленного НАДН+Н+,а, вовторых, в виде макроэргической связи продукта окис ления с участвующей в реакции фосфорной кислотой, т.е. в макроэр гической связи 1,3дифосфоглицериновой кислоты.

В седьмой реакции остаток фосфорной кислоты из 1,3дифосфо глицерата вместе с запасом энергии, накопленной в макроэргической связи, переносится на АДФ с образованием АТФ:

Эта обратимая реакция катализируется ферментом фосфоглицераткина зой.

Далее идет обратимая изомеризация 3фосфоглицериновой кисло ты в 2фосфоглицериновую кислоту при участии фермента фосфоглице ратмутазы:

В следующей, девятой по счету, реакции идет отщепление воды от 2фосфоглицериновой кислоты:

В ходе отщепления воды идет перераспределение электронной плотности в молекуле с образованием макроэргической связи между вторым атомом углерода енольной формы пировиноградной кислоты и остатком фосфорной кислоты. Реакция обратима, она катализируется ферментом енолазой.

Накопленная в макроэргической связи ФЭП энергия вместе с остатком фосфорной кислоты в ходе следующей реакции переносится на АДФ с образованием АТФ. Реакция катализируется пируваткиназой.

Реакция сопровождается потерей 7,5 ккал/моль энергии и в условиях клетки практически необратима.

Суммарное уравнение первого этапа аэробного окисления глюкозы:

Глюкоза + 2 АДФ + 2 Н3РО4 + 2 НАД+>> 2 пируват + 2 АТФ + 2 НАДН+Н+ + 2 Н2О

В ходе этого этапа высвобождается 140 ккал/моль энергии, основная ее часть (около 120 ккал/моль) накапливается в клетке в виде энергии 2 АТФ и энергии 2 восстановленных НАД+ АДЩ из которого следует, что на первом этапе молекула глюкозы расщеп ляется до двух молекул пировиноградной кислоты, при этом клетка на каждую молекулу расщепленной глюкозы получает 2 молекулы АТФ и две молекулы восстановленного НАДH+H+.

Регуляция работы первого этапа аэробного расщепления глюкозы осуществляется с помощью термодинамических механизмов и с помощью механизмов аллостерической модуляции регуляторных ферментов, при нимающих участие в работе этого метаболического пути.

С помощью термодинамических механизмов осуществляется конт роль направления потока метаболитов по данному метаболическому пути. В описанную систему реакций включены три реакции, в ходе которых теряется большое количество энергии: гексокиназная (G0= 5,0 ккал/моль), фосфофруктокиназная (G0= 3,4 ккал/моль) и пируваткиназная (G0= 7,5 ккал/моль). Эти реакции в клетке практически не обратимы, в особенности пируваткиназная реакция, и за счет их необратимости процесс становится необратимым в целом.

Интенсивность потока метаболитов по рассматриваемому метабо лическому пути контролируется в клетке за счет изменения актив ности включенных в систему аллостерических ферментов: гексокина зы, фосфофруктокиназы и пируваткиназы. Таким образом, пункты тер модинамического контроля метаболического пути одновременно явля ются и участками, на которых осуществляется регуляция интенсив ности потока метаболитов.

Главным регуляторным звеном системы является фосфофруктоки наза. Активность этого фермента подавляется высокими концентраци ями АТФ в клетке, степень аллостерического ингибирования фермента АТФ усиливается при высоких концентрациях цитрата в клетке. АМФ является аллостерическим активатором фосфофруктокиназы.

Гексокиназа ингибируется по аллостерическому механизму высо кими концентрациями Гл6ф. В этом случае мы имеем делом с рабо той сопряженного регуляторного механизма. В клетке после угнете ния активности фосфофруктокиназы высокими концентрациями АТФ на капливается Фр6ф, а значит накапливается и Гл6ф, поскольку реакция, катализируемая фосфогексоизомеразой, легко обратима. В таком случае повышение концентрации АТФ в клетке ингибирует акти вность не только фосфофруктокиназы, но и гексокиназы.

Очень сложно выглядит регуляция активности третьей киназы пируваткиназы. Активность фермента стимулируется Гл6ф, Фр1,6бф и ФГА по аллостерическому механизму так называя активация предш ественником. В свою очередь, высокие внутриклеточные концентрации АТФ,НАДН,цитрата, сукцинилКоА и жирных кислот угнетают активность фермента по аллостерическому механизму.

В целом, расщепление глюкозы до пирувата тормозится на уровне 3 указанных киназ при высокой концентрации АТФ в клетке,т.е. в ус ловиях хорошей обеспеченности клетки энергией. При недостатке энергии в клетке активация расщепления глюкозы достигается,во пер вых, за счет снятия аллостерического ингибирования киназ высокими концентрациями АТФ и аллостерической активации фосфофруктокиназы АМФ и, вовторых, за счет аллостерической активации пируваткиназы предшественниками: Гл6Ф, Фр1,6бф и ФГА.

Каков смысл ингибирования цитратом фосфофруктокиназы и цитратом и сукцинилКоА пируваткиназы? Дело в том, что из одной молекулы глюкозы образуется две молекулы ацетилКоА, который затем окисляется в цикле Кребса. Если в клетке накапливаются цитрат и сукцинилКоА, значит цикл Кребса не справляется с окислением уже наработанного ацетилКоА и есть смысл притормозить его допол нительное образование, что и достигается ингибированием фосфоф руктокиназы и пируваткиназы.

Наконец, угнетение окисления глюкозы на уровне пируваткиназы при повышении концентрации жирных кислот направлено на сбережение глюкозы в клетке в условиях, когда клетка обеспечена другим, бо лее эффективным видом энергетического топлива.


Поделиться с друзьями:

История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.012 с.