Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
б) Субстратные циклы
Роль неравновесных реакций в обеспечении однонаправленности метаболизма обсуждались в гл. 1, и там же подчеркивалось, что такие реакции должны сопровождаться высвобождением тепла. Очевидно, один из механизмов образования тепла в бурой жировой ткани состоит в увеличении потока веществ через однонаправленные реакции (при условии, что поддерживается неравновесный характер реакций). Однако скорость однонаправленного процесса не может неограничен-
но увеличиваться без непрерывного удаления продукта этого процесса. Проблема удаления продукта может быть решена сочетанием двух противоположно направленных процессов, обусловливающих субстратный цикл; в этом случае не происхо- , дит накопления продукта, и в итоге наблюдается потеря энергии в форме тепла. В биологических системах такие реакции неминуемо включают гидролиз АТФ (прямо или кос-
Рис. 68. Цикл триглицериды/жирные кислоты в бурой жировой ткани. /—липолиз (липаза), 2 — активация жирных кислот (ацил-КоА—синтетаза), 3 — эге-рификация, 4— глицеролкиназа.
венно). Следовательно, увеличение активностей ферментов, катализирующих субстратный цикл, приводит к увеличению оборота АТФ, митохондриального дыхания и теплопродукции. Одним из примеров такого субстратного цикла служит цикл триглицериды/жирные кислоты (рис. 68). В этом цикле тепло образуется за счет непрерывного протекания процессов липолиза и реэтерификации. Тепло будет высвобождаться во •всех (неравновесных реакциях (например, при липолизе, активации жирных кислот и фосфорилирования глицерина).
В опытах с изолированной бурой жировой тканью in vitro установлено, что этот цикл стимулируется норадреналином. Эксперименты с интактными животными также показали, что скорость этого цикла увеличивается при содержании животного на холоде. В обоих типах экспериментов наблюдалось увеличение включения 14С из меченой 14С-глюкозы в глицерил-глицерин [114], что свидетельствует об увеличении скорости этерификации. Присутствие норадреналина или воздействие
холода также приводит к увеличению активности триглице-ридлипазы, которая, по-видимому, является регуляторным ферментом этого цикла. Кроме того, бурая жировая ткань содержит более активную глицераткиназу, чем белая жировая ткань ['114], так что большая часть высвобождающегося в процессе липолиза глицерина может быть превращена в глицерофосфат и использована таким образом для реэтерифика-ции. Следовательно, этот цикл в значительно меньшей степени зависит от поступления глюкозы, чем соответствующий цикл в белой жировой ткани.
Расчеты, основанные на включении 14С из 14С-глюкозы в глицерин триглицеридов, дают основание думать, что этот цикл, возможно, генерирует только небольшую часть продуцируемого бурой жировой тканью тепла — даже с учетом глицерокинаэной активности [114]. Хотя такие расчеты должны быть очень приблизительными, в настоящее время можно сделать вывод, что основная часть высвобождаемого бурой жировой тканью тепла образуется из-за того, что в митохондриях не происходит запасания энергии, высвобождающейся при транспорте электронов.
Список литературы
1. Wertheimer Е., Shapiro В., Physiol. Rev., 28, 451 (1948).
2. Schoenheimer R„ Rittenberg D., J. biol. Chem., Ill, 175 (1935).
3. Weis-Fogh Т., in: Insects and Physiology, p. 143, J. W. Beament and J. E. Treherne, eds., Edinburgh, Oliver and Boyd, 1967.
4. Johnston J. М., in: Comprehensive Biochemistry, 18, 1, M. Florkin and E. H. Stotz, eds., Amsterdam, Elsevier, 1970.
5. Kiyasu I. Y„ Bloom B„ Chaikoff I. L., J. biol. Chem., 199, 415 (1952).
6. Robinson D. S., in: Comprehensive Biochemistry, 18, 51, M. Florkin and
E. H. Stotz, eds., Amsterdam, Elsevier, 1970.
7. Vaughan M„ J. Lipid Res., 2, 293 (1961).
8. Lynen F., Fed. Proc., 20, 941 (1961).
9. Srere P. A., Nature, Lond., 205, 766 (1965).
10. Martin B. R„ Denton R. М., Biochem. J., 117, 861 (1970).
11. Lardy H. A., Paetkau V., Walter P., Proc. nat. Acad. Sci. Wash., 53, 1410 (1965).
12. Ballard F. J., Hanson R. W„ J. Lipid Res., 8, 73 (1967).
13. Flatt I. P., Ball E. G„ J. biol. Chem,, 239, 675 (1964).
14. Katz J., Landau B. R„ Bartsch G. E„ J. biol. Chem., 241, 727 (1966).
15. McLean P., Biochim. biophys. Acta, 37, 296 (I960).
16. Flatt J. P., Ball E. O., J. biol. Chem., 241, 2862 (1966).
17. Halperin M. L., Denton R. M„ Biochem. J., 113, 207 (1969).
18. Sagger son E. D„ Greenbaum A. L., Biochem. J., 119, 193 (1970).
19. Numa S., Bortz W. М., Lynen F., Adv. Enz. Reg., 3, 407 (1964).
20. Saggerson E. D„ Greenbaum A. L„ Biochem. J., 119, 221 (1970).
21. Vagelos P. R., in: Current Topics in Cellular Regulation, 4, 119,
B. L. Horecker and E. W. Stadtman, eds., London and New York, Academic Press, 1971.
22. Denton R. М., Halperin M. L., Biochem. J., 110, 27 (1968).
23. Fang М., Lowenstein I. М., Biochem. J., 105, 803 (1967).
24. Del Boca I., Flatt J. P., Europ. J. Biochem., 11, 127 (1969).
25. Coore H. G., Denton R. М., Martin B. R., Randle P. J., Biochem. J., 125, 115 (1971).