Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
Результаты такого анализа позволяют рассчитать содержание метаболитов в микромолях на 1 г ткани. В случае если известны общее содержание воды в ткани (определяют взвешиванием тканевого препарата до и после высушивания) и объем внеклеточного пространства (измеряют с помощью соединений, заведомо не проникающих внутрь клетки, — см. гл. 3, приложение 3.5), полученные результаты могут быть экстраполированы к реальным концентрациям метаболитов в расчете на внутриклеточную воду. При такой экстраполяции получают кажущуюся внутриклеточную концентрацию, поскольку принимают, что метаболит равномерно распределен во всей внутриклеточной воде.
Так, для ФФК-реакции
Ф-6-Ф + АТФ 9- ФДФ + АДФ
измеренное с помощью метода замораживания — сдавливания ткани отношение действующих масс выражается отношением
[ФДФ] [АДФ]
[Ф-6-Ф] [АТФ] *
Содержание этих метаболитов в изолированном сердце крысы, перфузируемом 5 мМ раствором глюкозы, приведено в табл. 1; рассчитанное из этих значений отношение действующих масс составляет 0,029. Так как кажущаяся константа равновесия
Таблица 1
Измерение отношения действующих масс фосфофруктокиназной реакции в изолированном перфузируемом сердце [25]
Метаболит Содержание в ткани, Кажущаяся концентрация,
мкиоль/г сухого веса мМ (мкмоль/мл
внутриклеточной НаО)
Фруктозо-6-фосфат 0,154 0,087
Фруктозодифосфат 0,042 0,022
АТФ 21,70 11,52
АДФ 2,49 1,32
[ФДФ] [АДФ] 0,022-1,32 .
Г = Отношение действующих масс = [~АТфГ = '67057-11,52 = 01029
этой реакции составляет величину порядка 103 (см. выше),, то, по-видимому, в клетке эта реакция является неравновесной.
Эта реакция была выбрана потому, что на ее примере ясно демонстрируются используемые принципы и из полученных результатов нетрудно сделать определенные выводы. Однако существует по крайней мере два основных недостатка этого подхода, из-за которых в некоторых случаях интерпретация экспериментальных данных осложняется. Во-первых, измеренное содержание метаболита, которое используется для расчета Г, может отличаться от действительной концентрации метаболита в области непосредственного окружения исследуемого фермента. Это может быть обусловлено физической компарт-ментализацией (например, митохондриальной или цитоплазматической) или химической компартментализацией (например, при адсорбции метаболита на белке). Если значительная часть внутриклеточного АТФ недоступна для ФФК (например, если 99,9% измеренного содержания АТФ в клетке находится в митохондриях, а ФФК локализована в цитоплазме), отношение действующих масс (Г) будет, близко к величине К' и ФФК будет, по-видимому, катализировать равновесную реакцию. Маловероятно, чтобы клетка могла обеспечить специфическую локализацию 99,9% АТФ, не оказывая какого-либо действия на распределение АДФ. Это привело бы к необходимости существования выеокоизбирательного транспортного
процесса, который поглощал бы большое количество энергии. Во-вторых, при интерпретации количественных различий между значениями Г и К' могут возникнуть определенные трудности. В любом метаболическом пути, в котором происходит поток вещества, реакции не могут быть равновесными. Однако ^некоторые реакции могут быть близки к равновесию (например, удалены от положения равновесия на 10%), и некоторые реакции могут быть далеко удалены от положения равновесия (например, фосфофруктокиназная реакция). Насколько велики должны быть различия между значениями Г и К' для того, чтобы данную реакцию определить как неравновесную? По-видимому, существует только условное деление, и к неравновесным относят обычно реакции, характеризующиеся 20-кратными и большими различиями, между значениями Г и К' {см. [12]). Если различия между значениями Г и К' меньше указанных выше, то представляется весьма затруднительным сделать заключение о неравновесном характере реакции без дополнительных доказательств (таких, как максимальные активности ферментов), поддерживающих это заключение.
Список литературы
1. Lehninger A. L., Bioenergetics, New York, W. A. Benjamin, 1965.
2. Spanner D. C., Introduction to Thermodynamics, London and New York, Academic Press, 1964.
3. Linford J. H., An Introduction to Energetics, London, Butterworths,
1966.
4. Wyatt P. A. H., Energy and Entropy in Chemistry, London, Macmillan,
1967.
5. Klotz I. М., Energy Changes in Biochemical Reactions, New York and London, Academic Press, 1967.
6. Krebs H. A., Kornberg H. L., Ergebnisse der Physiologie, 49, 212 (1957).
7. Morowitz H. J., Entropy for Biologists, London and New York, Academic Press, 1970.
8. Denbigh К¦ G., The Thermodynamics of the Steady State, London, Methuen, 1965.
