Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
-Ч
Клеточная Гмокоза мембрана
пс\
Г-6-ФГ-1-Ф Гликоген
фги\\ --
Ф-6-Ф
ФФк\
ФДФ
Альд\ f
да»
1,3-диФГА \\*пс 3-ФГА
^ [ ФГму> 'аза
2-ФГА
ФЕП 1пк
' лдг „ Клеточная Пирувата Лактат мембрана ____ 2
Рис. 18. Гликолитический путь в мышце.
/—поступление глюкозы в мышцу — специфический транспортный процесс; 2 — выход лактата из мышцы путем диффузии через клеточную мембрану. ГК — гексокина-аа, ФГМ — фосфоглюкомутаза, ФГи — фосфоглюкоизомераза, ФФК — фосфофруктоки-наза, Альд — альдолаза, ТФИ — триозофосфатизомераза, ГАФДГ — глицеральдегнд-3-фосфат—дегидрогеназа, ФГК — фосфоглццераткиназа. ФГмутаза — фосфоглнцерат-мутаза, ЕН — енолаза, ПК — пируваткиназа, ЛДГ — лактатдегидрогеназа.
в НАД-Н и связывание неорганического фосфата (Фн) с образованием «богатой энергией» смешанной ангидридной
ГУ<>
связи кУ'
\q—(ф)
Уми соо®
СНОН + НАД + + Фк- СНОН + НАДН
СН2°® сн2о©
В такой форме фосфатная группа переносится с помощью фосфоглицераткиназы на молекулу АДФ с образованием АТФ и 3-фосфоглицерата. В результате двух согласованных реакций, катализируемых глицеральдегид-3-фосфат— дегидрогеназой и 3-фосфоглицераткиназой, высвобождаемая в окислительном процессе энергия запасается в молекуле АТФ. Другим важным аспектом этой реакции является превращение НАД+ в НАД-Н, который должен непрерывно вновь окисляться до НАД+, чтобы поддерживать течение гликолиза (см. ниже).
3-фосфоглицерат превращается в фосфоенолпируват в му-тазной и енолазной реакциях. И наконец, фосфат из этого соединения переносится на АДФ с образованием АТФ и пирува-та. По-видимому, исходным продуктом пируваткиназной реакции является енольная форма пировиноградной кислоты, но она быстро превращается в более стабильную кетоформу.
' сн2 сн2 ПН.
АДФ + С—О® С—ОН + АТ®
соон соон 4Г
сн,
I
с=о
I
соон
2. РЕГЕНЕРАЦИЯ НАД+ ДЛЯ ГЛИКОЛИЗА
Восстановление НАД+ в глицеральдегид-З^фосфат — дегид-рогеназной реакции требует, чтобы образованный НАД-Н вновь окислялся со скоростью, равной скорости гликолиза. В большинстве типов мышечной ткани в анаэробных условиях это превращение осуществляется в лактатдегидрогеназной реакции
СН3СОСООН + НАД-Н( + Н+) --->- НАД+ + СН3СНОНСООН.
Таким образом, анаэробный гликолиз является самоподдержи-вающимся процессом. Энергия, необходимая для сокращения белых «анаэробных» мышц позвоночных (например, мышцы ноги кролика и грудной мышцы фазана), почти полностью обеспечивается анаэробным гликолизом: так как способность к аэробному окислению пирувата у этих мышц очень низка, для них характерно скудное кровоснабжение, низкая актив-
8—1100
ность гексокиназы и высокая активность фосфорилазы [1] (табл. 5). Следовательно, превращение пирувата в лактат имеет для таких мышц гораздо большее значение, чем для более аэробных красных мышц позвоночных и летательных мышц насекомых, которые характеризуются высокой активностью ферментов ЦТК и митохондриальной электронтранспортной цепи.
В красных мышцах превращение пирувата в лактат приобретает большое значение только в тех случаях, когда энергетические потребности оказываются выше, чем их может обеспечить поставляемый кровью кислород. В аэробных условиях пируват окисляется внутри митохондрий, и таким образом он становится недоступным для окисления НАД-Н, образующегося в процессе гликолиза. В этих мышцах должен существовать другой путь окисления НАД-Н.
В «аэробной» мышце окисление гликолитического НАД-Н обеспечивается, очевидно, митохондриальной электронтранспортной цепью. Однако в связи с этим возникает новая проблема, связанная с непроницаемостью внутренней митохондриальной мембраны для пиридиннуклеотидов. Для переноса восстановительных эквивалентов из цитоплазмы в митохондрии должны использоваться косвенные пути. В летательных мышцах насекомых это достигается с помощью так называемого глицерол-1-фосфатного цикла [2]: в цитоплазме фермент гли-церол-1-фосфат—дегидрогеназа катализирует превращение диоксиацетонфосфата (образуемого вместе с глицеральдегид-3-фосфатом в процессе гликолиза) и НАД-Н в глицерол-1-фосфат и НАД+. Глицерол-1-фосфат проникает в митохондрии, где он окисляется до диоксиацетонфосфата митохондриальной глицерол-1-фосфат—дегидрогеназой (фермент из группы фла-вопротеидов). Образовавшийся диоксиацетонфосфат проникает через митохондриальную мембрану и поступает в цитоплазму, завершая таким образом цикл (рис. 19). Возникает вопрос: почему НАД-Н не может непосредственно проникать в митохондрии, что исключило бы необходимость в таком сложном цикле. Объясняется это тем, что митохондриальная мембрана непроницаема для пиридиннуклеотидов, и поэтому окислительно-восстановительный потенциал (т. е. отношение НАД+/НАД-Н) в цитоплазме может поддерживаться на более окисленном уровне, чем в митохондриях. Система цитоплазматических пиридиннуклеотидов должна поддерживаться в сравнительно высоко окисленном состоянии (НАД+/НАД-Н « 103), чтобы обеспечить благоприятное для гликолиза равновесие глицеральдегид-3-фосфат—дегидрогеназной реакции: снижение величины указанного отношения будет способствовать превращению 1,3-дифосфоглицерата в глицеральдегид-3-фосфат
