Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
Очевидно, что мышца отличается от прочих тканей сильно выраженной потребностью в быстром снабжении энергией, и, следовательно, должны, по-видимому, существовать специфические механизмы контроля, играющие фундаментальную роль в регуляции утилизации субстратов (таких, как глюкоза и гликоген). И не удивительно, что экспериментальные исследования механизмов регуляции гликолиза сконцентрированы на мышечной ткани; этот вопрос и будет рассматриваться в данной главе. В настоящее время становится все более очевидным, что другие обладающие гликолитической системой клетки, в том числе и микроорганизмы (такие, как Е. coli и дрожжевые клетки), а также другие ткани млекопитающих (такие, как мозг и эритроциты) могут использовать аналогичные механизмы регуляции. По-видимому, на настоящем уровне исследований различия между тканями или организмами носят только количественный характер; трудно оценить, связаны ли эти различия с различиями в используемых экспериментальных условиях или они составляют основу важных особенностей механизмов регуляции.
Б. ИДЕНТИФИКАЦИЯ НЕРАВНОВЕСНЫХ РЕАКЦИИ ГЛИКОЛИЗА
Изучение регуляции гликолиза служит хорошим примером использования рассмотренного в гл. 1 подхода для идентификации регуляторных ферментов и развития приемлемой теории метаболического контроля. Первая стадия исследования состоит в идентификации неравновесных реакций путем измерения отношения действующих масс и максимальных активностей ферментов.
1. ОТНОШЕНИЯ ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС
И КОНСТАНТЫ РАВНОВЕСИЯ РЕАКЦИИ ГЛИКОЛИЗА
Отношения действующих'масс для реакций гликолиза из различных тканей и кажущиеся константы равновесия сопоставлены в табл. 6.
При рассмотрении данных этой таблицы обращают на себя внимание следующие моменты:
а. Отношения действующих масс для каждой реакции до-„ вольно близки во всех исследованных тканях. Это облегчает
оценку данных и подчеркивает общее сходство различных тканей.
б. Очевидно, что реакции, катализируемые фосфоглюкоизо-меразой, фосфоглицератмутазой и енолазой, близки к состоянию равновесия, тогда как реакции, катализируемые гексоки-назой, фосфофруктокиназой и пируваткиназой, значительно удалены от равновесия.
в. Наиболее трудно поддаются оценке системы: альдола-
за/триозофосфатизомеразная и глицеральдегид-3-фосфат—де-гидрогеназа/фосфоглицераткиназная. Однако в рамках настоящего обсуждения допустим, что обе эти ферментные системы катализируют близкие к равновесию реакции. Поэтому, рассматривая в дальнейшем регуляцию гликолиза по принципу обратной связи, мы не будем принимать во внимание эти реакции. Экспериментальные проблемы, касающиеся расчета отношений действующих масс для этих реакций, обсуждаются в приложениях 3.2 и 3.3.
2. МАКСИМАЛЬНЫЕ КАТАЛИТИЧЕСКИЕ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТОВ ГЛИКОЛИЗА
В общем ферменты, катализирующие неравновесные реакции, обладают меньшей каталитической активностью по сравнению с ферментами, катализирующими близкие к равновесию реакции. Значения максимальных активностей гликолитиче-ских ферментов из различных тканей приведены в табл. 7 (определения проводили in vitro в оптимальных условиях).
Несмотря на вариации абсолютных значений активности, существует общая, аналогичная для всех тканей закономерность. Эта закономерность отчетливо проявляется при рассмотрении относительных активностей ферментов, значения которых приведены в табл. 8 (активность гексокиназы условно принята равной 1).
Гексокиназа, фосфофруктокиназа, альдолаза и (в большинстве случаев) енолаза менее активны по сравнению с остальными ферментами гликолиза. Исходя из критерия мак-
1 Там, где не указано, значения К' и Г не имеют размерности.
Максимальные активности ферментов гликолиза в различных тканях. Активности выражены в микромолях образованного субстрата в 1 мии на 1 г сырого веса ткаии [68—70]
Ферментативные активности
Фермент мозг сердце скелетная эритроци
мышца ты
Гексокнназа 17 7 •,5 0,3
Фосфоглюконзомераза 80 65 176 5,6
Фосфофруктокиназа 24 14 56 1,8
Альдолаза 15 24 78 0,7
Триозофосфатизомераза 415 580 . 2650 97
Глицеральдегид-З-фосфат --- де 105 135- 440 17,1
гидрогеназа
Фосфоглицераткиназа 610 74 169 25,6
Фосфоглицератмутаза 122 24 100 8,6
Енолаза 47 15 158 1.6
Пируваткиназа 164 145 387 4,6
Лактатдегидрогеназа 100 386 366 20,4
Таблица 8
Относительные активности ферментов гликолиза
Фермент Ферментативные активности (активность
гексокиназы условно принята равной
1 моль/мин- г)
