Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
мозг сердце скелетная эритроциты
мышца
Гексокнназа 1 1 1 1
Фосфоглюконзомераза 5 9 117 19
Фосфофруктокиназа 2 2 37 6
Альдолаза 1 4 52 2,5
Триозофосфатизомераза 28 83 1768 323
Глицеральдегид-З-фосфатдегид- 7 19 195 57
рогеназа 41 10 113 85
Фосфоглицераткиназа
Фосфоглицератмутаза 8 3 67 28
Енолаза 3 2 105 5
Пир уваткиназа 11 21 258 15
Лактатдегидрогеназа 7 55 244 67
симальной активности фермента, перечисленные ферменты можно классифицировать как ферменты, катализирующие неравновесные реакции. Однако, если сопоставить значения активностей с величинами отношений действующих масс соответствующих реакций, с полной определенностью можно назвать «неравновесными» ферментами только гексокиназу и
фосфофруктокиназу. В связи с этим могут возникнуть проблемы, связанные с измерением максимальных активностей альдолазы и енолазы in vitro; не исключено, что при таком измерении полученные значения общей каталитической активности оказываются ниже действительной активности этих ферментов в интактной ткани. До настоящего времени эта проблема остается нерешенной. Другая проблема связана с активностью пируваткиназы: отношение действующих масс
указывает, что пируваткиназа катализирует-неравновесную реакцию, тогда как значение максимальной каталитической активности пируваткиназы свидетельствует об обратном. В рамках настоящего обсуждения будем считать, что отношение действующих масс является более адекватным критерием и, таким образом, пируваткиназа катализирует неравновесную реакцию.
В. ИДЕНТИФИКАЦИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ ФЕРМЕНТОВ
1. ВВЕДЕНИЕ
Идентификация неравновесных реакций выявляет ферменты, активность которых лимитирует поток вещества через метаболический путь. Каким способом может контролироваться активность таких ферментов? Один из возможных механизмов заключается в изменении концентрации субстрата. Однако, если регуляция осуществляется отличными от субстрата соединениями, то в соответствии с более строгим определением (см. гл. 1, разд. В.2) этот фермент должен быть регуляторным. Фермент может быть назван регуляторным (в соответствии с последним определением), если концентрация субстрата метаболического пути. (т. е. того промежуточного продукта данного пути, который служит субстратом рассматриваемого фермента) изменяется в направлении, противоположном изменению потока. Объяснение такого типа эксперимента подробно обсуждалось в гл. 1 (разд. В.2). По вариациям гликолитического потока и изменению концентрации промежуточных продуктов гликолиза проведено большое количество экспериментальных исследований. Для большей ясности по очереди рассматривается каждая из возможных неравновесных реакций гликолиза и подобраны данные, позволяющие идентифицировать регуляторные ферменты.
2. ТРАНСПОРТ ГЛЮКОЗЫ В КЛЕТКУ
Сведения о молекулярных механизмах процесса транспорта пока еще очень немногочисленны. Однако получено множество данных, свидетельствующих о том, что транспорт глюко-
зы в клетку осуществляется с помощью специфического переносчика, локализованного в мембране (см. приложение 3.4). Для доказательства, что транспорт глюкозы является регуляторным процессом, необходимо прежде всего показать, что этот процесс удален от состояния равновесия. В условиях in vitro невозможно измерить скорость этого процесса, и, следовательно, любые заключения должны базироваться только на результатах измерения отношения действующих масс (т. е. от-
Глюкоза
Сорбит —
Внеклеточное
пространство
Сорбит
Внутриклеточное пространство
Среда
Ткань
Рис. 21. Использование сорбита для измерения объема внеклеточной жидкости.
ношения концентраций внутриклеточной глюкозы к внеклеточной). Отношение действующих масс, близкое к 1, указывает, что транспорт является равновесным процессом (при условии, что глюкоза равномерно распределяется во внутриклеточной воде). К сожалению, точное измерение концентрации внутриклеточной глюкозы сопряжено с серьезной экспериментальной проблемой. Любой метод определения тканевого содержания глюкозы включает,в себя определение как глюкозы внеклеточного пространства, так и внутриклеточной глюкозы. Эта проблема может быть решена путем измерения объема внеклеточной жидкости с помощью соединений (например, сорбита), не проникающих через клеточную мембрану (рис. 21). Поскольку концентрация глюкозы во внеклеточной жидкости равна ее концентрации в инкубационной среде, внутриклеточную концентрацию глюкозы можно рассчитать (в качестве примера см. приложение 3.5).
