Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
зависимости активности фосфофруктокиназы от концентрации АТФ. Однако всегда остается возможность, что изменение условий измерения приведет к увеличению чувствительности к АТФ, а число возможных вариаций условий измерения почти неограниченно. Если АТФ взаимодействует с фосфофруктоки-назой путем равновесного связывания в ее регуляторном центре, ответная реакция может описываться гиперболической или сигмоидной кривой в зависимости от того, являются или
Цитоплазма
Глюкоза —+Г-&-Ф -
гф-б-ф—рфдф
I
Отрицательная | обратная связь j
1
I
Митохондрия
Пируват
ЦТК и электрон-
транспортная
цепь
со2 + НгО
Рис. 24. Ингибирование гликолиза в мышце АТФ простым механизмом
обратной связи.
Генерация АТФ в процессе гликолиза для простоты в схеме не рассматривается.
не являются АТФ-связывающие центры независимыми. Из модели Моно—Уаймена—Шанжё может быть рассчитано, что изменение ферментативной активности от 10 до 90% требует по крайней мере 4-кратного изменения концентрации регулятора (см. табл. 2). Следовательно, представляется совершенно невероятным, чтобы небольшие изменения содержания АТФ, наблюдаемые в описанных выше экспериментах, могли обусловить значительные увеличения активности фосфофруктокиназы.
Можно, конечно, предположить, что в непосредственном окружении фосфофруктокиназы происходит 4-кратное уменьшение концентрации АТФ и что это изменение не может быть измерено в ткани. Однако, исходя из роли АТФ как основного переносящего энергию соединения, можно сделать другое предположение. Любое изменение концентрации АТФ должно вызывать противоположное по направлению изменение концентрации АДФ, и большие изменения концентраций приведут к большим изменениям количества энергии, высвобождаемой при гидролизе АТФ (табл. 10).
Изменения количества переносимой энергии приведут к снижению суммарной эффективности энергетических превращений [27]. Все однонаправленные реакции должны сопро-
вождаться высвобождением некоторой части энергии в виде тепла, но часть общей доступной энергии используется для совершения «полезной работы» (такой, как создание концентрационного градиента ионов или механическая активность). Если энергия гидролиза АТФ изменилась, то при высокой концентрации АТФ (высокоэнергетический уровень, рис. 25) должно быть потеряно большее количество тепла, для того,, чтобы поддержать совершение такого же, как при низкой концентрации АТФ (т. е. низкий энергетический уровень), количества химической работы и «однонаправленность» (т. е. потерю тепла). Преимущества, которые дает стабильная энергетическая валюта в клетке, не отличаются от преимуществ стабильной международной валюты. Превращения или преобразования биологической энергии могут, таким образом, осуществляться в любое время при полной гарантии, что свободная энергия реакции будет оставаться неизменной.
б) АМФ как система усиления изменений АТФ
Несмотря на биохимические проблемы, связанные с АТФ как ретроградным (действующим по принципу обратной, связи) ингибитором, регулирующим свое собственное образование, система обладает существенной простотой удовлетворительного механизма обратной связи. Поскольку большие из-
Таблица 9
Влияние механической активности и анаэробиоза на скорость гликолиза и содержание адениннуклеотидов в мышце [24—26]
Тканевый препарат » Гликолн- Содержание в мышце, мкмоль/г
Физиоло тический
поток;
гическое глюкоза, АТФ АДФ АМФ фн АТФ/АМФ
состояние мкмоль/г
sa 30 мин
Пер фузир у ем ое Не рабо 14,7 5.3 1,1 0,09 3,9 49
изолированное тающее
сердце крысы Рабо 59,4 4,5 1,3 0,17 5,9 27
тающее
Перфузируемое Аэробиоз 20,0 4.2 0.8 0,06 1,5 70
изолированное Анаэро- 180,0 3,4 1.И 0,2 5,2 17
сердце крысы .биоз
Летательные Покой 1.0* 7.0 1.6 0.12 6,8 58
мышцы насеко Полет 100,01 6.3 1.9 0,26 7.6 24
мых
1 Эти значения пропорциональны скоростям (а действительные значения скоро-стей глнколнтического потока в условиях покоя и при полете живых насекомых неизвестны). 100-кратное увеличение рассчитано по результатам измерения поглощения кислорода (подробности расчета см. в [1]).
Таблица 10
Влияние изменении отношения концентраций АТФ/АДФ на величину свободной энергии гидролиза АТФ1
