Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
В этом случае преимущество такого цикла заключается в том, что он, кроме увеличения чувствительности реакции фосфорилирования фруктозо-6-фосфата к АМФ, обеспечивает по^ роговый ответ этой реакции на изменения концентрации АМФ (?абл. 12 и рис. 30).
Такой цикл необходим в этих мышцах для того, чтобы сделать более совершенной связь.между скоростью фосфорилиро-
ft
Рис. 29. ФФК/ФДФазный субстратный цикл. Ф-6-Ф—фруктозо-6-фосфат, ФДФ — фруктозодифосфат.
Рис. 30. Действие АМФ на активность фосфофруктокиназы и на валовую скорость фосфорилмрования фруктозо-6-фосфата; предполагается существование субстратного цикла между фруктозо-6-фоюфатам и ф,руктозодифосф а-
том.
На оси ордииат отложено суммарное превращение фруктозо-6-фосфата в фруктозодифосфат в произвольных единицах. Концентрация АМФ (ось абсцисс) выражена в произвольных единицах. I — фосфофруктокиназа; II — суммарное фосфорнлирование
Фруктозо-б-фосфата.
Теоретически установленное влияние изменений концентрации АМФ на активности фосфофруктокиназы и фруктозодифосфатазы и на валовую скорость фосфорилирования фруктозо-6-фосфата (делается допущение, что фосфофруктокиназа и фруктозодифосфатаза катализируют субстратный цикл)1
Концентрация Фракционное Активность Активность Валовое
АМФ (условные насыщение ФФК ФДФазы фосфор ил ирон анне
единицы) фермента АМФ (максимум--- (максимум--- Ф-6-Ф (т. е.
100) 100) активность
ФФ К---ФДФазы)
0,0 0,000 0,0 10,0 0,0
1,0 0,010 1,0 9,9 0,0
2,0 0,050 5,0 9,5 0,0
2,5 0,093 9,3 9,1 0,2
3,0 0,150 15,0 8,5 ¦ 6,5
4,0 0,310 31,0 6,9 24,1
5,0 0,470 47,0 5,3 41,7
6,0 0,600 ' 60,0 4,0 56,0
8,0 0,770 77,0 2,3 74,7
12,0 0,890 89,0 1.1 87,9
18,0 0,940 94,0 0,6 93,4
20,0 0,950 95,0 0,5 94,5
1 АМФ увеличивает активность фосфофруктокиназы и уменьшает активность фруктозодифосфатазы. Предполагается, что максимальная активность фосфофруктокиназы составляет 100 единиц, а максимальная активность фруктозодифосфатазы — 10 единиц. Предполагается также, что три концентрации АМФ, приближающейся к нулю, фосфофруктокиназа полностью иншбирована, а фруктозодифосфатаза максимально активна. Фракционное насыщение фермента АМФ рассчитывается из модели Моно—Уаймена—Шанжё (см. табл. 2).
В отсутствие субстратного цикла активность фосфофруктокиназы снижается почти до нулевого значения только тогда, когда концентрация АМФ приближается к нулю. Однако в присутствии субстратного цикла скорость фосфорилирования фрук-тоэо-6-фосфата может быть снижена до нуля при концентрации АМФ немного меньше 2,5 условной единицы. В этих условиях скорость фосфорилирования фруктозо-6-фосфата может быть увеличена от 0,2 до почти 90% максимального значения (почти 440-кратное увеличение) только 5-кратным увеличением концентрации АМФ (от 2,5 до 12,0 единиц) 1 [35].
вания фруктозо-6-фосфата и изменениями концентрации АМФ. Подобное увеличение эффективности регуляции необходимо в некоторых мышцах, по крайней мере по двум причинам. Во-первых, согласно теории контроля адениннуклеотидами, малые изменения концентрации АТФ вызывают относительно большие (в процентах) изменения концентрации АМФ за счет аде-нилаткиназной реакции. Хотя таким образом и достигается усиление, оно предопределено и не может быть увеличено (см. раздел Г.2.6). Такой механизм усиления отличается от меха-
низмов, которые широко используются в электронике и в которых степень усиления может быть увеличена с помощью специального регулятора. Усиление, обеспечиваемое аденилат-киназой, аналогично «системе рычага», в которой малое изменение около точки опоры усиливается по мере удаления от точки опоры. Во-вторых, белые скелетные мышцы позвоночных и летательные мышцы насекомых могут оставаться неактивными в течение продолжительных периодов, пока животное находится в покое, но время от времени мышцы будут максимально активны. Скорость утилизации энергии будет сильно варьировать в этих двух крайних случаях. Следовательно, скорость фосфорилирования фруктозо-6-фосфата не может адекватно регулироваться изменениями концентрации АМФ без усиления со стороны субстратного цикла.
В настоящее время не получено данных, непосредственно подтверждающих теорию циклического взаимопревращения субстратов на уровне фосфофруктокиназы — фруктозодифос-фатазы. Однако она является единственно приемлемой теорией, объясняющей наличие ФДФазы в мышечной ткани. Более того, эта теория объясняет тот удивительный факт, что ФДФаза найдена в строго «анаэробных» мышцах (таких, как грудная мышца диких птиц) и в исключительно «аэробных» мышцах (таких, как летательные мышцы насекомых). Эта теория также согласуется с отсутствием ФДФазной активности в гладких и тонических мышцах, которые характеризуются непрерывной механической активностью (например, сердце) и в которых изменения энергетических потребностей никогда не бывают очень большими.
