Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время, очевидно, нельзя предложить простую ' и удовлетворительную с позиции физиологии теорию регуляции начальных стадий цикла трикарбоновых кислот, которая соответствовала бы экспериментальным данным. Проблема исследования цикла трикарбоновых кислот связана с его ключевым положением в обмене веществ. Следовательно, трудно достичь нарушения в функционировании цикла, а изменения в содержании его компонентов трудно интерпретировать. Можно думать, что наиболее плодотворными окажутся исследования регуляции цикла трикарбоновых кислот, выполненные на летательных мышцах насекомых. При переходе к полету у насекомых скорость оборота цикла резко увеличивается. Происходящие изменения в содержании компонентов цикла и связанных с ним метаболических путей могут послужить экспериментальной основой для проверки этих теорий.
\
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.1.
РАСЧЕТ ОБОРОТА АТФ В МЫШЦЕ
а) Летательные мышцы насекомых
Энергетические потребности насекомого при полете, как известно, возрастают, в связи с чем при переходе от состояния покоя к полету скорость окислительного обмена должна резко увеличиться. Так как АТФ в летательных мышцах образуется исключительно за счет аэробного обмена, увеличение скорости метаболизма можно оценивать по изменению скорости поглощения кислорода. Энергетические потребности других тканей настолько малы по сравнению с энергетическими потребностями летательных мышц, что ими можно пренебречь. Максимальная скорость поглощения кислорода у мухи Lucilia seri-cata равна 187 мл Ог/чт веса тела [48] или около 3000 мкл Ог/мин’Г веса тела. Если допустить, что на летательные мышцы приходится около 20% общего веса мухи, то скорость поглощения кислорода должна составлять 670 мкмоль Ог/мин-г мышц (при условии, что 1 мкмоль занимает объем 22,4 мкл). Приняв, что коэффициент P/О равен 3 (т. е. на каждый атом кислорода, использованный в электронтранспортной цепи, 3 молекулы АДФ будут фосфорилированы до АТФ), можно подсчитать, что 670 мкмолям Ог соответствует 4020 мкмолей АТФ, образуемых каждую минуту в расчете на 1 г мышечной ткани, или приблизительно 66 мкмоль/с-г мышцы. Поскольку в процессе полета концентрация АТФ в мышце не изменяется, каждую секунду должно быть гидролизовано и вновь фосфо-рилировано 66 мкмоль нуклеотида, а общее количество АТФ в мышце (приблизительно 7 мкмоль/г) должно обеспечить сокращение на протяжении 0,1 с (при отсутствии каких-либо механизмов рефосфорилирования АДФ).
б) Перфузируемое изолированное сердце крысы
В сердце крысы, перфузируемом в аэробных условиях, более 90% энергии поставляется митохондриальной системой окислительного фосфорилирования. Поглощение кислорода в этой ткани происходит со скоростью 10 мкмоль/мин-г сырого веса, или 0,17 мкмоль/с-г, что эквивалентно 1 мкмолю АТФ, образуемого за 1 с в расчете На 1 г мышцы (при условии, что
P/О равно 3). Общее содержание АТФ в мышце (5 мкмоль/г) может обеспечить сокращение, на протяжении не более чем с.
в) Белые мышцы позвоночных
В. белых мышцах позвоночных животных (таких*. как мышцы конечностей кролика или грудная мышца фазана) необходимая для сокращения энергия поставляется исключительно за счет анаэробного гликолиза с использованием в качестве основного субстрата эндогенного гликогена. Считается, что максимальная скорость гликолиза в этих мышцах эквивалентна максимальной активности фосфорилазы [1]. В мышце конечности кролика активность этого фермента составляет ~100 мкмоль/мин-г мышцы (при 37 °С), и поскольку при анаэробном распаде каждого остатка .глюкозы образуются 3 молекулы АТФ (из АДФ), то максимальная скорость оборота АТФ составит 300 мкмоль/мин -г, или 5 мкмоль/с-г мышцы. Таким образом, общее содержание АТФ обеспечивает сокращение на протяжении — 1с.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3.2.
ОТНОШЕНИЕ ДЕЙСТВУЮЩИХ МАСС
ДЛЯ АЛЬДОЛАЗНОИ/ТРИОЗОФОСФАТИЗОМЕРАЗНОИ РЕАКЦИИ
Значение константы равновесия альдолазной реакции рассчитывают из отношения концентраций [ГАФ] • [ДОАФ]/[ФДФ], принимая, что концентрации ГАФ и ДОАФ равны. Однако в клетке концентрации ГАФ и ДОАФ неодинаковы из-за функционирования триозофосфатизомеразы. Кроме того, в положении равновесия концентрация ДОАФ в 22 раза превышает концентрацию ГАФ, так что внутриклеточное содержание ГАФ слишком мало и не может быть точно измерено. Поэтому лри расчете отношения действующих масс для альдолазной реакции исходят из допущения, что триозофосфатизомераза катализирует равновесную реакцию (см. [17]). Отношение действующих масс вычисляют по формуле
р [Т риозофосфат]2 • 22
[Фруктозодифосфат] • 232 *
.Эта формула вытекает из предположения, что триозофосфат-шзомераза катализирует следующее равновесие:
[ДОАФ] =[Триозофосфат] • 22/23,
[Г АФ] = [Триозофосфат] • 1 /23,
[Альдолаза]
* [Фруктозодифосфат]
Следовательно, •
Г =
[Т риозофосфат]2 • 22
