Анаплератические реакции(АР) как способ регуляции скорости ЦТК и его сопряжение с другими метаболическими блоками

АР:ацетил СоА как один из главных ключевых метаболитов образуется при катаболизме многих веществ: углеводов, некот. аминок-т,жирных к-т. Его вовлечения в ЦТК должно осуществляться эквивалентно с оксалоацетатом. При недостатке оксалоацетата животные и бактериальные клетки способны осуществлять дополнительные реакции его синтеза, называемые анаплератическими

1)в печени и почках может протекать след р-я:

Мg2+,стим.ацетил СоА

пируват+СО2+АТФ--------------оксалоацетат+АДФ+2Н+

пируваткарбоксилаза

2)в миакарде: ФЕП карбоксилаза

фосфоенолпируват(ФЕП)+СО2+ГДФ--------- оксалоацетат + ГТФ

СоФермент Mg2+

У бактареальной микрофлоры возможны реакции называемые глиаоксилатным шунтом (в животных кл-х отсутствует):

изоцитратлиаза

изоцитрат---------сукцинат + глиоксицилат

малатсинтетаза

глиоксилат +ацетил СоА------------малат +СоА-SH

Таким образом у бактериальной микрофлоры осуществляется, 1)образование молекулы сукцината 2)дополнительная «подкачка» малата,обеспечивающая связывания доп. молекулы ацетилСоА

особенности обмена углеводов в эритроцитах. Строма содержит около 50% белков и 10% липидов главным образом фосфолипидов. Эритроциты не содержат ядер и митохондрий,там нет и гликогена. Однако эритроциты отличатся очень высокой скоростью метаболизма и используют 1,5-2,2 мили моль С6Н12О6 в час/литр(эквивалент 25 калорий энергии). Такое большое количество энергии необходимо для выкачивания ионов натрия и обратного транспорта ионов калия, а так же для поддержания гемоглобина в восстановительном состоянии. Около 80% поступает в эритроцит глюкозы метаболизированной через гликому, остальные 20% через пинтозофосфатный путь. ЦТК отсутствует, а восстановительный НАДФН(Н+) используется для поддержания глутатионо в восстановленном состоянии

глутатионредуктаза

НАДФН(Н+)+GS-SG(глутатион окисленный)--------2GSH(глутадион восстановленый)+ НАДФ+

Образующийся при гликолизе АТФ не может быть использован эритроцитами. Образование АТФ при помощи субстратного фосфорилирования на уровне 1,3 дифосфоглицерата превращается путем прекращения реакции. Этот цикл-цикл Рапопорта-Люберинга

(цикл)

Цикл Рапопорта-Люберинга не только предоставляет накопленные АТФ но и способствует образованию дополнительного кол-ва дифосфоглицерата, который требуется для функционирования гемоглобина. В диокигенированной форме(не связанной с О2) 4 полипептидные цепи гемоглобина относительно прочно связаны между собой не ковалентными связями. Одной из 2-х кнцевых аминок-т каждой цепи является тирозин именно эти концы цепей образуют «гидрофобный карман». Молекула 2,3 дифосфоглицерат при помощи образовавшихся солевых мостиков взаимодействуют с 4 катионными группами ß цепей и таким образом увеличивает прочность связи субъединиц гемоглобина. В диоксигенированном гемоглобине молярная концентрация 2,3 дифосфоглицерата =молярной конц-ии гемоглобина. При связывании диоксигенированного гемоглобина 2,3 дифосоглицерат высвобождается с разрушением солевых мостиков и 4 остатка терозина так же высвобождаются из соответственных гидрофобных карманов. Эти и подобные им изменения конформации белковых субъединиц гемоглобина объясняют сигмовидный вид кривой насыщенность гемоглобина кислорода.

Взаимодействие анаэробных и аэробных путей продукции энергии и ее изменения в зависимости от степени обеспеченности тканей кислородом(эффект Пастера) Энергетическая ценность анаэробного и аэробного расщепления углеводов

Эффект Пастера. Подавление анаэробного гликолиза аэробным окислением глюкозы.Факультативные анаэробы потребляют больше глюкозы, т.к. энергоотдача гликолиза – всего 2 АТФ.При добавлении О2 в среду потребление глюкозы резко уменьшается, т.к. возрастает количествоАТФ, которое блокирует активность гексокиназы и фосфофруктокиназы.

Энергетическая ценность аэробного окисления глюкозы:

1 этап – 8 (6) АТФ

2 этап – 6 АТФ

3 этап – 24 АТФ

Итого: 38 (36) АТФ(разница в 2 АТФ зависит от челнока, который переносит протоны и электроны из цитозоля от НАДН, образованного в 6-ой реакции гликолиза в митохондрии в ц.п.э.).Аэробное окисление глюкозы является главным источником энергии для большинства клеток организма

Значение анаэробного гликолиза:

1. каждая молекула глюкозы в анаэробных условиях снабжает клетку 2-мя молекулами АТФ;

2. промежуточные метаболиты гликолиза (фосфоглицериновый альдегид, фосфодиоксиацетон,

фосфоглицерат, пируват) могут использоваться клеткой в обмене липидов и белков;

3. пируват и НАДН используются в реакциях аэробного окисления глюкозы;

4. восемь реакций гликолиза из 11 обратимые, поэтому возможен синтез глюкозы из лактата (глюконеогенез).

Биосинтез углеводов в тканях. Реакции глюконеогенеза и гликогеногенеза,углеводные и не углеводные источники для глюконегенеза,взаимоотношение процессов синтеза и распада гликолиза.

Глюконеогенез - это процесс образования глюкозы из неуглеводных предшественников, которыми являются продукты распада белков, липидов и углеводов. Основными являются пируват, лактат. Промежуточными могут быть метаболиты ЦТК, а так же глицерин и АК. Ряд АК (АСП, ТИР, ФЕН, ТРЕ, ВАЛ, МЕТ, ИЛЕ, ГИС, ПРО, АРГ) тем или иным путем превращаются в метаболиты ЦТК – фумаровую кислоту, которая в дальнейшем превращается в ЩУК. Другие АК (ГЛИ, АЛА, ЦИС, СЕР) превращаются в пируват.

Глюконеогенез возможен не во всех тканях. Главным местом синтеза глюкозы является печень, в меньшей степени почки и слизистая оболочка кишечника.

Биологическая роль глюконеогенеза заключается не только в синтезе глюкозы, но и в возвращении лактата в клеточный фонд углеводов. За счет этого процесса поддерживается уровень глюкозы в крови при углеводном голодании и сахарном диабете. Этот путь является единственным, который поддерживает биоэнергетику жизненно важных тканей в кризисных ситуациях.

Большинство реакций глюконеогенеза представляют собой обратимые реакции гликолиза, за исключением 3-х, которые являются термодинамически необратимыми.:

1. гексакиназной;

2. фосфофруктокиназной;

3. пируваткиназной.

Эти реакции гликолиза имеют при глюконеогенезе обходные пути, которые связаны с образованием фосфоенолпирувата, фруктозо-6-фосфата и глюкозы.

Обходные реакции гликолиза:

Первая обходная реакция глюконеогенеза связана с образованием фосфоенолпирувата. Она протекает в 2 стадии. Сначала в результате реакции карбоксилирования пируват превращается в ЩУК. Эта реакция протекает в митохондриях, куда ПВК поступает из цитозоля. ЩУК в митохондриях восстанавливается в малат под действием МДГ (НАДН2). Мембраны митохондрий не проницаемы для ЩУК, малат же легко выходит в цитозоль, где окисляясь снова превращается в ЩУК. ЩУК в дальнейшем принимает участие в глюконеогенезе, вступая в реакции декарбоксилирования и фосфорилирования. Донором фосфатного остатка служит ГТФ, но может быть и АТФ.

а) CH3-CO-COOH (это ПВК) (пируваткарбоксилаза (биотин), +СО2, +АТФ, +Н2О) СООН-СО-СН2-СООН (это ЩУК) +АДФ +Фн;

б) СООН-СО-СН2-СООН (это ЩУК)(фосфоеноилпируваткарбоксикиназа, +ГТФ, +Н2О) СООН-С(О~РО3Н2)=СН2+ СО2 +ГДФ.

Вторая реакция связана с образованием фруктозо-6-фосфата:фруктоза-1,6-дифосфат (фосфатаза, +Н2О) фруктоза-6-фосфат+ Фн

Третья реакция связана с образованием глюкозы:глюкозо-6-фосфат (фосфатаза, +Н2О) глюкоза+ Фн

Образовавшаяся в процессе глюконеогенеза глюкоза может вновь поступать в клетки органов и тканей и принимать участие в метаболизме (использоваться в тканях как энергетический субстрат, откладываться про запас в виде гликогена, участвовать в анаболических реакциях).

В организме взрослого человека массой 70 кг, главным образом в печени, за сутки образуется около 80 гр. глюкозы.