 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Реакции гликолиза
|
|
Первая стадия гликолиза начинается с реакции фосфорилирования глюкозы при участии АТФ, ионов магния и фермента гексокиназы. В клетках печени присутствует еще одна разновидность гексокиназы, получившая название глюкокиназы. Глюкокиназа, в отличие от гексокиназы, специфична только в отношении Д-глюкозы, глюкозо-6-фосфат не является для нее ингибитором, обладает более высоким значением Кm, что обеспечивает повышение концентрации глюкозы в клетках печени в фосфорилированной форме, соответственно ее уровню в портальной крови.
Рис. 12-2. Гликолиз
Вторая реакция – реакция изомеризации: глюкозо-6-фосфат превращается во фруктозу-6-фосфат под действием фермента глюкозофосфатизомеразы. Реакция обратима.
Третья реакция – необратимая реакция – реакция второго фосфорилирования идет с затратой АТФ и катализирует этот процесс главный регуляторный фермент гликолиза – фосфофруктокиназа –1 (ФФК-1). Этот фермент имеет на поверхности от 7 до 12 центров связывания. Активируют ФФК-1 высокие концентрации АДФ и, в особенности, АМФ, а ингибируют: высокие концентрации АТФ, цитрата, свободных жирных кислот.
Четвертая реакция – реакция расщепления фруктозо-1,6-дифосфата, осуществляется под действием фермента альдолазы. Реакция обратима. В ходе этой реакции образуется два триозофосфата – глицеральдегид-3-фосфат и дигидроксиацетонфосфат.
Пятая реакция – реакция обратимой изомеризации происходит под действием фермента триозофосфатизомеразы. Реакция сдвинута в сторону образования глицеральдегид-3-фосфата, так как последний непрерывно и легко вовлекается в последующие превращения. Таким образом, можно условно считать, что первая стадия гликолиза завершается образованием из одной молекулы глюкозы двух молекул глицеральдегид-3-фосфата.
На втором этапе гликолиза из 2 молекул глицеральдегид-3-фосфата образуются: 2 молекулы ПВК, 2 молекулы НАДН+Н+ и 4 АТФ.
Шестая реакция – реакция гликолитической оксидо-редукции – окисления глицеральдегида-3-фосфата в 1,3-дифосфоглицерат. Катализирует процесс фермент НАД-зависимая глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа. Реакция обратима. В результате этой сложной реакции образуется ацилфосфат, который относится к категории сверх высокоэнергетических соединений. Макроэргическая связь находится в этом соединении у первого атома углерода.
Седьмая реакция – реакция субстратного фосфорилирования происходит с участием фермента – фосфоглицераткиназы – 1,3-дифосфоглицерат взаимодействиует с АДФ и образуется АТФ, а также 3-фосфоглицерат.
Восьмая реакция – реакция внутримолекулярного перемещения осуществляется с помощью фермента фосфоглицератмутазы. В ходе этой реакции остаток фосфорной кислоты перемещается из 3 положения во второе и образуется 2-фосфоглицерат.
Девятая реакция – реакция дегидратации. В результате этой реакции образуется из 2-фосфоглицерата макроэнергетическое соединение – фосфоенолпируват (ФЕП). Катализирует реакцию фермент – енолаза.
Десятая реакция – реакция второго субстратного фосфорилирования. Реакция необратима. Катализирует процесс фермент – пируваткиназа. Судьба восстановленного НАД и ПВК, образующихся в ходе гликолиза зависит от того, в каком режиме работает клетка – в аэробном или анаэробном. В анаэробных условиях ПВК восстанавливается до молочной кислоты, используя образовавшийся в ходе гликолиза НАДН+Н+. НАД после этого возвращается в процесс и, таким образом, гликолиз не прерывается (гликолитическая оксидоредукция).
В аэробных условиях полученная в ходе гликолиза пировиноградная кислота далее в митохондриях в общих путях катаболизма распадается до СО2 и Н2О, давая энергию (АТФ).
НАДН+Н+, образующийся при окислении глицеральдегид-3-фосфата в процессе аэробного гликолиза подвергается окислению путем переноса атомов водорода в митохондриальную дыхательную цепь. Однако цитозольный НАДН+Н+ не способен передавать водород на дыхательную цепь, потому что митохондриальная цепь для него непроницаема. Перенос водорода через мембрану происходит с помощью специальных систем, называемых челночными. В этих системах водород транспортируется через мембрану при участии пар субстратов, связанных соответствующими дегидрогеназами. Известны две челночные системы.
Рис. 12-3. Глицерофосфатная челночная система.
1 – глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа;
2 – глицерол-3-фосфатдегидрогеназа (цитозольный фермент, назван по обратной реакции);
3 – глицерол-3-фосфатдегидрогеназа (митохондриальный фермент).
Рис.12-4. Малат-аспартатная челночная система.
В первой из этих систем водород от НАДН в цитозоле передается на дигидроксиацетонфосфат ферментом глицерол-3-фосфатдегидрогеназой (НАД-зависимый фермент, назван по обратной реакции). Образованный в ходе этой реакции глицерол-3-фосфат, окисляется далее ферментом внутренней мембраны митохондрий – глицерол-3-фосфатдегидрогеназой, ФАД-зависимым ферментом). Затем протоны и электроны с ФАДН2 переходят на убихинон и далее по цепи переноса электронов (ЦПЭ).
Глицеролфосфатная челночная система работает в клетках белых мышц и гепатоцитов.
Вторая челночная система, в которой участвуют малат, цитозольная и митохондриальная малатдегидрогеназы, является более универсальной. В цитоплазме НАДН восстанавливает оксалоацетат в малат, который при участии переносчика проходит в митохондрии, где окисляется в оксалоацетат НАД-зависимой малатдегидрогеназой. Восстановленный в ходе этой реакции НАД отдает водород в митохондриальную ЦПЭ. Однако образованный из малата оксалоацетат выйти самостоятельно из митохондрий в цитозоль не может, так как мембрана митохондрий для него непроницаема. Поэтому оксалоацетат превращается в аспартат, который и транспортируется в цитозоль, где снова превращается в оксалоацетат. Превращения оксалоацетата в аспартат и обратно связаны с присоединением и отщеплением аминогруппы (реакции трансаминирования). Эта челночная система называется малат-аспартатной. Результат ее работы – регенерация цитоплазматического НАД из НАДН.
Челночные системы отличаются по количеству синтезированного АТФ. В первой системе соотношение Р/О равно 2, так как водород вводится в ЦПЭ на уровне КоQ. Вторая система энергетически более эффективна, так как передает водород в ЦПЭ через митохондриальный НАД и соотношение Р/О близко к 3.
При анаэробном окислении глюкозы выход АТФ составляет – две молекулы.
При аэробном окислении глюкозы выход АТФ составляет 38 АТФ (малат-аспартатный механизм) или 36 АТФ (α-глицерол-3-фосфатный механизм).
Дата публикования: 2015-01-23; Прочитано: 1911 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
