Обмен углеводов

10_Обмен углеводов_часть_2

        Речь пойдет об энергодающих путях глюкозы.

        Гликолиз – ферментативный процесс расщепления глюкозы до ПВК (в аэробных условиях) или лактата (в анаэробных условиях).

        Напомним, что цель анаэробного окисления глюкозы – получение энергии. На старте стоит глюкоза – на финише – молочная кислота. Энергетический баланс в анаэробных условиях составил 2 молекулы АТФ. Имеется два звена затраты энергии – 1-е, когда глюкоза превращалась в глюкозу-6-фосфат, 2-я молекула глюкозы затрачивалась, когда фруктозо-6-фт превращалась в фруктозо-1,6-бисфосфат. Вообще лучше привыкать к названиям реакций по названию фермента. 1-я реакция  - гексокиназная, 2-я реакция носит название фосфо-фрукто-киназная реакция (фермент фосфо-фрукто-киназа-1). Далее мы подсчитывали количество молекул образовавшегося АТФ в 2-х реакциях субстратного фосфорилирования. 1-я реакция это когда 1,3-бисфосфоглицерат превращается в 3-фосфоглицерат (фосфо-глицеро киназная реакция). Коэффициент 2 в этой реакции взялся за счет взаимопревращения диокси-ацетон-фосфата в 3-фосфо-глицериновый альдегид (в соответствии с принципом Ле-шателье ФДА переходит в удаляемую из зоны реакции 3-ФГА). Тоже самое происходит в пируват-киназной реакции, когда фосфо-енол-пируват превращается в пируват здесь образуется 2 молекулы АТФ. Обе эти реакции – это реакции субстратного фосфорилирования – когда фосфорилирование АДФ  идет за счет энергии разрыва макроэргической связи. Итого 4 молекулы АТФ синтезировалось, 2 затратилось – энергетический выход 2 молекулы АТФ.

[pic 1]

        Если говорить о спиртовом брожении глюкозы, то дрожжи могут превращать пируват в этанол. А энергетический выход будет тоже 2 молекулы АТФ потому, что в тех реакциях, которые отличают спиртовое брожение от гликолиза АТФ не образуется и не затрачивается.

        [pic 2]

        Регуляция гликолиза (те, которые катализируют самую медленную реакцию катаболического пути, от них все зависит и, как правило, они регулируемые).

         Ключевые ферменты:

         Гексокиназа (глюкокиназа)

         Фосфофруктокиназа-1 (ФФК-1, ответственна за образование фруктозо -1,6 - дифосфата).

         Пируваткиназа (превращение фосфо-енол пирувата в пируват)

        Эти реакции идут только в одном направлении и благодаря этому гликолиз необратимый процесс.

        Виды регуляции:

 Индукция синтеза ключевых ферментов (инсулин)

 Аллостерическая регуляция

 Ковалентная модификация  (фосфорилирование/дефосфорилирование).

        Регуляция активности ФФК-1.

        Аллостерическая регуляция (для регуляторов есть место связывания в аллостерическом центре) – все заточено на саморегуляцию:

 Ингибиторы: АТФ, цитрат (промежуточный продукт цикла Кребса)

 Активаторы: АМФ, АДФ, фруктозо-2,6-бисфосфат

Бифункциональный фермент (БИФ) – первая активность в том, что фруктозо-6-фт прикрепляется к активному центру Бифункционального Фермента, одновременно прикрепляется АТФ, в продуктах будет АДФ. Высвобождается фосфат, который присоединяется ко 2-му углеродному атому фруктозы и образуется фруктозо 2,6 бисфосфат. Здесь Бисфункциональный фермент проявляет киназную активность (фосфорилирование фруктозы за счет энергии АТФ). Гидроксильная группа в БИФ является группой аминокислоты серина, куда потенциально способен присоединится остаток фосфорной кислоты.

[pic 3]

        Таким образом дефосфорилированная форма БИФ проявляет киназную активность, направленную на образование фруктозо -2,6 –бисфосфата. Если фермент фосфорилирован, то проявляет фосфотазную активность.

        Ввиду важности нароботки фр-1,6-дифосфата БИФ регулируется. Инсулин удерживает БИФ в дефосфорилированном состоянии. Глюкагон и адреналин фосфорилирует БИФ и образованием БИФ-фосфата, а он уже переводит фруктозо-2,6 –дифосфат во фруктозо-6-фосфат – создаются условия для исчезновения активатора гликолиза.