Синтез на глюкоза от глицерол
1. glk-1-p фосфоглюкомутаза glk-6-p
2. glk-6-p glk-6-фосфатаза черен дроб glk + H3PO4
Механизъм на фосфорилно разцепване на глюкозен остатък от гликоген.
Гликоген фосфорилазатаили простофосфорилазатасъществува в две форми: A и B.
Форма А е по-активна от Б.
Те се различават един от друг по това
фосфорилаза А е тетрамер, състоящ се от 4 субединици с Мr=360000Da
фосфорилаза В е димер, съдържащ две субединици, нейният Мr=180000Da.
Трансформацията на неактивна форма в активна протича по схемата:
2 фосфорилаза B + 4 ATPакт.киназа фосфорилаза Bфосфорилаза A + 4 ADP
Под действието на адреналин и глюкагон се стартира каскада от реакции, които завършват с разграждането на гликогена.
Каскаден механизъм на мобилизация и синтез на гликоген
Активната форма на последния се образува с участието на сАМР, който от своя страна се образува от АТФ под действието на ензима аденилатциклаза, стимулиран по-специално от адреналин и глюкагон. Увеличаването на съдържанието на адреналин в кръвта води в тази сложна верига от реакции до превръщането на фосфорилаза В във фосфорилаза А и следователно до освобождаване на глюкоза под формата на глюкозо-1-фосфат от запасения полизахарид гликоген. Обратното превръщане на фосфорилаза А във фосфорилаза В се катализира от ензимафосфатаза(тази реакция е практически необратима).
При липса на нужда на тялото от допълнителна глюкоза разграждането на гликогена спира.
Под действието на специфични ензимифосфорилаза Асе инактивира игликоген синтаза Iсе активира, започва синтеза на гликоген.
Че.активирането на първия ензим от каскадата -аденилатциклазаводи до увеличаване на разграждането на гликогена и потискане на неговия синтез.
Гликолиза
В клетките на човека и други висши организми образуването на енергия се извършва не само в процеса на окислително фосфорилиране(аеробен път), но и по време на разграждането на хранителни вещества без участието на O2 (анаеробен път). Основният източник на анаеробна енергия сахексозите, предимноα-D-глюкоза.
Гликолизатае анаеробно разграждане на GLA до 2 молекули млечна киселина (лактат), което се среща в хиалоплазмата на клетката.
Резюме на анаеробната гликолиза
Това еекзергониченпроцес (освобождава се енергия). Енергията, освободена в резултат на гликолизата, се натрупва вATP фосфатни връзки.
Отделните етапи на гликолизата се катализират от 11 ензима.
Анаеробната гликолиза може да бъде разделена на два етапа:
| 1 етап - | активиране на глюкозата и по-нататъшното й разграждане на две триози (5-та р-ция) |
| Етап 2 - | Включва окислително-редукционна реакция (r-ция на окисление), свързана с фосфорилиране на субстрата, по време на която се образува АТФ |
ЕТАП
1.↓R-ция на glk фосфорилиране, т.е. прехвърляне на ортофосфатния остатък към глюкоза за сметка на АТФ. Реакцията се катализира от ензима хексокиназа:
Образуването на глюкозо-6-фосфат в хексокиназната реакция е придружено от освобождаване на значително количество свободна енергия на системата ипочти необратим процес.
Glk-6-f, за разлика от glk, не преминава през мембраната и, така да се каже, е "заключен в клетката".
Хексокиназата съществува като четири изомера. Първите три превръщат различни видове хексози, включително glk.
Хексокиназа IV (глюкокиназа) фосфорилира само GLA, присъства в черния дроб и се активира при значителни концентрации на GLA в кръвта на порталната вена. Други изоформи съществуват във всички органи и тъкани.
Хексокиназата се инхибира от глюкозо-6-фосфат, т.е. последният служи както като реакционен продукт, така и като алостеричен инхибитор.
2.↓↑Превръщане (изомеризация) на глюкозо-6-фосфат от ензима глюкозо-6-фосфат изомераза във фруктозо-6-фосфат:
Тазиреакция протича лесно и в двете посокии не изисква кофактори.
3.↓Полученият фруктозо-6-фосфат се фосфорилира от втората ATP молекула:
Тази реакция, подобна на хексокиназата, е практически необратимаие най-бавнатареакция на гликолизата, тъй като има рязък спад на свободната енергия.
Ензимътфосфофруктокиназапо своята същност е алостеричен ензим. Той се инхибира от АТФ и се стимулира от АМФ. При значителни стойности на съотношението ATP / AMP, активността на фосфофруктокиназата се инхибира и гликолизата се забавя. Напротив, с намаляването на този коефициент интензивността на гликолизата се увеличава.По време на работата на мускула има интензивна консумация на АТФ и се повишава активността на фосфофруктокиназата, което води до засилване на процеса на гликолиза.
4.↓↑Под въздействието на ензимаалдолазафруктозо-1,6-бисфосфатът се разделя на две фосфотриози:
5.↓↑Реакция на изомеризация на триозофосфат.
Равновесието на тази реакция се измества към дихидроксиацетон фосфат. Образуват се 95% дихидроксиацетон фосфат и 5% глицералдехид-3-фосфат.Само глицералдехид-3-фосфат се включва в следващите реакции на гликолиза. Докато се консумира, в хода на по-нататъшни трансформации дихидроксиацетон фосфатът се превръща в глицералдехид-3-фосфат.
ЕТАП
6.↓↑Окисляване на глицералдехид-3-фосфат в присъствието на ензимглицералдехид-фосфат дехидрогеназа, коензим NAD и неорганичен фосфат(гликолитична оксидоредукция) до образуване на 1,3-бисфосфоглицеринова киселина и редуцирана форма на NAD (NADH).
Реакцията е обратима, продуктите от реакцията блокират ензима, така че е необходимо да се използват непрекъснато по време на реакцията.
7.↓↑Прехвърляне на богат на енергия фосфатен остатък (фосфатна група в позиция 1) към ADP за образуване на ATP и 3-фосфоглицеринова киселина (3-фосфоглицерат):
Р-цията е екзергонична, има значителен спад на свободната енергия, балансът е изместен наляво.
Реакцията е обратима-това е първата реакция на гликолиза, при която се образува АТФ.За разлика от окислителното фосфорилиране, образуването на АТФ от високоенергийни съединения се наричасубстратно фосфорилиране.
8.↓↑Реакция на изомеризация. Придружен от вътрешномолекулен трансфер на останалата фосфатна група.
Реакцията е лесно обратима, протича в присъствието на Mg2+ йони.
9.↓↑Реакция на дехидратация. Катализира се от ензимаенолаза, докато 2-фосфоглицериновата киселина, в резултат на елиминирането на водна молекула, преминава във фосфоенолпирувинова киселина (фосфоенолпируват). Като резултатобразува се друга1 макроергична връзка.Реакцията е обратима.
Енолазата се активира от двувалентни Mg2+ или Mn2+ катиони и се инхибира от флуорид.
10.↓2-ра реакция на гликолитично фосфорилиране.Реакцията е необратима. Характеризира се с рязък спад на свободната енергия, разкъсване на високоенергийна връзка и прехвърляне на фосфатен остатък от фосфоенолпируват към ADP (субстратно фосфорилиране).Синтезирана е друга ATP молекула.
Активира се в присъствието на Mg2+ йони, едновалентни катиони на алкални метали (K+ или други). Той се инхибира от реакционните продукти на PVC и ATP.
11. Възстановяване на пирогроздена киселина до млечна киселина. Реакцията протича с участието на ензима lактат дехидрогеназаи коензима NADH, образувани в шестата реакция:
Реакционният продукт лактат е "задънена улица" в метаболизма, т.к не участва в никакви биохимични процеси, с изключение на обратната трансформация в PVC. С натрупването на лактат в клетката, нейното pH се нарушава и гликолизата спира.
Че.Анаеробната гликолизае разграждането на глюкозата до PVK (от 1-ви до 10-ти p-tion). Когато е необходима повече енергия, настъпва допълнително окисляване на PVC (неговото окислително декарбоксилиране, превръщане в ацетил-CoA и пълно окисление до TCA).
Енергиен баланс и биологична функция на гликолизата.
Разграждането на АТФ става в 1-ва и 3-та реакция, на етапа на фосфорилиране на glk и prk.
Ако вземем предвид, че целият дихидроксиацетон (5-та реакция) се превръща в алдехид, тогава настъпват биохимични трансформации на две триози, което означаваобразуването на 4 ATP молекулив два етапана гликолитично фосфорилиране.
Тези.Енергийна стойност на гликолизата - образуванедве ATP молекули на глюкозна молекула.
Три ензима -хексокиназа, фосфофруктокиназа, пируват киназа(три необратими реакции) ограничават скоростта на гликолизата. В допълнение, контролът на гликолизата също се осъществява от LDH и неговите изоензими. Като действате върху тях, можете да регулирате тази скорост.
Въпреки че анаеробната гликолиза произвежда нисък добив на енергия (2 ATP молекули на 1 мол glk), това еединственият процес в клетките на тялото, който генерира енергия в отсъствието на кислород.
Следователно в кризисни ситуации (хипоксия) ролята на анаеробната гликолиза е безценно голяма, т.к. гликолизата протича във всички клетки и тъкани. Това ебиологичната роля на гликолизата.