Синтез глюкози із гліцерину
1. глк-1-ф фосфоглюкомутазу глк-6-ф
2. глк-6-ф глк-6-фосфотаза печінки глк + H3PO4
Механізм фосфорилітичного відщеплення залишку глюкози від глікогену.
Глікогенфосфорілазаабо простофосфорилазаіснує у двох формах: А і Ст.
Форма А активніша, ніж У.
Вирізняються вони один від одного тим, що
фосфорилаза А це тетрамер, що складається з 4-х субодиниць з Мr=360000Так
фосфорилаза В - димер, що містить дві субодиниці, його Мr = 180000Так.
Перетворення неактивної форми на активну протікає за схемою:
2 фосфорилази В + 4 АТФакт.кіназа фосфорилази Вфосфорилаза А + 4 АДФ
Під дією адреналіну та глюкогону запускається каскад реакцій, який закінчується розпадом глікогену.
Каскадний механізм мобілізації та синтезу глікогену
Активна форма останньої утворюється за участю цАМФ, яка у свою чергу утворюється з АТФ під дією ферменту аденілатциклази, що стимулюється, зокрема, адреналіном та глюкагоном. Збільшення вмісту адреналіну в крові призводить до цього складного ланцюга реакцій до перетворення фосфорилази В на фосфорилазу А і, отже, до звільнення глюкози у вигляді глюкозо-1-фосфату із запасного полісахариду глікогену. Зворотне перетворення фосфорилази А на фосфорилазу каталізується ферментомфосфатазою(ця реакція практично незворотня).
За відсутності потреби організму додаткової глюкозі розпад глікогену припиняється.
Під дією специфічних ферментів відбувається інактивуванняфосфорилази Ата активуванняглікогенсинтази I, починається синтез глікогену.
Т.о.активування 1-го ферменту каскаду –аденилатциклазыпризводить до збільшення розпаду глікогену та придушення його синтезу.
Гліколіз
У клітинах людини та інших вищих організмів освіта енергії відбувається у просі окисного фосфорилювання(аеробним шляхом), а й у ході розпаду поживних речовин без участі О2 (анаеробним шляхом). Головним джерелом отримання енергії анаеробним шляхом служатьгексози, насампередα-Д-глюкоза.
Гліколіз- це анаеробний розпад глк до 2-х молекул молочної кислоти (лактату), що протікають у гіалоплазмі клітини.
Сумарне рівняння анаеробного гліколізу
Цеекзергонічнийпроцес (виділяється енергія). Енергія, що звільняється в результаті гліколізу, акомулюється вфосфатних зв'язках АТФ.
Окремі стадії гліколізу каталізуються 11 ферментами.
Анаеробний гліколіз можна поділити на дві стадії:
| 1 стадія - | активування глюкози та подальший її розпад на дві тріози (5-а р-ція) |
| 2 стадія - | Включає окислювально-відновну реакцію (р-цію оксиредукції), пов'язану з субстратним фосфорилюванням, у процесі якого утворюється АТФ |
СТАДІЯ
1.↓Р-ція фосфорилювання глк, тобто. перенесення залишку ортофосфату на глюкозу за рахунок АТФ Реакція каталізується ферментом гексокіназою:
Утворення глюкозо-6-фосфату в гексокіназній реакції супроводжується звільненням значної кількості вільної енергії системи і практично необоротним процесом.
Глк-6-ф на відміну від глк, не проходить через мембрану і як би «замикається в клітці».
Гексокіназа існує у вигляді чотирьох ізомерів. Перші три перетворюють різні види гексозу, включаючи глк.
Гексокіназа IV (глюкокіназа) фосфорилює тільки глк, що є в печінці, включається в роботу при значних концентраціях глк у крові ворітної вени. Інші ізоформи існують у всіх органах та тканинах.
Гексокінази інгібується глюкозо-6-фосфатом, тобто. останній є одночасно і продуктом реакції, і алостеричним інгібітором.
2.↓↑Перетворення (ізомеризація) глюкозо-6-фосфату під дією ферменту глюкозо-6-фосфат-ізомерази на фруктозо-6-фосфат:
Цяреакція протікає легко в обох напрямках, і для неї не потрібно будь-яких кофакторів.
3.↓Утворений фруктозо-6-фосфат фосфорилюється за рахунок другої молекули АТФ:
Дана реакція аналогічно гексокиназнойпрактично необоротнаіє найбільш повільно поточноїреакцією гліколізу, так як тут відбувається різке падіння вільної енергії.
Ферментфосфофруктокіназаза своєю природою алостеричний фермент. Вона пригнічується АТФ і стимулюється АМФ. При значних величинах відношення АТФ/АМФ активність фосфофруктокінази пригнічується та гліколіз уповільнюється. Навпаки, при зниженні цього коефіцієнта інтенсивність гліколізу підвищується.Під час роботи м'яза відбувається інтенсивне споживання АТФ і активність фосфофруктокінази підвищується, що призводить до посилення процесу гліколізу.
4.↓↑Під впливом ферментуальдолазафруктозо-1,6-бісфосфат розщеплюється на дві фосфотріози:
5.↓↑Реакція ізомеризації тріозофосфатів.
Рівновага цієї реакції зрушено у бік дигідроксиацетонфосфату. Утворюється 95% дигідроксиацетонфосфату та 5% гліцеральдегід-3-фосфату.У наступні реакції гліколізу включається лише гліцеральдегід-3-фосфат. У міру його споживання в ході подальших перетворень дигідроксиацетонфосфат перетворюється на гліцеральдегід-3-фосфат.
СТАДІЯ
6.↓↑Окислення гліцеральдегід-3-фосфату в присутності ферментугліцеральдегід-фосфатдегідрогенази, коферменту НАД та неорганічного фосфату(гліколітична оксидоредукція) з утворенням 1,3- бісфосфогліцеринової кислоти та відновленої форми НАД (НАДН).
Реакція оборотна, продукти реакції блокують фермент, тому необхідно використовувати їх безперервно в ході реакції.
7.↓↑Передача багатого енергією фосфатного залишку (фосфатної групи в положенні 1) на АДФ з утворенням АТФ і 3-фосфогліцериновоїокислоти (3-фосфогліцерат):
Р-ція екзергонічна, відбувається значне падіння вільної енергії, рівновага зрушена вліво.
Реакція оборотна–це перша реакція гліколізу де утворюється АТФ.
8.↓↑Реакція ізомеризації. Супроводжується внутрішньомолекулярним перенесенням фосфатної групи, що залишилася.
Реакція легкооборотна, протікає у присутності іонів Mg2+.
9.↓↑Реакція дегідратації. Каталізується ферментоменолазою, при цьому 2-фосфогліцеринова кислота в результаті відщеплення молекули води переходить у фосфоенолпіровіноградну кислоту (фосфоенолпіруват). В результатіутворюється ще1 макроергічний зв'язок.Реакція оборотна.
Енолаза активується двовалентними катіонами Mg2+ або Мn2+ та інгібується фторидом.
10.↓2-а реакція гліколітичного фосфорилювання.Реакція необоротна. Характеризується різким падінням вільної енергії, розривом високоергічного зв'язку та перенесенням фосфатного залишку від фосфоенолпірувату на АДФ (субстратне фосфорилювання).Синтезується ще одна молекула АТФ.
Активується в присутності іонів Mg2+, одновалентних катіонів лужних металів (К+ або ін.). Інгібується продуктами реакції ПВК та АТФ.
11. Відновлення піровиноградної кислоти до молочної кислоти. Реакція протікає за участю ферменту лактатдегідрогеназиі коферменту НАДН, що утворився в шостій реакції:
Продукт реакції лактат є «глухим кутом» в обміні речовин, т.к. не вступає в жодний біохімічний процес, крім зворотного перетворення на ПВК. При накопиченні лактату у клітині порушується її рН та зупиняється гліколіз.
Т.о.Анаеробний гліколіз- це розпад глюкози до ПВК (з 1-ої до 10 р-ції). При потребі у більшій кількості енергії відбувається подальше окиснення ПВК (її окисне декарбоксилювання, перетворення в ацетил-КоА та повне окиснення в ЦТК).
Енергетичний баланс та біологічна функція гліколізу.
Розпад АТФ відбувається в 1-ій та 3-ій реакціях, на стадії фосфорилювання глк і фрк.
Якщо врахувати, що весь дигідроксиацетон (5-а реакція), перетворюється на альдегід, то далі відбуваються біохімічні перетворення двох тріоз, а значитьутворення 4-х молекул АТФу двох стадіяхгліколітичного фосфорилювання.
Тобто.Енергетична цінність гліколізу – освітадвох молекул АТФ на одну молекулу глюкози.
Три ферменти -гексокіназа, фосфофруктокіназа, піруваткиназа(три незворотні реакції) лімітують швидкість гліколізу. Крім того, контроль гліколізу здійснюється також ЛДГ та її ізоферментами. Впливаючи на них, можна регулювати цю швидкість.
Хоча анаеробний гліколіз дає малий вихід енергії (2 молекули АТФ на 1 мол глк), це єдиний процес у клітинах організму, що утворює енергію без кисню.
Тож у кризових ситуаціях (гіпоксія) роль анаеробного гліколізу неоціненно велика, т.к. гліколіз протікає у всіх клітинах та тканинах. У цьомубіологічна роль гліколізу.