Реакции гликолиза.

1-я реакция – образование глюкозо-6-фосфата.

2-я реакция – изомеризация глюкозо-6-фосфата с образованием фруктозо-6-фосфата. Эта реакция обратима и катализируется изомеразой.

3-я реакция – фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с образованием фруктозо-1,6-бисфосфата. В этой реакции происходит значительное падение свободной энергии, поэтому она необратима.

Фосфофруктокиназа – аллостерический фермент, имеет сложную четвертичную структуру. Его аллостерическими активаторами являются АМФ, АДФ, фруктозо-6-фосфат. Угнетают фермент повышенные концентрации АТФ и цитрат. АТФ вначале используется как субстрат этой реакции, а затем, связываясь с аллостерическим центром фермента, прекращает реакцию. В последние годы было установлено, что важным аллостерическим регулятором фосфофруктокиназы является фруктозо-1,6-дифосфат.

4-я реакция – распад фруктозо-1,6-дифосфата на 2 триозы:

альдолаза

фруктозо-1,6-фф 3-ФГА + ФДА.

Реакция обратима. Фермент – альдолаза, так как образующийся алкоголь (фосфодиоксиацетон) и 3-фосфоглицериновый альдегид, обратимо связываясь, образуют «альдол», т.е. фруктозо-1,6-бисфосфат.

Определение активности альдолазы используют в энзимной диагностике при заболеваниях, связанных с повреждением или гибелью клеток, так, при остром гепатите активность этого фермента может увеличиваться в 5-20 раз, при инфаркте миокарда – в 3-10 раз. Образующийся 3-ФГА расходуется в дальнейших реакциях гликолиза, поэтому равновесие реакции смещается в сторону распада фруктозо-1,6-дифосфата. Превращение фосфодиоксиацетона и 3-ФГА осуществляет фермент триозофосфатизомераза.

5-я реакция – образование 1,3-дифосфоглицерата. В этой реакции при окислении 3-ФГА водород альдегидной группы будет переноситься на НАД⁺. Энергии выделяется достаточно и образующийся 1,3-дифосфоглицерат заключает в себя макроэргическую вязь. Реакция катализируется дегидрогеназой 3-ФГА по суммарному уравнению:

дегидрогеназа

3-ФГА + НАД⁺ + Фн 1,3-дифосфоглицерат + НАДН + Н⁺.

Фермент состоит из 4-х одинаковых субъединиц, коферментом его является НАД⁺. Реакция обратима. С этого момента количество последующих продуктов нужно удвоить, так как в предыдущей реакции образовалось 2 молекулы триозы.

6-я реакция – образование АТФ в результате субстратного фосфорилирования:

фосфоглицераткиназа

1,3-дифосфоглицерат + АДФ АТФ + 3-фосфоглицерат.

Эта реакция сопровождается выделением значительного количества свободной энергии, поэтому равновесие ее сдвинуто вправо. При избытке 3-фосфоглицерата реакция может быть обратимой. В данной реакции происходит фосфорилирование АДФ за счет энергии макроэргического субстрата – 1,3-дифосфоглицериновой кислоты.

7-я реакция – изомеризация 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерат.

8-я реакция – образование фосфоенолпирувата. На этой стадии, катализируемой енолазой, происходит отщепление молекулы воды и перераспределение энергии внутри молекулы, при этом фосфат во втором положении переходит в макроэргическое состояние.

9-я реакция – образование АТФ в результате субстратного фосфорилирования:

пируваткиназа Мg²⁺

фосфоенолпируват + АДФ пируват + АТФ.

Это вторая реакция субстратного фосфорилирования в гликолизе; здесь фосфоенолпируват используется для образования АТФ. Реакция необратима, так как протекает в большим падением свободной энергии.

10-я реакция – образование лактата. Эта реакция катализируется ЛДГ и обратима.

Итак, гликолиз завершается образованием лактата. В мышцах молочная кислота не используется – она поступает с током крови в печень, где вновь превращается в пируват. Полезный энергетический выход гликолиза – 2 молекулы АТФ.

Стадии анаэробного гликолиза
№	субстрат	продукт	фермент
1	глюкоза	глюкозо-6-фосфат	Гексокиназа, в клетках печени глюкокиназа (реакция окислительного фосфорилирования).
2	глюкозо-6-фосфата.	фруктозо-6-фосфат	изомераза
3	фруктозо-6-фосфата	1,6-бисфосфат	Реакция окислительного фосфорилирования
4	1,6-бисфосфата	3-ФГА	альдолаза
5	3-ФГА	1,3-дифосфоглицерат	3-ФГА-дегидрогеназа
6	1,3-дифосфоглицерат	3-фосфоглицерат + АТФ	Фосфоглицераткиназа (субстратное фосфорилирование)
7	3-фосфоглицерат	2-фосфоглицерат	изомераза
8	2-фосфоглицерат	фосфоенолпируват	енолаза
9	фосфоенолпируват	пируват + АТФ	пируваткиназа Мg2+ (субстратное фосфорилирование)
10	пируват	лактат	ЛДГ
11	Лактат (мышцы – печень)	пируват	ЛДГ

Первые реакции анаэробного гликолиза характеризуются потреблением энергии в форме АТФ. В 6 и 9 реакции в результате субстратного фосфорилирования образуется АТФ.

Анаэробный распад глюкозы протекает в мышцах в первые минуты мышечной работы, в эритроцитах, в которых нет митохондрий, а также в различных органах при недостаточном снабжении их кислородом.

Аэробное окисление глюкозы. Энергетический баланс аэробного окисления 1 молекулы глюкозы.

Схема аэробного гликолиза.

Глюкоза может окисляться по дихотомическому пути и в аэробных условиях. Аэробный гликолиз – это процесс окисления глюкозы, в результате которого происходит расщепление глюкозы с образованием 2 молекул пирувата.

Цепь реакций аэробного распада глюкозы можно разделить на следующие основные этапы:

1. Аэробный гликолиз - дихотомический распад глюкозы до стадии пирувата, полностью совпадающий с реакциями анаэробного гликолиза; Синтезировано 8 молекул АТФ.

2. Окислительное декарбоксилирование пирувата, с образованием ацетил-КоА; Синтезировано 6 молекул АТФ.

3. Превращение ацетил-КоА в цикле Кребса, тесно связанного с дыхательной цепью митохондрий, где в результате окислительного фосфорилирования каждый моль ацетата способствует образованию 12 молекул АТФ. Синтезировано 24 молекулы АТФ.

Все промежуточные соединения превращения глюкозы в пируват находятся в фосфориллированной форме; источником фосфатных групп в реакциях фосфорилирования являются АТФ и Н₃РО₄.