6. Аэробный гликолиз как первый, этап окисления моносахаридов в аэробных условиях до образования пирувата: понятие, этапы, последовательность реакций, регуляция, энергетический баланс.

Катаболизм глюкозы в клетке может проходить как в аэробных, так и в анаэробных условиях, его основная функция - это синтез АТФ.

Аэробным гликолизом называют процесс окисления глюкозы до пировиноградной кислоты, протекающий в присутствии кислорода. Все ферменты, катализирующие реакции этого процесса, локализованы в цитозоле клетки. В аэробном гликолизе можно выделить 2 этапа.

1. Подготовительный этап, в ходе которого глюкоза фосфорилируется и расщепляется на две молекулы фосфотриоз. Эта серия реакций протекает с использованием 2 молекул АТФ.

2. Этап, сопряжённый с синтезом АТФ. В результате этой серии реакций фосфотриозы превращаются в пируват. Энергия, высвобождающаяся на этом этапе, используется для синтеза 10 моль АТФ.

I ферментативной реакцией гликолиза является фосфорилирование: глюкоза (гексокиназа)→ глюкозо-6-фосфат. II: глюкозо-6-фосфат (глюкозо-6-фосфатизомераза)↔ фруктозо-6-фосфат. III образовавшийся фруктозо-6-фосфат вновь фосфорилируется за счет второй молекулы АТФ:

фруктозо-6-фосфат (6-фруктокиназа)→ фруктозо-1,6-бисфосфат. IV Под влиянием альдолазы фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на две фосфотриозы: фруктозо-1,6-бисфосфат (альдолаза)↔ диоксиацетон-фостат + глицеральдегид-3-фосфат. V реакция – реакция изомеризации триозофосфатов: диоксиацетон-фостат (триозофосфатизомераза)↔ глицеральдегид-3-фосфат. Образованием глицеральдегид-3-фосфата как бы завершается I стадия гликолиза. I стадия – наиболее сложная и важная. Она включает окислительно-восстановительную реакцию (реакция гликолитической оксидоредукции), сопряженную с субстратным фосфорилированием, в процессе которого образуется АТФ. VI получаем 6 АТФ (окислительное фосфолирирование): глицеральдегид-3-фосфат + НАД + Н3РО4 (глицеральдегидфосфатдегидрогеназа)↔ 1,3-бисфосфоглицерат + НАД +Н+. VII. Получаем 2 АТФ (субстратное фосфорилирование): 1,3-бисфосфоглицерат + АДФ (фосфоглицераткиназа)→ 3-фосфоглицерат + АТФ. VIII. 3-фосфоглицерат (фосфоглюкомутаза)→ 2-фосфоглицерат. IX. 2-фосфоглицерат (енолаза)→ фосфоенолпируват. X. субстратное фосфорилирование: фосфоенолпируват + АДФ (пируваткиназа)→ ПВК.

В результате аэробного окисления глюкозы образуется 38 (36) молекул АТФ, из них: 4 АТФ в реакциях субстратного фосфорилирования, 34 (32) АТФ в реакциях окислительного фосфорилирования. Если свободную энергию полного распада глюкозы 2880 кДж/моль срав-нить с энергией гидролиза высокоэнергетических связей 38 моль АТФ (38 моль АТФ * 50 кДж на моль АТФ = 1900 кДж), то КПД аэробного окисления составит 65%.

7. Лактат и пируват: пути обмена, значение, реакции превращения в АцКоА и ЩУК, энергетический баланс окисления до CO₂ и Н₂О. Механизмы эффекта Пастера, значение. Энергетический баланс аэробного окисления моносахаридов. Лактатацидоз , причины формирования и профилактика.

В аэробных условиях пируват поступает в митохондрии, где под действием пируватдегидрогиназного комплекса подвергается окислительному декарбоксилированию с образованием ацетил-КоА. В пируват ДГ комплексе: [ПВК (пируватдегидрогеназа)→ Ацетил-КоА]. Далее Ацетил-КоА поступает в ЦТК, где он окисляется до 2 молекул СО2 с образованием 1 молекулы ГТФ, восстановлением 3 молекул НАДН2 и 1 молекулы ФАДН2. Пируваткарбоксилаза карбоксилирует ПВК до ЩУК.

Эффект Пастера - снижение скорости потребления глюкозы и прекращение накопления лактата в присутствии кислорода носит название эффекта Пастера. Значение эффекта состоит в переключении клетки на наиболее эффективный и экономичный путь получения энергии. В результате скорость потребления субстрата в присутствии кислорода снижается.

Катаболизм 1 глюкозы сопровождается затратой 2 молекул АТФ на субстратное фосфорилирование гексоз, образованием в реакциях субстратного фосфорилирования 4 молекул АТФ, восстановлением 2 молекул НАДН2 и синтезом 2 молекул ПВК. 2 цитоплазматические молекулы НАДН2, в зависимости от челночного механизма, дают в дыхательной цепи митохондрий от 4 до 6 молекул АТФ. Таким образом, конечный энергетический эффект аэробного гликолиза, в зависимости от челночного механизма, равен от 6 до 8 молекул АТФ.

Лактатацидоз - неспецифический синдром, развивающийся в ряде тяжёлых патологических состояний (СД), когда создаются предпосылки для повышенного образования и накопления в крови и периферических тканях молочной кислоты. Причины: заболевания, усиливающие анаэробный гликолиз с избыточным образованием и накоплением в тканях молочной кислоты; Шок; кровопотеря; сепсис; лейкозы; хронический алкоголизм. Профилактика состоит в предупреждении гипоксических состояний, рациональном контроле за компенсацией СД.