2011-veres-Zaklyuchne--Biohimiya
.pdf
гексокіназа 
глюкозофосфат -ізомераза 
фосфофруктокіназа 
альдолаза
тріозофосфат -ізомераза
гліцеральдегід-3- 
фосфатдегідрогеназа
фосфогліцераткіназа
фосфогліцератмутаза
енолаза
піруваткіназа
ЛДГ
1,3-
дифосфо
гліцерат
Гліколіз
Основні шляхи метаболізму глюкози
Катаболізм глюкози
– гліколіз;
Синтез глюкози – глюконеогенез;
Депонування і
розпад глікогену;
Синтез пентоз – пентозофосфатний шлях
211
Глікогеноліз
Глікогеноліз починається із фосфоролітичного розщеплення глікогену до глюкозо-1-фосфату (за впливом фосфорилази), глюкозо-1-фосфат перетворюється в глюкозо-6-фосфат (відповідальна за таку реакцію фосфоглюкомутаза), а далі глікогеноліз зливається із гліколізом.
Гліколіз
Гліколіз – це серія реакцій, в яких глюкоза розпадається на дві молекули пірувату (гліколіз аеробний) або лактату (анаеробний гліколіз).
Всі десять реакцій гліколізу протікають в цитозолі клітин.
Аеробний розпад глюкози включає реакції гліколізу і
окислення пірувату |
до СО2 і |
Н2О, а анаеробний |
|
гліколіз включає ті |
ж |
реакції |
специфічного шляху |
розпаду глюкози до |
пірувату, |
але з подальшим |
|
перетворенням пірувату на лактат.
212
Перша стадія
Перша стадія, перетворення глюкози в фруктозо-1,6- дифосфат, відбувається в три етапи: фосфорилування, ізомеризація та знову фосфорилування. В результаті утворюється сполука, яка легко може розщеплюватись на фосфорильовані фрагменти, що мають три атоми Карбону.
І - Глюкоза проникає в більшість клітин з допомогою специфічного перенощика або ж системи активного транспорту. В клітині вона фосфорилується з допомогою АТФ з утворенням глюкозо-6-фосфату. Перенесення фосфатної групи від АТФ до гідроксильної групи при С-6 глюкози каталізується
гексокіназою.
ІІ - це ізомеризація глюкозо-6-фосфату в фруктозо-6-фосфат. Шестичленне піранозне кільце глюкозо-6-фосфату перетворюється в п'ятичленне фуранозне кільце фруктозо-6-фосфату. Ця ізомеризація глюкозо-6-фосфату в фруктозо-6- фосфат є перетворенням альдози в кетозу. Реакція каталізується глюкозофосфат-ізомеразою.
ІІІ - друга реакція фосфорилування. Фруктозо-6- фосфат фосфорилується за рахунок АТФ з утворенням фруктозо-1,6-дифосфату. Реакція каталізується алостеричним ферментом
фосфофруктокіназою. Процес гліколізу лімітується рівнем активності цього ферменту.
АТФ АДФ
215
Друга стадія
Друга стадія гліколізу складається з чотирьох етапів:
І - розщеплення фруктозо-1,6-дифосфату з утворенням гліцеральдегід-3-фосфату та дигідроксиацетонфосфату.
В подальших реакціях гліколізу беруть участь трикарбонові, а не шестикарбонові сполуки. Це перетворення каталізується альдолазою. Назва ферменту відображає природу зворотньої реакції, яка є альдольною конденсацією.
Далі в гліколізі бере участь лише гліцеральдегід-3-фосфат. Але дигідроксиацетонфосфат може легко перетворюватись в гліцеральдегід-3-фосфат. Ці сполуки є ізомерами.
ІІ - Ізомеризація вказаних трикарбонових фосфорильованих цукрів каталізується тріозофосфат-ізомеразою.
Отже, дві молекули гліцеральдегід-3-фосфату утворюються з одної молекули фруктозо-1,6-дифосфату при послідовній дії альдолази та тріозофосфат-ізомерази.
На попередніх етапах гліколізу енергія витрачалась (дві молекули АТФ).
На наступній низці етапів споживається енергія з гліцеральдегід-3-фосфату.
ІІІПочаткова реакція в цій послідовності є перетворенням гліцеральдегід-3-фосфату в 1,3- дифосфогліцерат, яке каталізується гліцеральдегід-3-
фосфатдегідрогеназою.
За цієї окисно-відновної реакції відбувається генерування високоенергетичної фосфатної сполуки.
Альдегідна група при С-1 перетворюється на ацилфосфат - змішаний ангідрид фосфорної та карбонової кислот.
Енергія, що потрібна для утворення такого ангідриду, який має високий потенціал перенесення фосфатної групи, вивільняється при окисненні альдегідної групи.
На наступному етапі гліколізу високий потенціал перенесення фосфатної групи, який притаманний 1,3-дифосфогліцерату, використовується для генерування АТФ.
ІV - Це перша реакція гліколізу, за якої відбувається утворення АТФ. Перенесення фосфатної групи від ацилфосфатної групи 1,3- дифосфогліцерату на АДФ каталізується фосфогліцераткіназою. Продуктами реакції виступають АТФ та 3-фосфогліцерат.
Отже, в результаті реакцій, які каталізуються гліцеральдегід-3- фосфат-дегідрогеназою та фосфогліцераткіназою відбувається такі процеси:
1.Гліцеральдегід-3-фосфат, альдегід, окислюється до 3- фосфогліцерату, карбонової кислоти.
2.НАД+ відновлюється до НАДН.
3.З фосфату та АДФ утворюється АТФ.
Третя стадія
Остання стадія гліколізу здійснюється в три етапи, в результаті яких відбувається перетворення 3-фосфогліцерату в піруват та утворення другої молекули АТФ.
Перша з цих реакцій є внутрімолекулярною перебудовою. При перетворенні 3-фосфогліцерату в 2-фосфогліцерат, яке каталізується фосфогліцератмутазою, відбувається переміщення фосфатної групи.
Мутазою називають фермент, який каталізує внутрімолекулярні переміщення хімічних груп, таких, як фосфатна група.
Друга реакція - утворення енолу з результаті дегідратації 2- фосфогліцерату. Утворення фосфоенолпірувату каталізується енолазою. Потенціал перенесення фосфатної групи в результаті реакції дегідратації значно підвищується. Енолфосфат характеризується високим потенціалом перенесення фосфатної групи тоді, коли у випадку фосфатного етеру звичайного спирту цей потенціал знаходиться на низькому рівні.
Остання стадія - утворення пірувату з одночасним утворенням АТФ. Перенесення фосфатної групи від фосфоенолпірувату до АДФ каталізується піруваткіназою. Це фосфорилювання не є окисним на відміну від реакції, яка каталізується гліцеральдегід-3-фосфат- дегідрогеназою.