Регуляция гликолиза
Гликолиз стимулируется инсулином, повышающим количество молекул гексокиназы, фосфофруктокиназы, пируваткиназы.
В печени активность глюкокиназы регулируется гормонами: активацию вызывает инсулин и андрогены, подавляют ее активность глюкокортикоиды и эстрогены.
Для метаболической регуляции чувствительной является фосфофруктокиназа. Она активируется АМФ и собственным субстратом, ингибируется – АТФ, лимонной кислотой, жирными кислотами. Пируваткиназа активируется фруктозо-1,6-дифосфатом. Гексокиназа непеченочных клеток ингибируется продуктом собственной реакции –глюкозо-6-фосфатом.
Эффективность гликолиза и гликогенолиза.
1.Гликолиз: прирост 2 АТФ
2.Гликогенолиз: гликоген -------------глюкоза-1-фосфат, прямое присоединение Н3РО4, а не за счет АТФ, т.е.
прирост 3 АТФ
3.Спиртовое брожение: прирост 2 АТФ
Особенности гликолиза
Обратимость;
3 реакции необратимы и катализируются соответственно:
-гексокиназой,
-фосфофруктокиназой,
-пируваткиназой;
3. лактат поступает в кровь и далее в печень, образует глюкозу (глюконеогенез); пируват окисляется в аэробных условиях до углекислого газа и воды;
4. Н+ от NADH (6 реакция) идет в реакцию 11 – окислительная оксидоредукция.
Связь гликолиза и глюконеогенеза
Большинство стадий глюконеогенеза представляет собой обращение реакций гликолиза. Только 3 реакции гликолиза (гексокиназная, фосфофруктокиназная и пируваткиназная) необратимы, поэтому в процессе глюконеогенеза на этих 3 этапах используются другие ферменты с получением обходных путей.
1. Обходной путь пируваткиназной реакции
Превращение пирувата в фосфоенолпируват
Первоначально пируват под влиянием пируваткарбоксилазы и при участии СО2 и АТФ карбоксилируется с образованием оксалоацетата:
Затем оксалоацетат в результате декарбоксилирования и фосфорилирования под влиянием фермента фосфоенолпируваткарбоксилазы превращается в фосфоенолпируват. Донором фосфатного остатка в реакции служит гуанозинтрифосфат (ГТФ):
2. Обходной путь фосфофруктокиназной реакции
Превращение фруктозо-1,6-бисфосфата во фруктозо-6-фосфат. Фосфоенолпируват, образовавшийся из пирувата, в результате ряда обратимых реакций гликолиза превращается во фруктозо-1,6-бисфосфат. Далее следует фосфофруктокиназная реакция, которая необратима. Глюконеогенез идет в обход этой эндергонической реакции. Превращение фруктозо-1,6-бисфосфата во фруктозо-6-фосфат катализируется специфической фосфатазой:
3. Обходной путь гексокиназной реакции
Образование глюкозы из глюкозо-6-фосфата. В последующей обратимой стадии биосинтеза глюкозы фруктозо-6-фосфат превращается в глюкозо-6-фосфат.
Процесс окисления цитозольных НАДН(Н+) связан с работой челночных механизмов.
Различают глицерофосфатный и малатный челночные механизмы. Чаще наблюдается первый.
При глицерофосфатном челночном механизме (мышцы, мозг) цитозольные 2НАДН(Н+) окисляются, диоксиацетонфосфат восстановливается в глицерофосфат (глицерофосфатдегидрогеназа цитозоля), последний способен проходить через мембраны митохондрий. В митохондриях с участием ФАД происходит окисление глицерофосфата и образуется вновь диоксиацетонфосфат (глицерофосфатдегидрогеназа митохондрий), который возвращается в цитоплазму и вновь участвует в окислении цитозольных НАДН(Н+), а ФАДН2 окисляется в процессе биологического окисления и дает по 2 АТФ. Т.к., при окислении 1 молекулы глюкозы образуется 2 цитозольных НАДН(Н+), то при данном челночном механизме образуется 4 АТФ.
При малатном челночном механизме (печень, почки) цитозольные НАДН(Н+) окисляются с участием ЩУК, которые восстанавливается в малат (яблочную кислоту)( цитоплазматическая малатдегидрогеназа).
Малат проходит через митохондриальную мембрану и в митохондриях подвергается окислению под действием митохондриальной малатдегидрогеназы и образуется вновь ЩУК. При этом НАД+ восстанавливается. В процессах биологического окисления и окислительного фосфорилирования 1 НАДН(Н+) дает 3 АТФ. Поскольку при окислении 1 молекулы глюкозы образуется 2 цитозольных НАДН(Н+), всего при малатном механизме выделяется 6 АТФ. Т.о, энергетический баланс аэробного окисления 1 молекулы глюкозы составляет 36 АТФ (при использовании глицерофосфатного челночного механизма) или 38 АТФ (при использовании малатного челночного механизма).
При гликогенолизе образуется 37 АТФ.