5. Трегалаза (не давала в лекции)

Трегалаза – гликозидазный комплекс, гидролизующий связи между мономерами в трегалозе (дисахариде, содержащемся в грибах).

Строение трегалозы:

Совместное действие всех перечисленных ферментов завершает переваривание пищевых олиго- и полисахаридов с образованием моносахаридов, основной из которых – глюкоза, а также фруктоза и галактоза, манноза, ксилоза, арабиноза.

. Гликолиз. Регуляция гликолиза. Гликогенолиз. Регуляция процесса на уровне гликогенфосфорилазы.

Гликолиз– последовательность ферментативных реакций, приводящих к превращению глюкозы в пируват с одновременным образованием ATP.

Анаэробный гликолиз – сложный ферментативный процесс распада глюкозы, протекающий без потребления О2. Конечным продукт - молочная кислота, также образуется ATP. Суммарное уравнение гликолиза:

В анаэробных условиях гликолиз – единственный процесс в животном организме, поставляющий энергию. Внутриклеточно гликолиз локализуется в цитоплазме.

1. Фосфорилирование, т.е. перенос остатка ортофосфата на глюкозу за счет ATP. Фермент - гексокиназа:

Освобождение большого кол-ва Е делает эту реакцию практически необратимой.

2. превращение глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат. Фермент -глюкозо-6-фосфат-изомераза:

3. Фосфорилирование фруктозо-6-фосфат за счет второй молекулы ATP ферментом фосфофруктокиназа:

эта реакция определяет скорость гликолиза в целом.

Фосфофруктокиназа - аллостерический фермент, ингибируется ATP и стимулируется АMP.

4. фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на две фосфотриозы. фермент - альдолаза.

5. изомеризация триозофосфатов. Фермент - триозофосфатизомераза:

В последующие реакции включается только глицеральдегид-3-фосфат.

6. глицеральдегид-3-фосфат в присутствии фермента глицеральдегидфосфатдегидрогеназы, кофермента NAD⁺ и неорганического фосфата подвергается своеобразному окислению с образованием 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты и восстановленной формы NAD (NADH).

1,3-Бисфосфоглицерат - высокоэнергетическое соединение.

7. Фермент - фосфоглицераткиназа; при этом происходит передача богатого энергией фосфатного остатка (фосфатной группы в положении 1) на ADP с образованием ATP и 3-фосфоглицериновой кислоты (3-фосфоглицерат):

8. Происходит внутримолекулярный перенос оставшейся фосфатной группы, 3-фосфоглицериновая кислота превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту (2-фосфоглицерат). Легкообратима, протекает в присутствии Mg²⁺. Кофактор фермента - 2,3-бисфосфоглицериновая кислота аналогично тому, как в фосфоглюкомутазной реакции роль кофактора выполняет глюкозо-1,6-бисфосфат:

9. фермент - енолаза, при этом 2-фосфоглицериновая кислота в результате отщепления молекулы воды переходит в фосфоенолпировиноградную кислоту (фосфоенолпируват), а фосфатная связь в положении 2 становится высокоэргической:

10. разрыв высокоэргической связи и переносом фосфатного остатка от фосфоенолпирувата на ADP (субстратное фосфорилирование). Фермент - пируваткиназа:

Для действия пируваткиназы необходимы ионы Mg²⁺, а также одновалентные катионы щелочных металлов (К⁺ или др.) Реакция практически необратима.

11. восстановление ПВК, образование малата. Фермент – лактатдегидрогеназа, кофермента NADН (образовавшегося в 6й реакции):

Биологическое значение гликолиза - образование богатых энергией фосфорных соединений. На первых стадиях гликолиза затрачивается две молекулы ATP (гексокиназная и фосфофруктокиназная реакции). На последующих образуются четыре молекулы ATP (фосфоглицераткиназная и пируваткиназная реакции). Таким образом, энергетическая эффективность гликолиза в анаэробных условиях составляет две молекулы ATP на одну молекулу глюкозы.

Осн. реакция лимитирующая скорость гликолиза - фосфофруктокиназная. Вторая реакция, лимитирующая скорость и регулирующая гликолиз, – гексокиназная реакция. Кроме того, контроль гликолиза осуществляется также лактатдегидрогеназы и ее изоферментами.

4. Спиртовое брожение. Глюконеогенез.

Спиртовое и молочнокислое брожение – основные источники энергии некоторых микроорганизмов в анаэробных условиях.

Спиртовое брожение осуществляется так называемыми дрожжеподобными организмами, а также некоторыми плесневыми грибками. Суммарная реакция спиртового брожения:

Механизм процесса очень близок к гликолизу. Расхождение начинается лишь после этапа образования пирувата. При гликолизе пируват при участии фермента ЛДГ и кофермента NADH восстанавливается в лактат. При спиртовом брожении этот конечный этап заменен двумя другими ферментативными реакциями: пируватдекарбоксилазной и алкогольдегидрогеназной.

В дрожжевых клетках (спиртовое брожение) пируват вначале подвергается декарбоксилированию - образуется ацетальдегид. Данная реакция необратима, катализируется ферментом пируватдекарбоксилазой, который требует наличия ионов Mg²⁺ и кофермента (TРP):

Образовавшийся ацетальдегид присоединяет к себе водород, отщепляемый от NADH, восстанавливаясь при этом в этанол. Реакция катализируется ферментом алкогольдегидрогеназой:

Конечные продукты - этанол и СО₂, а не молочная кислота, как при гликолизе.

Существуют и другие виды брожения, конечными продуктами которых могут являться пропионовая, масляная и янтарная кислоты, а также другие соединения.

Глюконеогенез – процесс синтеза глюкозы de novo из неуглеродных предшественников. Главная функция - поддержание уровня глюкозы в крови во время голодания и интенсивной физической работы. Наиболее активно процесс протекает в печени, менее интенсивно в корковом слое почек и слизистом эпителии кишечника. От недостатка глюкозы в крови, прежде всего страдает головной мозг.

Большинство реакций глюконеогенеза протекает за счет обратимых реакций гликолиза и катализируется теми же ферментами. Однако образование фосфоенолпирувата, гидролиз фруктозо-1,6-бисфосфата и глюкозо-6-фосфата термодинамически необратимы и протекают другими путями.

Фосфоенолпируват образуется из пирувата в ходе двух реакций: пируват из цитозоля переносится в митохондрии и там карбоксилируется с образованием оксалоацетата.

Митохондриальный фермент пируваткарбоксилаза, катализирующий данное превращение пирувата, в качестве кофермента содержит биотин. Реакция протекает с затратой молекулы АТР.

Для оксалоацетата внутренняя мембрана митохондрий непроницаема, транспорт оксалоацетата в цитоплазму клетки происходит с помощью малатного челночного механизма, смысл которого заключается в восстановлении оксалоацетата до малата под действием митохондриального фермента малатдегидрогеназы.

Малат выходит в цитоплазму, где цитоплазматическая малатдегидрогеназа окисляет малат до оксалоацетата. Митохондриальная малатдегидрогеназа NADH-зависимая, а цитозольная в качестве кофермента содержит NAD⁺