Гликолиз
Гликолиз (от греческого glucose – сахар, lysis – разрушение) – последовательность реакций превращения глюкозы в пируват или лактат с образованием энергии в виде АТФ.
Основные признаки гликолиза.
1. Протекает во всех клетках организма. Ферменты локализованы в цитозоле клеток.
2.Лактат является конечным продуктом гликолиза в анаэробных условиях(в отсутствии кислорода). В аэробных условиях (присутствие кислорода) образуется пируват, который затем окисляется до СО2 и Н2О.
3.В клетках, лишенных митохондрий (эритроциты, роговая оболочка глаза, хрусталик глаза) гликолиз является главным источникомобразования АТФ. В клетках, имеющих митохондрии, являетсяэтапом аэробного окисления углеводов.
4. Наиболее активнопротекаетв мозге, поскольку окисление глюкозы является основным источником энергии для нервной ткани. У взрослого человека около половины глюкозы используется мозгом.
5. В анаэробных условиях гликолиз – единственный процесс в организме животных, растений и многих микроорганизмов, приводящий к образованию АТФ; в организме человека и животных гликолиз позволяет поддерживать интенсивную работу скелетной мышцы в условиях недостатка кислорода.
6. Промежуточные продукты гликолиза используются для биосинтеза заменимых аминокислот и глицерола.
Аэробный распад глюкозы является основным путем катаболизма глюкозы у человека и включает следующие процессы: 1) распад глюкозы до пирувата (гликолиз или специфический путь распада глюкозы); 2) перенос пирувата в митохондрии и окислительное декарбоксилирование с образованием ацетил-КоА; 3) окисление ацетил-КоА в ЦТК и сопряженных цепях переноса электронов до СО2 и Н2О.
-Специфический путь катаболизма глюкозы включает 10 реакций и протекает в цитозоле одинаково в аэробных и анаэробных условиях.
1.Глюкозафосфорилируется ферментами гексокиназой (печень, мышцы, Km=0,1 мМ) и глюкокиназой (печень, Km=10 мМ) с использованием АТФ и Mg2+. Из-за высокого сродства (низкая Km) гексокиназа фосфорилирует глюкозу даже при низкой концентрации, в то время как глюкокиназа действует только при высокой концентрации глюкозы (после приема пищи). Глюкозо-6-фосфат не проходит через клеточные мембраны и является ключевой молекулой различных метаболических путей обмена углеводов – гликолиза, гликогенолиза, глюконеогенеза и пентозофосфатного пути.
2.Глюкозо-6-фосфат изомеризуется под действием фермента фосфогексоизомеразы и Mg2+ во фруктозо-6-фосфат. Реакция является обратимой.
3.Фруктозо-6-фосфатфосфорилируется во фруктозо-1,6-бисфосфат под действием фермента фосфофруктокиназыза счет второй молекулы АТФ и ионов Mg2+. Данная реакция является лимитирующей и определяет скорость всего процесса.
4.Фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на 2 триозы: диоксиацетонфосфат (ДОАФ) и 3-фосфоглицероловый альдегид (3-ФГА) под действием фермента альдолазы. Реакция обратима.
5.Фермент триозофосфатизомеразакатализирует обратимое взаимопревращение 3-ФГА и ДОАФ. Реакция является обратимой, но в последующие реакции гликолиза может непосредственно включаться только 3-ФГА. Вследствие этого равновесие сдвигается в направлении превращения ДОАФ в 3-ФГА.
6. Дегидрогеназа 3-фосфоглицеролового альдегида превращает 3-ФГА в 1,3-бисфосфоглицероловую кислоту. В активном центре фермента в качестве кофермента находятся прочно связанный НАД и SH-группа цистеина. Вначале образуется фермент-субстратный комплекс по типу тиополуацеталя за счет SH-группы фермента. Затем происходит дегидрирование субстрата, восстановление НАД+ и образование макроэргической связи. На следующем этапе атомы водорода передаются на цитозольный НАД+, восстанавливая его в НАДН+Н+. Образовавшаяся макроэргическая связь непрочна и расщепляется под влиянием неорганического фосфата. Реакция блокируется йодом или бромацетатом.
7.Фермент фосфоглицераткиназадействует на 1,3-бисфосфоглицерат. При этом происходит передача богатого энергией фосфатного остатка (фосфатной группы в положении 1) на АДФ с образованием АТФ и 3-фосфоглицероловой кислоты.
Таким образом, благодаря действию двух ферментов энергия, высвобождающаяся при окислении альдегидной группы до карбоксильной группы, запасается в форме энергии АТФ. Синтез АТФ происходит путем субстратного фосфорилирования.
8.3–фосфоглицерат превращается в 2-фосфоглицерат под действием фермента фосфоглюкомутаза.Реакция сопровождается внутримолекулярным переносом фосфатной группы из положения 3 в положение 2. Реакция обратима и требует ионов Mg2+.
9. Под действием фермента енолазы2-фосфоглицероловая кислота в результате отщепления молекулы воды переходит в фосфоенолпировиноградную кислоту (фосфоенолпируват), а фосфатная связь во 2 положении становится высокоэргической. Енолаза активируется катионами Mg2+ или Mn2+ и ингибируется фторидом.
10.Фермент пируваткиназакатализирует разрыв высокоэргической связи и перенос фосфатного остатка от фосфоенолпирувата на АДФ (субстратное фосфорилирование). Для действия пируваткиназы необходимы ионы Mg2+, а также одновалентные катионы щелочных металлов. Внутри клетки реакция является практически необратимой.
Большинство реакций гликолиза является обратимыми. Три реакции, катализируемые ферментами гексокиназа (глюкокиназа), фосфофруктокиназа и пируваткиназа являются необратимыми. На этих этапах осуществляется регуляция гликолиза.
Дата добавления: 2015-06-12; просмотров: 3363;