Механизм гликолитической оксидоредукции, субстратное фосфорилирование

32 . ГЛИКОГЕНОЛИЗ  И  ГЛИКОЛИЗ.

Процесс   анаэробного  распада  гликогена  получил   название  гликогенолиза. Образовавшейся  в  ходе  фосфоглюкомутазной   реакции  глюкоза – 6 – фосфат  включается  в   процесс  гликолиза. После   образования  глюкоза – 6 – фосфат  дальнейшие   пути  гликолиза  и  гликогенолиза   полностью  совпадают:

Гликоген                   Н₃РО₄                 Глюкоза – 1 - фосфат

                                Фосфорилаза

                                    АТФ           АДФ                                        фосфоглюкомутаза

      Глюкоза                                         Глюкозо– 6 – фосфат     

                             гексокиназа     

                             ( глюкогеназа)          

                                                                  гликолиз

В   процессе   гликогенолиза  в  виде    в   виде  макроэргических   соединений  накапливаются   не   две, а    три   молекулы  АТФ, так   как   не   тратится   АТФ   на   образование   глюкоза – 6 – фосфат. Казалось   бы   гликогенолиз   более   высокий   в   энергетическом   плане  процесс, но   ведь   во  время   синтеза   гликогена   АТФ   расходуется, поэтому  гликогенолиз  и  гликолиз    энергетически   равноценны.

Гликолиз.

Гликолиз – анаэробный   процесс   превращения   глюкозы, центральный  путь   энергетического  обмена, протекает   без   окислительных   реакций. В   анаэробных   условиях  гликолиз – единственный  процесс, поставляющий  энергию. В  тех   случаях, когда  гликолиз   протекает  в  присутствии  кислорода, говорят   об   аэробном   гликолизе (в аэробных   условиях   гликолиз   можно   рассматривать   как   окисление  глюкозы   до  СО₂  и  Н₂О)

Первой   реакцией   гликолиза является   фосфорилирование   глюкозы:

1)

          СН₂ОН                            АТФ            АДФ                           СН₂ОРО₃Н₂                                                 

                           О                                                                                                О      

          ОН                                                                                            ОН   

                                                    Гексокиназа      

 ОН                             ОН                                                          ОН                             ОН 

                            ОН                                                                                           ОН                   

       Глюкоза                                                                                                           глюкозо– 6 - фосфат                                        

В  результате   этой  реакции   образуется  большое  количество   энергии, которая   тут  же   рассеивается, поэтому   реакция   необратимая. 

Гексокиназа – это  аллостерический   фермент  и   ингибируется  глюкозой – 6 – фосфат; она   также   может   фосфорилировать    фруктозу, маннозу.

В  печени   есть  глюкокиназа, которая   катализирует  только фосфорилирование   глюкозы. Она   не   ингибируется глюкозой – 6 – фосфат  и   имеет   высокую   Km . 

СН₂ОРО₃Н₂

2)                                                                                                                            О   

            СН₂ОРО₃Н₂                                                                                                                СН₂ОН          

                              О                                                                                                         

                                                                                                                                        ОН

             ОН                                                                                              

    ОН                             ОН                                                                          ОН                     ОН                   

                              ОН                                                                                                   

      Глюкоза – 6 - фосфат                                                                               фруктозо – 6 – фосфат

3)            СН₃ОРО₃Н₂                                                                                  СН2ОРО3Н2  

                                   О                                     АТФ         АДФ                                      О                 

                                                        СН2ОН                                                                                          СН₂ОРО₃Н₂

                                               ОН                      фосфофруктокиназа                                                ОН     

                                                        ОН                                                                                                  ОН        

                        ОН                                                                                                 ОН     

                         Фосфат – 6 фосфат                                                                                              фосфат – 1,6 – дифосфат

Фосфофруктокиназная  реакция   определяет    скорость  гликолиза   в   целом  (то есть   является  лимитирующей). Фосфофруктокиназа  относится  к аллостерическим  ферментам. Она   ингибируется   АТФ  и   стимулируется   АДФ  и  АМФ. АТФ  в   данном   случае   является   и   субстратом   и аллостерическим   регулятором. Различают   регуляторную  и   субстратную   концентрацию  АТФ. Km  для   субстратного    и   регуляторного   центра  будут   различны   и   фермент   будет   отслеживать  уровень   АТФ   в   более   высоких  концентрациях, чем   АТФ  в   качестве  субстрата, поэтому  идёт   ингибирование. При   значительных   величинах   отношения   АТФ / АДФ   активность   фосфофруктокиназы   снижается   и   гликолиз   замедляется. При  снижении  этого   коэффициента   интенсивность   гликолиза  возрастает. Так, в   неработающей  мышце  концентрация   АТФ   повышается, а   гликолиз   снижается. Во   время   работы – всё   наоборот. Фосфофруктокиназа   ингибируется   цитратом, активируется   ионами  кальция. Жирные  кислоты  и их производные являются ингибиторами  фосфофруктокиназы .    

4)                            ОН                                                           5)      СН₂ОРО₃Н₂