ГЛІКОЛІЗ - ЦЕНТРАЛЬНИЙ ШЛЯХ КАТАБОЛІЗМУ ГЛЮКОЗИ

Основним катаболічсскім процесом деструкції глюкози в клітинах тварин і людини є послідовність ряду реакцій се окислення, в результаті яких в анаеробних умовах глюкоза перетворюється в лактат, а в аеробних - в кінцеві продукти: С0₂ і воду. Нижче наведена біологічна значущість окислювальних перетворень глюкози:

• звільнення енергії, здатної трансформуватися в хімічну енергію молекул АТФ, в тому числі і в анаеробних умовах; в присутності кисню до 70% потреби в АТФ може забезпечуватися за рахунок окислення вуглеводів;
• освіту в процесі катаболізму глюкози проміжних метаболітів, які використовуються клітиною як структурні попередники для синтезу амінокислот, стероїдів, азотистих основ, ліпідів та ін.

Гліколіз- це послідовність десяти ферментативних реакцій, в процесі яких в аеробних умовах глюкоза розщеплюється до двох молекул пірувату (аеробний гліколіз), а в анаеробних - до двох молекул лактату (анаеробний гліколіз). Нижче наведені стехиометричні рівняння процесів анаеробного (а) і аеробного (б) гліколізу:

Поділ на анаеробний і аеробний гліколіз носить умовний характер, так як реакції гліколізу в присутності кисню і його відсутності одні й ті ж. Відмінності стосуються лише їх швидкості і кінцевих продуктів. При нестачі кисню реокісленіе НАДН, що утворився в ході гліколізу, здійснюється шляхом сполучення з відновленням пірувату в лактат, а в аеробних умовах НАДН окислюється в ході киснево процесу окисного фосфорилювання (гл. 15), результатом якого є утворення великої кількості АТФ.

Значення гліколізу. У клітинах значимість гліколізу полягає в наступному.

• В анаеробних умовах гліколіз - єдиний процес у організмі тварин, рослин і багатьох мікроорганізмів, що приводить до утворення АТФ; в організмі людини і тварин гліколіз дозволяє підтримувати інтенсивну роботу скелетного м'яза в умовах нестачі кисню.
• В аеробних умовах реакції гліколізу, що зупинилися на стадії освіти пірувату (безпосереднього попередника лактату), складають першу, початкову фазу деструкції вуглеводів, пов'язану далі з циклом трикарбонових кислот. Гліколіз і цикл трикарбонових кислот призводять до повного окислювання глюкози до С0₂ і виділенню великої кількості метаболічної енергії (АТФ).

Послідовність реакцій гліколізу. Гліколіз протікає в дві стадії.

• Перша стадія - підготовча, або стадія активації глюкози, яка включає п'ять реакцій і завершується розщепленням вуглецевого скелета глюкози на дві молекули трсхуглсродного скелета - гліцсральдс- гідфосфата.
• Друга стадія - генерація АТФ, в якій енергія окислювальних реакцій трансформується в хімічну енергію АТФ за механізмом реакції субстратного фосфорилювання.

Процес гліколізу протікає в цитоплазмі клітини, каталізується одинадцятьма ферментами, більшість з яких виділено в високоочпшенном стані з різних джерел і добре вивчено.

Підготовча стадія гліколізу. У неї входять наступні реакції.

1. Необоротна реакція фосфорилювання глюкози і освіти глю- козо-6-фосфату, що каталізується ферментом гексокінази, описана раніше (18.2.1):

2. Оборотна реакція кето-альдольної ізомеризації глюкозо-6-фосфату у фруктозо-6-фосфат, що каталізується ферментом глюкозо-6-фосфатізоме- Разой:

3. Необоротна реакція фосфорилювання фруктозо-6-фосфату молекулою АТФ до фруктозо-1,6-дифосфата, катализируемая ферментом фосфофрук- токіназой:

4. Оборотна реакція розщеплення зв'язку З-С у фруктозо-1,6-дифосфат на дві тріози, катализируемая ферментом альдолазой:

5. Оборотна реакція кето-альдольної ізомеризації дігідрооксіацетон- фосфату в глицеральдегид-3-фосфат, що каталізується ферментом тріозофос- фатнзомеразой:

Оскільки в наступні реакції включається тільки глицеральдегид-3- фосфат, у міру його споживання дегідроацетонфосфат перетворюється також в цю триоз. Таким чином, кожна молекула глюкози дає дві тріозние одиниці, які включаються в другу стадію гліколізу, тому необхідно, щоб кожна наступна реакція відбулася двічі.

Стадія генерації ЛТФ. У цю стадію входять наступні реакції.

• 6. Оборотна реакція окислення глицеральдегид-3-фосфату до 1,3-діфос- фогліцерата, яка каталізується ферментом глицеральдегид-3-фосфат дегідрогеназ (Е-SH). У цій реакції беруть участь кофермент цього ферменту НАД * і неорганічний фосфат. Реакція протікає в дві стадії:
  • з'єднання субстрату із залишком цистеїну дегідрогенази призводить до утворення тіополуацеталя, який окислюється в тіоловий ефір; атоми водню, відщеплюється при окисленні, відновлюють пов'язаний з ферментом НАД * до НАДН - Н⁺:

- фосфороліз утворилася тіоефірной зв'язку відбувається з приєднанням неорганічного фосфату, при цьому утворюється 1,3-діфосфогліце- рат і вільний фермент:

Сумарна реакція:

Таким чином, фосфороліз дозволяє потенційну енергію окислення альдегідної групи кумулировать в макроергічним фосфатного зв'язку 1,3-дифосфоглицерата в положенні 1. Реакцію окислення гліцер- альдегід-3-фосфату прийнято називати реакцією гликолитичної оксідоре- продукції.

7. Оборотна реакція субстратного фосфорилювання АДФ і освіти АТФ, при якій відбувається перенесення багатого енергією фосфорильної залишку з 1,3-дифосфоглицерата на АДФ. Реакція каталізується фосфогліце- раткіназой:

8. Оборотна реакція ізомеризації 3-фосфогліцерата в 2-фосфогліцерат, катализируемая ферментом фосфогліцератмутазой:

9. Оборотна реакція енолізаціі, в процесі якої відщеплення молекули води від 2-фосфогліцерата призводить до утворення макроергічних зв'язку в фосфосноілпіруватс. Реакція каталізується ферментом снолазой:

10. Ще одна реакція субстратного фосфорилювання АДФ і освіти АТФ, при якій відбувається розрив високоергічної зв'язку і перенесення фосфорильної залишку від фосфоеноілпірувата на АДФ. Каталізується ця реакція ферментом піруваткіназа; реакція практично необоротна:

11. Оборотна реакція відновлення пірувату до лактату (молочної кислоти) відбувається в анаеробних умовах за участю ферменту лактатде- гілрогенази і кофсрмснта НАДН - Н⁺:

Таким чином, в тканинах, що функціонують в умовах гіпоксії, спостерігається утворення лактату. Це особливо справедливо по відношенню до скелетного м'яза, інтенсивність роботи якої в певних межах не залежить від надходження кисню. Гліколіз в еритроцитах навіть в аеробних умовах завжди завершується утворенням лактату, оскільки в них відсутні мітохондрії, що містять ферменти аеробного окислення пірувату.

В цілому послідовність реакцій гліколізу представлена на рис. 18.4, молекулярні властивості гликолитичних ферментів наведені в табл. 18.1.

Таблиця 18.1. ферменти гліколізу

Мал. 18.4. Послідовність реакцій гліколізу, його зв'язок з аеробних окисленням глюкози, гликогенолизом, спиртовим бродінням: цифри в гуртку позначають номери реакцій: цифрою (2) - відзначені молекули, представлені двічі в розрахунку на одну молекулу глюкози

1. Гормони шлунково-кишкового тракту (шлунково-кишкового тракту) - біохімія
   У шлунково-кишковому тракті утворюється і секретується ряд гормонів, стимулюючих процеси перетравлення їжі. До них відносяться: секретин (перший гормон, відкритий на початку XX століття), гастрин, мотілін, панкреатичний поліпептид, ентероглюкагон і інші, всього близько 12 гормонів. Спеціальних
2. Гормони щитовидної залози (тиреоїдні гормони) - біохімія людини
   Щитовидна залоза виробляє йодпроізводние амінокислоти тирозину - трийодтиронін і тет- райодтіронін (тироксин): Біосинтез цих гормонів здійснюється з тіроглобуліна. що складається з послідовно з'єднаних залишків тирозину, який в процесі синтезу відділяється і йодується. Трийодтиронин
3. Гормони периферичних ендокринних залоз, загальна характеристика, гормони щитовидної залози - біохімія
   Гормони є регуляторами метаболізму, тому їх вміст у крові контролюється поруч молекулярних механізмів, найбільш значущими з яких є сигнали, що надходять з центральних ендокринних залоз. Це гормони гіпоталамуса і гіпофіза, для яких периферичні ендокринні залози є тканинами-мішенями. У щитовидній
4. Гормони мозкової речовини надниркових залоз - біохімія людини
   Мозковий шар наднирників пов'язаний з вегетативною нервовою системою і продукує катехоламіни: адреналін, норадреналін, дофамін - основні елементи реакції «боротьби або втечі». При реакції «боротьби або втечі» відбуваються різні фізіологічні зрушення: в мозку посилення кровотоку; в серцево-судинній
5. Гормони головного мозку - нейропептиди - біохімія людини
   Нейропептидами називають пептиди, виявлені в головному мозку і здатні впливати на функцію центральної нервової системи. До цієї ж групи належать пептиди гіпоталамуса і гіпофіза, що володіють широким спектром біологічної дії. Число нейропептидів значно, але лише деякі з них вивчені в достатній
6. Гормональна регуляція метаболізму триацилгліцеридів - біохімія людини
   Крім аллостерічеськой регуляції коферментами існує гормональний контроль активності ацетил-КоА-карбоксилази. Адреналін і глюкагон шляхом збільшення концентрації сАМР і активності протеїнкінази фосфорилируют ацетил-КоА-карбоксилазу і переводять її в неактивний стан. Ці гормони також
7. Головний мозок. Мозочок - анатомія центральної нервової системи
   В результаті вивчення даного розділу студент повинен: знати найхарактерніші риси анатомічної будови мозочка, а також принципи його розподілу на давню, стару і нову частини; будову кори мозочка на анатомічному і клітинному рівнях (основні тини нейронів, їх пошарове локалізацію і взаємні зв'язки);
8. Гліцин - нервова система: анатомія, фізіологія, Нейрофармакологія
   гліцин - харчова амінокислота, яка є гальмівним медіатором, головним чином, в СМ і в стовбурі ГМ. Гліцин дуже важливий для забезпечення рефлекторної діяльності СМ і рухових ядер черепних нервів, забезпечуючи своєчасне гальмування мотонейронів через вставні гальмівні нейрони, звані клітинами