АцКоА ( в аэробных условиях)

В целом можно так представить сокращенную схему полного процесса анаэробного гликолиза

 

Гл-6-Ф ——> 3-ФГА ————> 1,3-диФГК ——> 3-ФГК

НАД ⁺ НАДН + Н⁺

Лактат <————— Пируват <——— 2-ФГК

 

 

Лактат является конечным продуктом метаболизма в клетке, выделяется в кровь и используется, превращаясь в печени в глюко­зу (цикл Кори) в процессе глюконеогенеза, а в сердечной мышце превращает­ся в ПВК, который вступает в общий путь катаболизма в аэробных условиях через АцКоА, окисляясь до СО2 и Н2О.   Лактат не является конечным продуктом метаболизма в организме и не выделяется в составе мочи.

Энергетический выход гликолиза в расчете на 1 моль Гл-6-Ф весьма скромный: синтезируется 4 моль АТФ путем субстратного фосфорилирования, но на первой подготовительной стадии необходима затрата 2 моль АТФ, получается общий энергетический выход 2 моль АТФ.

 

В анаэробном гликолизе на 1 моль глюкозы синтезируется 2 моль АТФ

2.2.Регуляция гликолитического пути

На скорость реакций гликолиза влияют гормоны:

стимулирующее действие - инсулин, тиреоидные

ингибирующее.- соматотропин

Аллостерическая регуляция активности ферментов гликолиза осуществляется соотношением АДФ/АТФ.

1. При высокой концентрации АТФ в клетке снижается скорость реакций гликолиза, регуляция осуществляется через киназные реакции (фосфофруктокиназу и пируваткиназу)

2. При недостатке энергии в клетке (много АДФ и мало АТФ) скорость реакций увеличивается.

 

2.3 Взаимосвязь гликолиза и цикла Кребса.

2.3.1 Превращение ПВК – АцКоА

Специальный переносчик обеспечивает транспорт молекул пирувата через внутреннюю митохондриальную мембрану совместно с протоном. Внутри митохондрии происходит окислительное декарбоксилирование пирувата и образование ацетил-КоА. Эта реакция катализируется мультиферментным пируватдегидрогеназным комплексом, объединяющим несколько ферментов, действующих в строгой последовательности.

Аналогичный по составу α-кетоглутаратдегидрогеназный комплекс участвует в ЦТК.

Пируватдегидрогеназный комплекс (ПДК) (подробно описанЛ. Дж. Ридом, 1969) содержит 5 коферментов - витаминов (к оферменты указаны в последовательности их включения в биохимический процесс)

В1-тиаминпирофосфат,

липоевую кислоту,

пантотеновую кислоту,

В2- рибофлавин,

РР- никотинамид

 

ПДК

СН3 – СО-СООН + НS-КоА + НАД⁺ " СН3-СО-SКoA + НАДН + Н⁺ + СО₂

ПВК АцКоА

 

 

Этот участок метаболизма очень чувствителен к авитаминозам (особенно В1), действию антивитаминов (некоторые противотуберкулезные и психотропные препараты). Классическим ядом для пируватДГ комплекса является мышьяк. Отравление мышьяком и арсенатами отражается на множестве органов, клеток и тканей – от ЦНС до эритроцитов.

Активатором превращения ПВК в АцКоА является инсулин. При дефиците тиамина возникает недостаточность двух важнейших ферментных комплексов: ПДГ, a-КГДГ.

Происходит накопление ПВК и МК в тканях и крови, возникает ацидоз, сдвиг рН в кислую сторону. МК и ПВК действуют раздражающе на рецепторы окончаний, следствием чего является возникновение болевой реакции.

Дефицит АцКоА сопровождается нарушением синтеза ацетилхолина в нейронах

парасимпатической нервной системы. Гиповитаминоз В-1 выражается в развитии полиневрита- болезни «бери-бери»

Дефицит липоевой кислоты тоже сопровождается повышением содержания пирувата и других кетокислот в крови, метаболическим ацидозом, полиневритом, мышечными спазмами. Наблюдается миокардиодистрофия, ожирение печени (см. раздел «Витамины-коферменты в обмене углеводов»).

 

Эффект Пастера.

Включение ПВК в аэробный путь окисления происходит только в том случае, если клетка

потребляет кислород, «дышит». Впервые снижение образования молочной кислоты в присутствии

кислорода заметил Л. Пастер.

Эффект Пастера – этоснижение в клетке скорости потребления глюкозы и накопления лактата в присутствии кислорода

Эффект Пастера объясняется наличием конкуренции за кофермент НАДН между ферментами аэробного тканевого дыхания в митохондриях и анаэробной ЛДГ.

Без кислорода митохондрии не потребляют ПВК и НАДН. ПВК и НАДН остаются в цитоплазме и используются для образования лактата с участием ЛДГ.

В присутствии кислорода митохондрии «выкачивают» ПВК и НАДН из цитоплазмы, прерывая реакцию образования лактата.

 

2.3.7 Механизмы взаимосвязи аэробного гликолиза и окислительного фосфорилирования

Кроме соотношения АДФ/ АТФ, регуляторным действием на скорость реакций гликолиза и цикла Кребса оказывает соотношение НАД ⁺/ НАДН, цитрат и жирные кислоты.

Угнетение окисления глюкозы на уровне пируваткиназы при повышении концентрации жирных кислот направлено на сбережение глюкозы в клетке в условиях, когда клетка обеспечена другим субстратом, способным образовать также АцКоА. (смысл цикла Рендла, или другое название цикла глюкоза-жирные кислоты).

 

 

Надо помнить, что Гл-6-Ф- более универсальный энергетический субстрат по сравнению с жирными кислотами: из углеводов образуются АцКоА и ЩУК, а из природной жирной кислоты - только АцКоА. При аэробном окислении из 1 глюкозы образуется 38 АТФ, а в анаэробном гликолизе 2 АТФ, соответственно, для образования достаточного количества АТФ в аэробных условиях необходимо глюкозы в 19 раз меньше, чем в анаэробных условиях

 

Схема: связь реакций гликолиза с циклом Кребса

 

.

 

Сокращения: ЦТК- цикл Кребса

ДЦ- дыхательная цепь