Г. Назовите этапы представленного в схеме процесса. Дайте им краткую характеристику.

Далее идут реакции катаболизма

А. Ингибирование регуляторного фермента (Е₃) Фосфофруктокиназы.

Б. Фосфофруктокиназа (Е₃) катализирует необратимую и самую медленную реакцию метаболического пути. Это реакция превращения фруктозо-6-фосфата в фруктозо-1,6-бифосфат. Эта реакция фосфорилирования и происходит с использованием фосфатного остатка и энергии АТФ.Данная реакция гексокиназная, практически необратима, она определяет скорость всего гликолиза. Регулируя активность фосфофруктокиназы можно изменять скорость катаболизма глюкозы.

В. Аллостерическая регуляция. Фосфофруктокиназа - это тетрамер, каждая субъединица которого содержит активный центр. Аллостерические центры располагаются на поверхности контакта двух субъединиц. Аллостерические ферменты построены из двух и более субъединиц: одни субъединицы содержат каталитический центр, другие являются регуляторными. Присоединение эффектора к аллостерической (регуляторной) субъединице изменяет конформацию белка и активность каталитической субъединицы.

Аллостерические ферменты обычно стоят в начале метаболических путей, и от их активности зависит течение многих последующих реакций. Поэтому они часто называются ключевыми ферментами. В качестве отрицательного регулятора может выступать конечный метаболит биохимического процесса, продукт данной реакции, т.е работать механизм обратной отрицательной связи. Если регуляторами являются начальный метаболит или субстрат реакции, то говорят о прямой положительной регуляции. Также регулятором могут быть метаболиты взаимосвязанного пути. Фермент энергетического

распада глюкозы, фосфофруктокиназа, регулируется промежуточными и конечными продуктами этого распада. При этом АТФ, лимонная кислота, фруктозо-1,6-дифосфат являются ингибиторами, а фруктозо-6-фосфат и АМФ – активаторами фермента.

При повышении уровня АТФ в клетке:

    - АТФ взаимодействует с аллостерическим центром фермента Е₃;

    - изменяется конформация фермента Е₃;

    - снижается сродство Е₃ к субстрату;

    - снижается скорость реакции, катализируемой Е₃;

    - снижается скорость данного метаболического пути.

Г. Аэробный распад глюкозы до CO₂ и Н₂О включает 3 этапа:

1. Аэробный гликолиз – окисление глюкозы до двух молекул пирувата

2. Окислительное декарбоксилирование пирувата – окисление пирувата до ацетил-КоА

3. Цикл Кребса (ЦТК) – окисление ацетил-КоА до двух молекул СО₂.

На каждом этапе синтезируется АТФ. Общий баланс – 36-38 АТФ

 Первой ферментативной реакцией гликолиза (Аэробное окисление глюкозы) является фосфорилирование, т.е. перенос остатка ортофосфата на глюкозу за счет АТФ.Реакция катализируется ферментом гексокиназой

  Второй реакцией гликолиза(Аэробное окисление глюкозы) является превращение глюкозо-6-фосфата под действием фермента глюкозо-6-фосфат-изомеразы во фруктозо-6-фосфат: Эта реакция протекает легко в обоих направлениях, и для нее не требуется каких-либо кофакторов.

Третья реакция катализируется ферментом фосфофруктокиназой; образовавшийся фруктозо-6-фосфат вновь фосфорилируется за счет второй молекулы АТФ

Четвертую реакцию гликолиза (Аэробное окисление глюкозы) катализирует фермент альдолаза. Под влиянием этого фермента фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на две фосфотриозы:

 

    Пятая реакция – это реакция изомеризации триозофосфатов. Катализируется ферментом триозофосфатизомеразой:

Образованием глицеральдегид-3-фосфата как бы завершается первая стадия гликолиза. Вторая стадия – наиболее сложная и важная. Она включает окислительно-восстановительную реакцию (реакция гликолитической оксидоредукции), сопряженную с субстратнымфосфорилированием, в процессе которого образуется АТФ.

 В результате шестой реакции глицеральдегид-3-фосфат в присутствии фермента глицеральдегидфосфатдегидрогеназы, коферментаНАД и неорганического фосфата подвергается своеобразному окислению с образованием 1,3-бисфосфоглицериновой кислоты и восстановленной формы НАД (НАДН). Эта реакция блокируется йод- или бромацетатом, протекает в несколько этапов.

1,3-Бисфосфоглицерат представляет собой высокоэнергетическое соединение (макроэргическая связь условно обозначена знаком «тильда» ~).

     Седьмая реакция катализируется фосфоглицераткиназой, при этом происходит передача богатого энергией фосфатного остатка (фосфатной группы в положении 1) на АДФ с образованием АТФ и 3фосфогли-цериновой кислоты (3-фосфоглицерат).

    Восьмая реакция сопровождается внутримолекулярным переносом оставшейся фосфатной группы, и 3-фосфоглицериновая кислотапревращается в 2-фосфоглицериновую кислоту (2-фосфоглицерат).

  Девятая реакция катализируется ферментом енолазой, при этом 2-фосфоглицериновая кислота в результате отщепления молекулыводы переходит в фосфоенолпировиноградную кислоту (фосфоенолпируват), а фосфатная связь в положении 2 становится высокоэргическо.

     Десятая реакция характеризуется разрывом высокоэргической связи и переносом фосфатного остатка от фосфоенолпирувата на АДФ(субстратное фосфорилирование). Катализируется ферментом пируваткиназой. Для действия пируваткиназы необходимы ионы Mg2+, а также одновалентные катионы щелочных металлов (К+ или др.).

    Затем пировиноградная кислота превращается в ацетил-SКоА и далее

сгорает в реакциях тканевого дыхания (ЦТК) до двух молекул СО2 и

Н2О.

23

При длительном приеме сульфаниламидов или антибиотиков у человека может возникнуть гиповитаминоз В₉.