Cтраница 2
Для количественных определений применяют также энзиматич. УДФ определяют с пируваткиназой, УТФ - с УДФ-глю-козо-пирофосфорилазой и УДФ-глюкозодегидроге-назой. [16]
Глю-козо - 6-фосфатдегидрогеназа, о-глицеральдегид - З - фосфатдегидро-геназа и миокиназа связывались только Р - ( 6-аминогексил) - Р2 - ( 5 -аденозин) пирофосфат - сефарозой, в то время как алкоголь-дегидрогеназа и глицерокиназа связывались только № - ( 6-амино-гексил) - 5 - АМР - сефарозой. Лактатдегидрогеназа, малатдегидро-геназа, 3-фосфоглицераткиназа и пируваткиназа связывались обоими сорбентами, а гексокиназа и креатинкиназа не связывались ни одним из них. Эти результаты отражают природу фермент-нук-леотидных взаимодействий; можно сделать вывод, что в то время как свободная 5 -фосфатная группа существенна для связывания, например, алкогольдегидрогеназы или глидерокиназы, она играет совершенно другую роль при взаимодействии с глицеральдегид-3 - фосфатдегидрогеназой. В этом случае решающая роль принадлежит аденозиновой части аффинанта. [17]
Под действием фосфоглицеромутазы 3-фосфоглицерат превращается в 2-фосфоглицерат, из которого в результате отнятия воды ( катализируемого енолазой) образуется фосфоенолпируват. Это тоже высокоэнергетический фосфат, с которого богатая энергией фосфатная группа переносится пируваткиназой на ADP и таким образом сохраняется. Образующийся при этом пируват служит исходным пунктом дальнейших процессов расщепления, преобразования и синтеза. Все реакции фруктозе-1 6-бисфосфатного пути, за исключением трех ( гексокиназной, 6-фосфофруктокиназной и пируваткиназной), полностью обратимы. [18]
Обобщая механизмы межорганной регуляции гликолиза и глюконеогенеза, следует отметить, что объектом регуляции являются ферменты необратимых ( специфических) реакций. Для гликолиза ( мышцы, печень, жировая ткань) - это гексокиназа, фосфофрукто-киназа, пируваткиназа, для глюконеогенеза ( печень) - это пируват-карбоксилаза и фосфатаза Ф-16 - БФ. [19]
Образованием пировиноградной кислоты из фосфоенолпирувата заканчивается гликолитиче-ское расщепление гексозы. В этой последовательности реакций на каждый моль использованной гексозы потребляются 2 моля АТФ для образования гексозодифосфата, тогда как в реакциях, катализируемых фосфоглицерат-киназой и пируваткиназой, вновь образуются четыре молекулы АТФ, так что в итоге на 1 моль гексозы, превращенной в пируват, образуются 2 моля АТФ. Кроме того, в ходе деградации гексозы до пирувата происходит восстановление двух молей НАД ( или НАДФ) на каждый моль потребленной гексозы. При обычном аэробном митохондриальном дыхании НАД-Н2 вновь окисляется) потоком электронов, причем в качестве конечного акцептора выступает атмосферный кислород. При брожении, которое имеет место в растениях при анаэробных условиях, НАД-Н2 окисляется за счет восстановления пирувата или его продуктов. В простейшем случае брожения - при молочнокислом брожении - пируват просто восстанавливается в лактат под действием лактатдегидрогеназы при участии НАД-Н2 в качестве донора электронов. При спиртовом брожении пируват сначала декар-боксилируется до ацетальдегида при участии пируватдекарбоксилазы, после чего ацетальде-гид восстанавливается в спирт под действием алкогольдегидрогеназы с НАД-Н2 в качестве донора электронов. [20]
ФОСФОКИНАЗЫ - ферменты, осуществляющие перенос остатка фосфорной к-ты от аденозинтрифос-форной к-ты - АТФ ( см. Аденозинфосфорные кислоты) - на какой-либо акцептор. Название фосфоки-назы не находится в соответствии с правилами номенклатуры и классификации ферментов, к-рые рекомендуют для этой группы ферментов пользоваться названием киназы с добавлением названия субстрата реакции, напр, пируваткиназа. [21]
АМФ, АДФ и несколькими другими соединениями; она ингибируется цитратом и АТФ. Ясно, что когда отношение АТФ / АДФ в клетке низкое, то будет осуществляться дальнейшее расщепление глюкозы, а когда это отношение высокое, расщепление глюкозы прекратится. Пируваткиназа из дрожжей [21] и печени [22] активируется фруктозо-1 6-дифосфатом. [22]
В случае лизоцима присоединение иона металла приводит к инактивации фермента. Однако во многих других случаях ионы металлов необходимы для обеспечения активности фермента, например креатинкиназы, причем металлы, первоначально связанные с ферментом, можно заменить на другие, более подходящие для измерений методом ЯМР. Два характерных примера - карбокси-пептидаза А и пируваткиназа. [23]
Вторая важная особенность взаимодействий пируваткиназы Coryphaenoides с ФДФ состоит в том, что ФДФ снимает инги-бирующее действие АТФ только при высоком давлении. Необходимость высокого давления, без которого этот регуляторный эффект отсутствует, означает, что глубоководный фермент приспособлен для регулируемой функции только при высоких давлениях. В связи с этим возникает существенный вопрос относительно функции пируваткиназы у пелагических ювениль-ных форм, обитающих на меньшей глубине: выживают ли они с этим барофильным ферментом - возможно, благодаря каким-то другим регуляторным взаимодействиям, снимающим ин-гибирующий эффект АТФ. Или, может быть, на этой стадии развития они используют другой изофермент, приспособленный к меньшим давлениям. [24]
Эта интеграция достигается двумя способами. Во-первых, АДФ, образующийся в результате фос-фофруктокиназной реакции, служит, конечно, субстратом для пируваткиназной реакции. Во-вторых, другой продукт фосфо-фруктокиназной реакции - фруктозодифосфат - сам действует как активатор мышечной пируваткиназы ( активация предшественником), по крайней мере у низших позвоночных. Механизм регуляторного действия фруктозодифосфата на этом участке сложен. Он включает: 1) прямую активацию ПК путем понижения ХМ ФЕП) и увеличения УШах и 2) непрямую, или кажущуюся, активацию путем снятия остаточного ингибирования, вызываемого АТФ. В результате этих воздействий активность ПК тесно согласуется с активностью фосфофруктокиназы. Также как и фосфофруктокиназа, мышечная пируваткиназа обладает значительно большим сродством к своему гликолитическому субстрату - фосфоенолпирувату ( ФЕП), чем пируваткиназы других тканей; поэтому при ограниченном количестве фос-фоенолпирувата она способна превращать его в пируват в 5 - 6 раз более эффективно, чем это происходит в других тканях. [25]
При напряженной работе мышечная ткань потребляет гораздо больше АТР, чем в состоянии покоя. В белых скелетных мышцах, например в мышцах ног у кролика или мышцах крыла у индейки, почти весь этот АТР образуется в процессе анаэробного гликолиза. На рис. 15 - 5 видно, что АТР образуется на второй стадии гликолиза в ходе двух ферментативных реакций, катализируемых фосфоглицераткиназой и пируваткиназой. Представим себе, что в скелетной мышце отсутствует лактатдегидрогеназа. [26]
В тканях позвоночных обнаружены изоферменты фосфорилазы, фосфоглюкомутазы, гексозоизомеразы, гексокиназы, фосфофруктокиназы, альдолазы, триозофосфатдегидрогеназы. Из этого ясно, что многие ( вероятно, все) гликолитиче-ские ферменты в мышце представлены изоферментами, более или менее специфичными для мышечной гкани. Детальные данные об их приспособленности для функционирования в микросреде мышечных клеток имеются не дли всех этих ферментов, но относительно некоторых получены вполне убедительные сведения; к их числу относится фосфофруктокиназа, которая, так же как фосфоглицераткиназа и пируваткиназа, катализирует реакции, сопровождающиеся значительным уменьшением свободной энергии: для ФФК AG - 3 4 ккал / моль, для ФГК - 4 5, а для ПК - 7 5 ккал / моль. [27]
В тканях млекопитающих известны три изозима пируваткиназы, каждый состоит из четырех идентичных субъединиц. Изозимы имеют молекулярную массу от 200000 до 250000 Да; молекулярная масса субъединицы - от 50000 до 61000 Да. Фермент характеризуется высокой специфичностью по отношению к фосфоенолпирувату, менее специфичен к нуклеотидному субстрату. Пируваткиназа относится к труппе аллостерических ферментов. Изозимы пируваткиназы отличаются своими регуляторными свойствами. [28]
Изменение стандартной свободной энергии при гидролизе фосфоенолпирувата равно - 14 8 ккал / моль. Приблизительно половина этой энергии запасается в форме ATP ( AG0 - 7 3 ккал / моль), а вторая половина ( - 7 5 ккал / моль) составляет ту мощную движущую силу, которая резко смещает равновесие реакции вправо. В условиях клетки пируваткиназ-ная реакция практически необратима. Пируваткиназа была получена в кристаллическом виде ( мол. Фермент этот принадлежит к числу важных регуляторных ферментов, и о его действии мы еще будем говорить ниже. [29]
Показано, что глюконеогенез может регулироваться и непрямым путем, т.е. через изменение активности фермента, непосредственно не участвующего в синтезе глюкозы. Форма L ( от англ, liver - печень) преобладает в тканях, способных к глюконеогенезу. Эта форма ингиби-руется избытком АТФ и некоторыми аминокислотами, в частности ала-нином. В условиях достаточного обеспечения клетки энергией происходит инги-бирование L-формы пируваткиназы. Как следствие ингибирования замедляется гликолиз и создаются условия, благоприятствующие глюконеогенезу. [30]