ГЛИКОЛИЗ. ГЛЮОНЕОГЕНЕЗ.
блин даже не буду писать на чём основано, куча самых разных источников, от Ленинджера до видосов с ютуба
П: где находятся камбиальные клетки в железах желудка С: на дне...?
П: НА ДНЕ - ЭТО ТО, ГДЕ ВЫ НАХОДИТЕСЬ! И НАШЕ ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ *небольшая пауза* П:Вы же сейчас еще про просвет желез говорили..Так вот: НЕТ У ВАС НИКАКОГО ПРОСВЕТА!!
#Ельчанинов
Иллюстрации от прекрасной Светы @ssvtlnl
Курина Таня, 2.2.15
Инст - @tanissimoo,
Вк - https://vk.com/tanissimooo
РНИМУ им.Пирогова
Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412
интродакшн.
Каким образом химическая энергия, заключенная в структуре молекулы глюкозы, высвобождается в полезной форме, пригодно для выполнения разнообразной биологической работы клетки?
Напомню, что глюкоза служит основным «топливом» у большинства организмов, она богата энергией и её запасы, хранящиеся в виде гликогена, легко могут быть мобилизованы, как только у организма возникнет таковая потребность.
Гликолиз – процесс, в ходе которого молекула глюкозы, построенная из шести углеродных атомов, расщепляется ферментативным путём в десяти последовательных реакциях до двух молекул пирувата, содержащих по три углеродных атома. На протяжении этой последовательности реакций значительная часть энергии, высвободившейся из глюкозы, запасается в форме АТФ.
Продукт гликолиза – пируват – может использоваться тремя способами:
1)Идти в ЦТК – после гликолиза пируват претерпевает окислительное декарбоксилирование (тот самый пируватдегидрогеназный комплекс, о котором мы уже говорили)
2)Восстановиться до лактата – некоторые животные ткани вынуждены функционировать в условиях анаэробиоза, а это особенно характерно, например, для напряжённо работающей скелетной мышцы. Т.е. пируват не может быть дальше подвергнут окислению просто из-за отсутствия кислорода. Путь восстановление пирувата до лактата ещё называют анаэробным гликолизом, служащим важным источником АТФ при напряжённой работе.
3)Образовать этанол путём спиртового брожения (тоже анаэробный процесс)
При гликолизе высвобождается только небольшая часть всей энергии, заключенной в молекуле глюкозы.
Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412
Оглавление
1)ГЛИКОЛИЗ. ГЛИКОЛИТИЧЕСКАЯ ОКСИДОРЕДУКЦИЯ
2)АНАЭРОБНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫ. СУДЬБА ПРОДУКТОВ ГЛИКОЛИЗА В АНАЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ И ГЛИКОГЕНА В АНАЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ
3)СУДЬБА ПРОДУКТОВ ГЛИКОЛИЗА В АЭРОБНЫХ УСЛОВИЯХ. ГЛИЦЕРОЛФОСФАТНАЯ И МАЛАТАСПАРТАТНАЯ ЧЕЛНОЧНЫЕ СИСТЕМЫ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ВЫХОД АЭРОБНОГО ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ.
4)ЭТАПЫ АЭРОБНОГО ОКИСЛЕНИЯ ГЛЮКОЗЫ. СУММАРНОЕ УРАВНЕНИЕ АЭРОБНОГО РАСПАДА ГЛЮКОЗЫ. ПРЕИМУЩЕСТВА АЭРОБНОГО ОКИСЛЕНИЯ. ЭФФЕКТ ПАСТЕРА.
5)ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗ. ЛОКАЛИЗАЦИЯ, СУБСТРАТЫ, ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ И ФЕРМЕНТЫ.
6)РОЛЬ ГЛИКОЛИЗА И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА В МЕТАБОЛИЗМЕ ПЛОДА И НОВОРОЖДЕННЫХ.
7)РЕЦИПРОКНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ГЛИКОЛИЗА И ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА.
8)ГЛЮКОЗО-ЛАКТАТНЫЙ ЦИКЛ (ЦИКЛ КОРИ), ЕГО ЗНАЧЕНИЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЕ. ИСТОЧНИКИ МОЛОЧНОЙ КИСЛОТЫ В ОРГАНИЗМЕ.
9)ГЛЮКОЗО-АЛАНИНОВЫЙ ЦИКЛ, ЕГО ЗНАЧЕНИЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЕ И ГОЛОДАНИИ
10)ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА ГЛЮКОЗЫ В ПЕЧЕНИ, МОЗГЕ, СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ, ЖИРОВОЙ ТКАНИ, ЭРИТРОЦИТАХ.
Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412
ГЛИКОЛИЗ. ГЛИКОЛИТИЧЕСКАЯ ОКСИДОРЕДУКЦИЯ
Локализация: цитоплазма
Первые пять этапов – подготовительная стадия гликолиза. В этих реакциях глюкоза фосфорилируется за счёт АТФ сначала в положении 6, зачем в положении 1 с образованием фруктозо-1,6,-дифосфата, который затем расщепляется на две молекулы трёхуглеродного соединения – глицеральдегид-3-фосфата.
Таким образом, продукт первой стадии гликолиза – глицеральдегид-3-фосфат.
Затрачивается на этот этап 2 молекулы АТФ, впоследствии этот «вклад» принесёт весьма солидную прибыль)
Другие гексозы, в частности, фруктоза, галактоза, манноза, тоже могут вовлекаться в подготовительную стадию гликолиза после того, как они подвергнутся фосфорилированию.
ТО ЕСТЬ: подготовительная стадия гликолиза служит для того, чтобы все углеродные цепочки гексоз превратились в один общий продукт – глицеральдегид-3-фосфат.
Вторая стадия гликолиза так же состоит из 5 реакций и представляет собой, образно говоря, выплату процентов. Мы потратили драгоценное АТФ в подготовительном этапе, настал час расплаты
Во второй стадии гликолиза энергия, высвобождающаяся при превращении двух молекул пирувата, запасается в виде четырёх молекул АТФ.
!!! Однако, общий выход АТФ в процессе гликолиза равен двум, т.к. две мы потратили в подготовительном этапе.
Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412
Важно знать, что все девять промежуточных продуктов гликолиза являются фосфорилированными соединениями. Фосфатные группы выполняют, по видимому, три функции:
1)При pH=7 фосфатные группы полностью ионизированы и поэтому придают суммарный отрицательный заряд, а т.к. клеточные мембраны обычно непроницаемы для молекул, несущих электрический заряд, метаболиты гликолиза не могут покинуть клетку. Ловушка, ха.
2)Фосфатные группы являются необходимыми компонентами в процессе ферментативного запасания метаболической энергии, поскольку они в конце концов передаются на АДФ с образованием АТФ
3)Выполняют функцию узнавания - занимают правильное положение относительно активных центров соответствующих ферментов.
ПЕРВАЯ СТАДИЯ ГЛИКОЛИЗА:
1. Фосфорилирование глюкозы (необратима)
Происходит активация глюкозы путём фосфорилирования засчёт АТФ. «Пусковая реакция»
Субстрат: D-глюкоза
Фермент: ГЕКСОКИНАЗА (ГЛЮКОКИНАЗА)
Продукт: глюкозо-6-фосфат Необходимы: ионы Mg2+ и АТФ
2. Превращение глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат
Субтрат: глюкозо-6-фосфат(альдоза)
Фермент: ФОСФОГЛЮКОИЗОМЕРАЗА
Продукт: фруктозо-6-фосфат (кетоза)
Необходимы: ионы Mg2+.
Карбонильная группа перемещается при этом из положения 1 в положение 2
Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412
3. Фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с образованием фруктозо-1,6-дифосфата
Перенос фосфатной группы от АТФ в положение 1 фруктозо-6-фосфата, в результате чего образуется фруктозо-1,6-дифосфат.
Субстрат: фруктозо-6-фосфат
Фермент: ФОСФОФРУТОКИНАЗА
Продукт: фруктозо-1,6-дифосфат
Необходимы: АТФ и Mg2+
Реакция практически необратима, является важным «контрольным пунктом гликолиза». Фосфофруктокиназа является главным регуляторным ферментом в гликолизе мышц. Каждый раз, когда у клетки иссякает запас АТФ или накапливается АДФ и АМФ, активность фосфофруктокиназы возрастает. И
напротив, ингибируется, когда в клетке достаточно АТФ и другого клеточного «топлива» - цитрата или жирных кислот
4. Расщепление фруктозо-1,6-дифосфата
Субстрат: фруктозо-1,6-дифосфат
Фермент: фруктозодифосфатальдолаза или просто АЛЬДОЛАЗА
Продукты: глицеральдегид-3-фосфат (альдозы) и дигидроксиацентонфосфат (кетозы)
Т.е. грубо говоря, молекулу фруктозы мы поделили пополам.
Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412
5. Взаимопревращения триозофосфатов
Из прошлой реакции только глицеральдегид-3-фосфат способен подвергаться расщеплению в последующих реакциях гликолиза. Второй продукт прошлой реакции – дигидроксиацетон-фосфат может легко и обратимо превращаться в нужный глицеральдегид—3-фосфат.
Субстрат: дигилроксиацетон-фосфат
Фермент: триозофосфатизомераза
Продукт: глицеральдегид-3-фосфат
Этой реакцией завершается первая стадия гликолиза.
Таким образом, на первой стадии гликолиза молекула гексозы (глюкозы) :
1)Фосфорилируется по положениям 1 и 6
2)Расщепляется с образованием в конечном счете двух молекул глицеральдегид-3-фосфата.
Поддержи меня: 5469 3900 1275
ВТОРАЯ СТАДИЯ ГЛИКОЛИЗА – ЗАПАСАНИЕ ЭНЕРГИИ
Вторая стадия гликолиза включает реакции фосфорилирования, в ходе которых свободная энергия, содержавшаяся в исходной молекуле глюкозы, высвобождается и запасается в форме АТР.
Превращение двух молекул глицеральдегид-3-фосфата в две молекулы пирувата сопровождается образованием четырех молекул АТФ из
ADP.
6. Окисление глицеральдегид-3-фосфата до 3- фосфоглицероилфосфата
Ведёт к запасанию АТФ. Альдегидная группа глицеральдегид-3-фосфата окисляется, но при этом образуется не карбоновая кислота, а смешанный ангидрид фосфорной и 3- фосфоглицериновой кислоты – 3-фосфоглицероилфосфат (ацилфосфат)
Субстрат: глицеральдегид-3-фосфат
Фермент: ГЛИЦЕРОЛФОСФАТДЕГИДРОГЕНАЗА
Акцептор водорода: НАД+, восстанавливается до НАДН+Н+
Продукт: 3-фосфоглицероилфосфат или 1,3-дифосфоглицерат (ацилфосфат) – сверхвысокоэнергетическое фосфорилированное соединение, т.е. макроэрг.
Механизм действия глицеральдегидфосфатдегидрогеназы довольно сложен. Сначала субстрат взаимодей ствует с SH-группой остатка цистеина, играющего важную роль в активном центре фермента. Затем фермент катализирует перенос гидрид-иона от ковалентно связанного субстрата на NAD + , также прочно связанный с его активным центром. В ходе этого процесса возникает высокоэнергетический ковалентный ацилферментный комплекс. Этот комплекс взаимодействует с неорганическим фосфатом, в результате чего образуется свободный 3-фосфоглицероилфосфат и регенерирует свободный фермент. NADH, образовавшийся в этой реакции, затем снова переходит в окисленную форму (NAD +), так что он может участвовать в расщеплении многих молекул глюкозы до пирувата. Если бы такого реокисления NADH не происходило, то гликолиз быстро прекращался бы из-за исчерпания запаса NAD + , поскольку его количество в клетке невелико.
Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412
7. Перенос фосфатной группы от 3-фосфоглицероилфосфата на АДФ
Перенос высокоэнергетической фосфатной группы от карбоксильной группы 3-фосфоглицероилфосфата на АДФ с образованием АТФ и 3-фосфоглицерата
Субстрат: 3-фосфоглицероил-фосфат
Фермент: ФОСФОГЛИЦЕРАТКИНАЗА
Продукт: 3-фосфоглицерат + АТФ
6ая и 7ая реакция сопряжены – видно, что 3-фосфоглицероилфосфат, образующийся в 6ой реакции и являющийся макроэргическим соединением, отдаёт свою фосфатную группу на АДФ с образованием АТФ.
!!! Конечный результат этих двух реакций, обратимых в условиях клетки, заключается в том, что энергия, высвободившаяся при окислении альдегидной группы до карбоксильной, оказывается запасенной благодаря сопряженному образованию АТФ из AДФ и фосфата. Такое образование АТР называется субстратным фосфорилированием.
Напомню, что субстратное фосфорилирование – это способ фосфорилирования, связанный с передачей макроэргического фосфата или энергии макроэргической связи какого-либо вещества (субстрата) на АДФ
8. Превращение 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерат
Субстрат: 3-фосфоглицерат
Фермент: ФОСФОГЛИЦЕРАТМУТАЗА
Продукт: 2-фосфоглицерат
Необходим: Mg2+
Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412
9. Дегидратация 2-фосфоглицерата с образованием фосфоенолпирувата
Вторая реакция гликолиза, в которой образуется высокоэнергетическое
(фосфорилированное) соединение – фосфоенолпируват
Субстрат: 2-фосфоглицерат
Фермент: ЕНОЛАЗА
Продукт: фосфоенолпируват
Необходимы: Mg2+
10. ПЕРЕНОС ФОСФАТНОЙ ГРУППЫ ОТ ФОСФОЕНОЛПИРУВАТА НА АДФ
Ещё одна реакция субстратного фосфорилирования.
Субстрат: фосфоенол-пируват
Фермент: ПИРУВАТКИНАЗА
Продукт: пируват (пировиноградная кислота, ПВК)+АТФ
Причём образуется пируват в енольной форме, однако енольная форма быстро переходит неферментативным путём в кето-форму, доминирующую при pH=7,0.
Поддержи меня: 5469 3900 1275 3412