2.3.2 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 –это снижение 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

III. Пластические пути обмена гл-6-ф

3.1 Пентозофосфатный цикл( шунт) ( пфц)

Пентозофосфатный путь обмена глюкозы относят к анаэробным процессам. Это филогенетически древний путь, подобный набор реакций в растениях встречается при фотосинтезе углеводов. В организме человека ПФЦ является главным поставщиком пентоз и восстановленного пиридиннуклеотида НАДФН, у которого множество функций.

Ферменты ПФЦ локализованы в эритроцитах, лейкоцитах, в цитозоле клеток слюнных железах, коры надпочечников, жировой ткани, печени, молочной железы, семенников, кожи.

Процесс протекает в цитозоле клетки без участия О₂ и включает в себя две стадии: окислительную и неокислительную.

Реакции окислительной стадии

Глюкозо-6 -фосфат окисляется глюкозо-6-фосфат ДГ, образуется 6-ф-глюконолактон, который гидролизуется с участием фермента лактоназы.

При окислении полученной 6-фосфоглюконовой кислоты происходит декарбоксилирование, образуются пентоза - рибулозо-5-ф и НАДФН.

Гл-6-ф-ДГ

1. Гл-6-ф + НАДФ⁺ ————> НАДФН + Н ⁺+ 6-ф-глюконолактон

лактоназа

2. 6-ф-глюконолактон-6-ф + Н₂О————> 6-ф-глюконовая кислота

6-ф—глюконат ДГ

3. 6-ф-глюконовая кислота + НАДФ————>НАДФН + Н ⁺+СО₂ + рибулозо-5-ф

Рибулозо-5-ф изомеризуется, по мере необходимости, в рибозо-5-ф или ксилулозо-5ф для обеспечения второго неокислительного этапа.

Неокислительная стадия

На неокислительной стадии действуют ферменты класса лиаз- транскетолаы и трансальдолазы , в их составе кофермент- тиаминпирофосфат ( витаминВ-1).

Этот этап активируется в том случае, когда ПФЦ «нарабатывает» НАДФН для различных пластических и других целей, и необходимо утилизовать полученные одновременно пентозы, поскольку накопление пентоз по принципу обратной связи ингибирует активность Гл-6-Ф-ДГ и начальную реакцию окисления.

• Общее уравнение ПФЦ:

6 Гл-6-ф + 12 НАДФ⁺+7 Н₂О ——> 6 СО₂ + 12 НАДФН+ Н⁺ + 5 гл-6-ф + Ф

( 36 атомов углерода) ( 6 атомов углерода + 30 атомов углерода= 36 атомов))

Значение ПФЦ

1. Главный источник образования НАДФН. Потребителями НАДФН являются :

- система микросомального окисления( МСО)

- антиоксидантная защита в процессах образования активных форм кислорода и перекисного окисления липидов

-защита гемоглобина от превращения в метгемоглобин, неспособный транспортировать

кислород ( метгемоглобинредуктазная система )

- активация витамина Д в процессе реакций гидроксилирования

- пластический обмен- синтез жирных кислот, холестерина,

- метаболизм пуриновых соединений.

2.Синтез пентоз, необходимых для образования нуклеотидов, динуклеотидов( АТФ, ГТФ, НАД, ФАД и др.)и нуклеиновых кислот.

3 Синтез 3-ФГА. Связь с гликолизом осуществляется через 3-ф-ГА- эта связь объясняет термин «шунт». Очень важна в обеспечении метаболизма в эритроците. Из 3-ФГА образуется

3- фосфоглицерол- субстрат для синтеза триглицеридов и фосфолипидов.

Причины нарушения ПФЦ:

1.Недостаток тиамина в продуктах питания или нарушение его тканевого обмена.

2. Генетические дефекты Гл-6-ф-ДГ ( описано более 250 патологических изоформ). Особенно опасно нарушение в эритроцитах :

- снижается концентрация восстановленного антиоксиданта глутатиона

- увеличивается количество активных форм кислорода

-возникает нарушение пластичности мембран эритоцитов - появляется риск гемолиза эритроцитов

Клинические проявления дефекта Гл-6-ф-ДГ

Характерны приступы гемолитической анемии. Возникают под влиянием провоцирующих агентов: некоторые лекарственные соединения(сульфаниламиды, анальгетики, противомалярийные и др.), из пищевых продуктов бобовые(фасоль, горох),