Обходные реакции глюконеогенеза

Фосфорилирование пирувата. Превращение пирувата в фосфоеноилпи- руват идет при участии двух ферментов митохондриальной пируваткарбок- силазы (ПК) и цитозольного фермента фосфоеноилпируваткарбоксикиназы (ФЕКК). Следовательно, на этой стадии процесса принимают участие два отдельных субклеточных компартмента — цитозоль и митохондрии. Схема метаболических превращений пирувата, в том числе образования фосфоеноилпи- рувата, представлена на рис. 20.3.

Химизм реакции обходного пути фосфорилирования пирувата приведен в табл. 20.1. Первая необратимая реакция глюконеогенеза катализируется митохондриальной пируваткарбоксилазой, которая содержит в качестве кофермен- та витамин Н (биотин). В митохондриях этот фермент катализирует АТФ-зави- симую реакцию карбоксилирования пирувата, в ходе которой образуется окса- лоацетат. Для оксалоацетата внутренняя мембрана митохондрий непроницаема, и транспорт его в цитоплазму происходит с помощью малатного челночного механизма. Митохондриальная малатдегидрогеназа восстанавливает оксало- ацетат до малата, который может выходить в цитоплазму. Затем уже цитоплазматическая малатдегидрогеназа окисляет малат до оксалоацетата для последующего участия в реакции, катализируемой фосфоеноилпируваткарбоксики-

Схема метаболических превращений пирувата

Рис. 20.3. Схема метаболических превращений пирувата

назой. Продуктом этой 1^2-зависимой реакции, в которой донором фосфата служит ГТФ, является фосфоеноил пируват. Обратите внимание, что фиксированный в пируваткарбоксилазной реакции С02 теперь снова отщепляется.

Таким образом, карбоксилирование пирувата в митохондриях имело лишь энергетическое значение, и углерод С02 (отмечен звездочкой) в углеродную цепь продукта реакции не включается. Стехиометрическое уравнение реакции:

Дефосфорилирование фруктозо- 1,6-дифосфата и глюкозо-6-фосфата.

Эти реакции осуществляются высокоспецифическими ферментами, гидролизующими фосфоэфирную связь. Реакции являются экзергоническими и не требуют затраты энергии. Превращение фруктозо-1,6-дифосфата во фрукто- зо-6-фосфат катализируется ферментом фруктозо-1,6-дифосфатазой:

Таблица 20.1. Механизм обходного пути фосфорилирования пнрувата в процессе глюконеогенеза

Этот фермент является ключевым и в конечном счете определяет способность печени синтезировать глюкозу из неуглеводных предшественников.

Аналогичная реакция гидролиза имеет место при превращении глюко- зо-6-фосфата в глюкозу. Этот процесс катализируется другой специфической фосфатазой — глюкозо-6-фосфатазой:

Глкжозо-6-фосфатаза присутствует преимущественно в печени и позволяет этой ткани поставлять свободную глюкозу в кровь.

Стехиометрическую реакцию синтеза молекулы глюкозы в процессе глю- консогснеза можно записать следующим образом:

Таким образом, синтез глюкозы из пирувата требует значительной затраты энергии — шесть высокоэнергетических связей (четыре от АТФ и две от ГТФ). Кроме этого, для восстановительных процессов требуются еще две молекулы НАДН.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >