Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
1 Значения констант равновесия, используемые для расчета отношений ,[НАД+]/[НАД ¦ Н], взяты яри pH 7,0; 1=0,25; 38 °С.
ции. Хотя абсолютные концентрации НАД+ и НАД;Н не удается измерить, все же установлено, что окислительно-восстановительное состояние в митохондриях и цитоплазме различна. В, чем же состоит причина этого различия? В цитоплазме клеток печени глицеральдегид-3-фосфат— дегидроге--наза катализирует практически равновесную реакцию. Поэтому направление этой реакции зависит от соотношения концентраций исходных реагентов и продуктов:
НАД+ + Фн + Глицеральдегид-З-фосфат < > -
<- НЛД-Н + 1,3-дифосфоглицерат.
Скорость реакции в ^направлении гликолиза отчасти зависит от концентрации глицеральдегид-3-фосфата. Это соединение находится в равновесии с.диоксацетонфосфатом через триозо-фосфатизомеразную реакцию, а оба триозофосфата в свою очередь находятся в равновесии с фруктозодифосфатом в результате альдолазной реакции.
Поскольку равновесие в этих реакциях смещено в сторону образования, соответственно диоксиацетонфосфата (22:1) и фруктозодифосфата (10:1), концентрация глицеральдегид-3-фосфата должна быть крайне низкой, что подтверждается результатами определения его содержания в печени. Низкая концентрация глицеральдегид-3-фосфата ограничивает протекание реакции в .направлении гликолиза, если соотношение [НАД+]/[НАД-Н] невелико.
Однако в митохондриях система [НАД+]/[НАД-Н] должна поддерживаться в-более восстановленном состоянии (отношение [НАД4-]/ [НАД-Н] равно примерно 10), чтобы обеспечить необходимый для синтеза АТФ поток электронов через 'электронгранспортну'ю цепь. Если отношение [НАД+]/[НАД-Н] в митохондриях достигнет 103, неизбежно произойдет обращение окислительного фосфорилирования на уровне флавопротеида и цитохрома с и сопряженный с этим гидролиз АТФ.
Таким образом, поддержание необходимой скорости гликолиза в цитоплазме и скорости транспорта электронов в митохондриях требует наличия огромной разницы в величинах отношений [НАД+]/[НАД-Н] .в этих двух «отделах» клетки.
В связи с этим становится понятным, почему митохондриальная мембрана непроницаема для пиридиннуклеотидов и для чего необходимы такие метаболические «челноки», как гли-церол-1-фосфатный цикл, при транспорте водорода через мембрану митохондрий (гл. 3, разд. А.2). Более того, во избежание выравнивания окислительно-восстановительных потенциалов по обе стороны митохондриальной мембраны не-
обходимо,: чтобы эти «челночные»,, процессы .были неравновесными. ¦
Поскольку отношение [ДАД+]/[НАД-Н] в цитоплазме очень велико, восстановительная способность этой системы незначительна. НАД+-за©исимые реакции, катализируемые глицеральдегид-3-фоефат—дегидрогеназой и глицеролфосфат-дегидрогеназой, могут использоваться как-источники восстановительных эквивалентов в биосинетезе 'глюкозы и глицерофосфата (для образования триглицеридов). Однако при 'биосинтезе жирных кислот необходимо, чтобы произошло восстановление группы С = 0 до —СН2—, и, вероятно, цитоплазматическая система НАД+—НАД-Н в клетках печени оказывается слишком окисленной, чтобы обеспечить это-восстановление. Поэтому при биосинтезе жирных кислот используется система НАДФ+—НАДФ-Н, которая поддерживается в более восстановленном состоянии. Недавно было показано, что в клетках печени отношение, [НАДФ+]/[НАДФ-Н] приблизительно равно 0,01 (табл. 50). Таким образом, восстановленность этой системы в 105 раз выше, чем системы [НАД+]/[НАД-Н] в цитоплазме. Этот факт делает понятным необходимость существования двух очень сходных окислительно-восстановительных систем (НАД+—НАД-H и НАДФ+—НАДФ-Н) в живом организме.
Список литературы
1. Vague J., Fenasse R., in: Handbook of Physiology, Section 5, Adipose Tissue, p. 25, A. E. Renold and G. F. Cahill, eds., Washington,, D. C., American Physiological Society, 1965.
2. Robinson D. S., in: Comprehensive Biochemistry, 18, 51, M. Florkin and E. H. Stotz, eds., Amsterdam, Elsevier, 1970.
3. Mayes P. A., in: Adipose Tissue, p. 186, B. Jeanrenaud and D.,Hepp, eds.,
New York, Academic Press, 1970. '
4. Williamson D. H., in: Methods of Enzymatic Analysis, 2nd ed., H.-U. Berg-
meyer, ed., London, Academic Press, 1973. ' '
5. Williamson D. HHems R., in: Essays m Cell' Metabolism, p. 257, W. Bartley, H. L. Kornberg and J. R. Quayle, eds., London, Wiley, 1970.
€. Fritz /. B., Adv. Lipid Res., 1, 286 (1963).
7. Bode C., Klingenberg М., Biochem. Z., 341, 271 (1964).
8. Bunyan P. J., Greenbaum A. L„ Biochem. J., 96, 432 (1965).
9. Shepherd D., Yates D. W., Garland P. B., Biochem. J., 98, 3C (1966).
10. Von Jaksch R., Z. Physiol, Chem., 7, 487 (1883).
11. Minkowski O., Arch. Expt. Path. Pharmak., 18, 35 (1884).
12. Greville G. D., Tubbs-P. K., Essays in Biochemistry, 4, 155, P. N. Campbell and G. D. Greville, eds., London, Academic Press, 1968.
13. Krebs H. A., Adv. Enz. Reg., 4, 339 (1966).
14. Lehninger A. L., Greville G. D„ Biochim. biophys: Acta, 12, 188 (1953). il5. Jaenicke L., Lynen F., in: The Enzymes, 3, Part B, p. 3, P. D. Boyer,
