Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
Хотя путь (3-окисления не единственный пример организованной ферментативной системы, подобные системы встречаются в обмене веществ сравнительно редко. Такие метаболические пути, как гликолиз, глюконеогенез, цикл трикарбоно-вых кислот (ЦТК), пентозофосфатный путь и различные си-
стемы обмена аминокислот, представляются не столь высокоорганизованными системами, как это имело место в рассмотренном выше примере. Промежуточные продукты этих метаболических путей, хотя и присутствуют в тканях в низких концентрациях, могут быть обнаружены с помощью специфических методов анализа.
В з а и'моов я з а.нн а я природа
метаболизма требует существования • определенного числа соединений, функционирующих в качестве • промежуточных продуктов и (или) предшественников для более чем одного метаболического .пути (так, например, глюкозо-6-фосфат является (Предшественником гликолиза, пентозофосфат-ного пути и синтеза гликогена). Такие промежуточные продукты 'всегда должны быть доступными для более чем одного пути, а относительные скорости этих метаболических путей могут варьировать в различных условиях. Следовательно, промежуточные продукты данных метаболических путей не могут находиться исключительно ® 'Связанном с фер- Рис. 1¦ Р-Окисление жирных кислот, ментами состоянии. Действительно, подвижность промежуточных продуктов обмена внутри клетки используется в /целях метаболической регуляции; некоторые, соединения функционируют одновременно и как промежуточные продукты и как (метаболические регуляторы «лючевых ферментов. Изменение концентрация таких промежуточных соединений служит /сигналом, информирующим клетку о состоянии обмена веществ в данных условиях. Подвижность промежуточных продуктов обеспечивает возможность быстрой передачи информации на регуляторные ферменты, локализованные в определенных участках клетки.
Термин «организованный» используется для описания таких метаболических путей, как окисление жирных кислот, ферменты которых структурно организованы. Это отнюдь не
R.CH2-CH2-COSKoA
Ацих-КоА-дегидрогенсиа
К,
вд-м»
R.CH=CH-CC6KoA
Еноилггидраза
^-н2о
R.CHOH • CH.,- COSKoA -Шf
р-Оксиацил-КоА-дегидрогеназа
'НАД-И R.CO-CH2-CQSKoA
rftb/1-SH
R .COSKoA + CH3COSKoA.
означает, что другие метаболические пути (такие, как гликолиз, ЦТК) являются дезорганизованными системами. Хотя ферменты таких метаболических путей не образуют физически организованных систем, они характеризуются высокой степенью организации с химической точки' зрения. Концентрации ферментов метаболического пути таковы, что каталитические активности определенных ферментов могут лимитировать процесс в целом, тогда как другие реакции могут протекать быстро и будут лимитироваться концентрациями субстрата (промежуточного продукта) или кофактора. Такого рода химическая организация тождественна метаболической регуляции. По мере рассмотрения деталей этих регуляторных механизмов в настоящей книге будет подчеркиваться, что специфический химический катализ является не единственной функцией ферментов в метаболическом пути и что, несмотря на отсутствие обязательного физического контакта между ферментами, каждый из них «получает» информацию о состоянии остальных компонентов метаболического пути с помощью специфических химических сигналов (таких, как концентрации субстрата, продукта или специфических регуляторов).
Б. НЕКОТОРЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ ПУТЕЙ
В этом разделе мы обсудим некоторые теоретические принципы функционирования метаболических путей. Знание этих принципов необходимо для понимания экспериментальных подходов к изучению процессов регуляции метаболизма. В этой книге такие принципы будут рассматриваться в основном не с кинетической, а с энергетической точки зрения.
1. ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ
В процессах, протекающих во всех живых организмах, перенос энергии играет центральную роль, и не удивительно, что изучению этого вопроса всегда уделялось очень много внимания — как с экспериментальной, так и с теоретической точки зрения. Теоретическим аспектам переноса энергии посвящено множество книг, и мы не ставили перед собой задачи повторять здесь все те подробные обсуждения и объяснения, которые имеются по этому вопросу в литературе. И все же, поскольку знание термодинамики процессов необходимо для любого обсуждения вопросов метаболической регуляции, и в особенности для понимания экспериментальных подходов, некоторые наиболее важные принципы переноса энергии мы
рассмотрим здесь по возможности коротко и просто. В этом разделе мы не станем приводить исчерпывающего анализа вопросов биоэнергетики, а тем, кто желает глубже познакомиться с этой увлекательной областью, мы советуем; обратиться к работам [1—7], приведенным в списке литературы к этой главе.
