Регулфяция метаболизма - Ньюсхолм Э.
Скачать (прямая ссылка):
Концентрация, мм &G гидролиза АТФ, кап
АТФ АДФ фя
А 4,95 0,05 8,0 12834
3,90 1,0 8,0 10 849
2,20 2,0 8,0 10047
1,42 2,15 8,0 9734
Б 11,0 1.0 8,0 11 475
10,0 2.0 8,0 10986
6,0 6,0 8,0 9990
2,0 10,0 8,0 '8993
' Изменение свободной энергии рассчитано из уравнения ДС=ЛО“+ АД(Ь. ф
+ЯПп____н • значение AG“ принимали равным 7000 кал, а концентрацию воды
принимали равной 1. В разд. А изменения концентрации АТФ и АДФ соответствуют равновесию аденилат,киназной реакции н общая концентрация нуклеотидов равна 5 мМ {см. табл. 11). В разд. Б изменения концентрации АТФ и АДФ яе связаны с •аденилаткиназой и суммарная концентрация нуклеотидов равна 12 мМ. В обоих случаях концентрацию неорганического фосфата принимали постоянной, Для того чтобы упростить расчеты изменений свободной энергия.
Таблица показывает, что небольшие изменения концентрации АТФ приводят к значительному уменьшению количества высвобождаемой при гидролизе АТФ энергии. Нормальному содержанию аденинвуклеоотдов в мышце соответствует приблизительно первая строка таблицы (в разд. А), из чего следует, что количество энергии, высвобождаемой при гидролизе 1 моля АТФ, варьирует между 11 ООО и 13 000 кал. Четырехкратное снижение уровня АТФ приводит к снижению свободной энергия гидролиза на 30%. При таком уровне гидролиза АТФ может не обеспечивать достаточного количества энергия для протекания многих энергозависимых процессов в мышце [27].
менения концентрации АТФ предотвращаются на основании эффективности переноса энергии, необходим механизм, способный обнаруживать и усиливать малые изменения концентрации АТФ. Тщательный анализ свойств фосфофруктокиназы указывает на существование такого механизма. Ингибирующее действие АТФ на активность этого фермента снимается в присутствии AM Ф в физиологических концентрациях (рис. 23). Роль АМФ в механизме усиления лежит в основе теории регуляции гликолиза, имеющей следующее экспериментальное и теоретическое обоснование.
В клетке концентрация АМФ связана с концентрацией АТФ через равновесную реакцию, катализируемую аденилаткиназой (фермент мышечной ткани часто называют «миоки-назой»):
2АДФ =*=> АТФ АМФ.
В живой клетке этой реакции присущи два важных свойства, которые обеспечивают усиление: концентрация АТФ поддерживается на значительно более высоком по сравнению с АМФ уровне и реакция всегда близка к равновесию. На равновесную природу реакции указывают необычайно высокая активность аденилаткиназы и величина отношения действующих масс, которая очень близка к значению константы равновесия. Изменения концентрации одного из нуклеотидов автоматически приводят к компенсаторным изменениям концентраций
Гидролиз терминальной фосфатной связи АТФ с образованием АДФ и Фд обеспечивает универсальный способ передачи энергии в живых системах- Однако этот процесс является скорее способом переноса энергии, чем ее запасания. Энергия высвобождается, например, в процессе превращении глюкозы или гликогена в лактат, и эта энергия используется живыми организмами для осуществления всех энергозависимых процессов жизнедеятельности (иапример, мышечное сокращение, транспорт иоиов, процессы биосинтеза). Энергия, высвобождаемая в процессе гликолиза, не используется непосредственно,. а переносится сначала в химические связи АТФ, из которого затем вы* свобождается для осуществления таких процессов, как мышечное сокращение и т. д. Следовательно, когда скорость потребляющих энергию процессов растет, скорость утилизации и регенерации АТФ также должна возрастать. Поэтому энергия для мы* шечиого сокращения в конечном счете получается за счет превращения глюкозы в лактат, а не за счет гидролитического распада АТФ. Этот гидролиз действует только как передающий энергию посредник между процессами высвобождения и использования энергии (мышечное сокращение). Следовательно, в процессе сокращения не должны происходить сколько-нибудь значительные изменения концентраций АТФ и АДФ [711.
других нуклеотидов, а поскольку концентрация АТФ почти в 50 раз превышает концентрацию АМФ, небольшое уменьшение концентрации АТФ должно вызвать значительное увеличение концентрации АМФ. В табл. 11 приведены результаты теоретических расчетов концентраций адениннуклеотидов, учитывающих равновесные характеристики аденилаткиназной реакции. Ясно, что степень усиления, которая может быть достигнута, зависит от отношения [АТФ]/[АМФ] и должна оставаться постоянной при любом данном значении этого отношения. Например, изменение концентрации АТФ на 10% может вызвать четырехкратное изменение концентрации АМФ. Здесь следует подчеркнуть два момента: во-первых, для регуляции активности фермента важны не абсолютные значения концентраций АТФ и АМФ, а фракционные изменения их концентраций (даже минимальная концентрация АМФ в мышечной ткани, вероятно, в 100 раз превышает концентрацию фосфофрук-
