Пируваткиназа в гликолизе

Сахарный диабет. В регуляции гликолиза и глюконеогенеза большую роль играет инсулин. При недостаточности содержания инсулина возникает заболевание, которое носит название сахарный диабет повышается концентрация глюкозы в крови (гипергликемия), появляется глюкоза в моче (глюкозурия) и уменьшается содержание гликогена в печени. Мышечная ткань при этом утрачивает способность утилизировать глюкозу крови. В печени при общем снижении интенсивности биосинтетических процессов биосинтеза белков, синтеза жирных кислот из продуктов распада глюкозы—наблюдается усиленный синтез ферментов глюконеогенеза. При введении инсулина больным диабетом происходит коррекция метаболических сдвигов нормализуется проницаемость мембран мышечных клеток для глюкозы, восстанавливается соотношение между гликолизом и глюконеогенезом. Инсулин контролирует эти процессы на генетическом уровне как индуктор синтеза ключевых ферментов гликолиза гексокиназы, фосфофруктокиназы и пируваткиназы. Инсулин также индуцирует синтез гликогенсинтазы. Одновременно инсулин действует как репрессор синтеза ключевых ферментов глюконеогенеза. Следует отметить, что индукторами [c.359]

Важно иметь в виду и два других обстоятельства, касающихся регуляции гликолиза и вообще любого метаболического пути. 1) Регулируемые этапы какого-либо метаболического пути при внутриклеточных условиях обычно необратимы. Фосфорилаза, гексокиназа, фосфофруктокиназа и пируваткиназа-все эти ферменты катализируют реакции, сопровождающиеся в условиях клетки значительным уменьшением свободной энергии и потому практически необратимые. [c.468]

L-изофермента (печеночного типа) пируваткиназы (разд. 15.13), участвующей в гликолизе. Глюкагон отличается от адреналина также тем, что обладает намного более продолжительным действием кроме того, он не повышает частоты сердечных сокращений и кровяного давления. [c.800]

ДЛЯ биосинтеза гексоз, в частности глюкозы, пентоз, входящих в состав нуклеиновых кислот, а также фенилаланина и тирозина. Фосфоенолпировиноградная кислота образуется в процессе гликолиза и превращается в пировиноградную кислоту под действием фермента пируваткиназы. (уравнение И) [c.26]

Координация в регулировании II и П1 субстратных циклов достигается с помощью фрукто-30-1,6-бисфосфата — продукта II субстратного цикла (гликолитическое направление), который является аллостерическим активатором пируваткиназы. В период пищеварения вследствие ускорения начальных стадий гликолиза концентрация фруктозо-1,6-бисфосфата повыщается, что приводит к дополнительной активации пируваткиназы (см. рис.6.18). [c.157]

Почему у больных с генетическим дефектом ключевого фермента гликолиза пируваткиназы наблюдается гемолиз эритроцитов [c.437]

Фруктозо-1,6-бисфосфат является аллостерическим активатором пируваткиназы. При ускорении начальных стадий гликолиза после приема пищи концентрация фруктозо-1,6-бисфосфата повышается, что приводит к дополнительной активации пируваткиназы. Этим достигается координация функционирования I и II субстратных циклов. [c.275]

При гликолизе глюкоза превращается в пируват, при глюконеогенезе пируват превращается в глюкозу. Однако глюконеогенез -это отнюдь не обращение гликолиза. Он должен идти по иному пути, поскольку термодинамическое равновесие гликолиза сдвинуто далеко в сторону образования пирувата. В обычных условиях, существующих в клетках, фактическое значение AG для образования пирувата из глюкозы составляет около — 20 ккал/моль (разд. 12.9). Уменьшение свободной энергии при гликолизе происходит в основном на трех необратимых стадиях, катализируемых гексокиназой, фосфофруктокиназой и пируваткиназой. [c.106]

Дыхание подавляет гликолиз из-за конкуренции за АДФ между митохондриальной цепью переноса электронов и фосфогли-цераткиназой и пируваткиназой гликолиза в цитоплазме. (АДФ пре- [c.165]

Фермент является тетрамером и в тканях млекопитающих представлен тремя изоформами, среди которых наиболее распространены L-пируваткиназа, или печеночный изозим, и М пируваткиназа, иначе мышечный изозим. Общепризнанным является представление о L-пи-руваткиназе печени как об одном из ключевых ферментов гликолиза. Проблема регуляторной роли jWi-пируваткиназы в контролировании гликолиза в скелетной мышце остается нерешенной. Отчасти это связано с тем, что к пируваткиназе мышечной ткани применимы не все критерии, согласно которым, по современным представлениям, фермент может выдвигаться на роль ключевого. В частности, является спорным вопрос об аллостерической природе фермента, а также о проявлении им кооперативных свойств при взаимодействии с субстратами. Возможная причина противоречий связана, по-видимому, с выраженной конформационной подвижностью [-изозима пируваткиназы, вследствие чего фермент утрачивает кооперативные свойства при изменении pH или ионного состава среды. [c.333]

Показано, что глюконеогенез может регулироваться и непрямым путем, т.е. через изменение активности фермента, непосредственно не участвующего в синтезе глюкозы. Так, установлено, что фермент гликолиза пируваткиназа существует в 2 формах—L и М. Форма L (от англ. liver—печень) преобладает в тканях, способных к глюконеогенезу. Эта форма ингибируется избытком АТФ и некоторыми аминокислотами, в частности аланином. М-форма (от англ. mus le—мыщцы) такой регуляции не подвержена. В условиях достаточного обеспечения клетки энергией происходит ингибирование L-формы пируваткиназы. Как следствие ингибирования замедляется гликолиз и создаются условия, благоприятствующие глюконеогенезу. [c.343]

Гликолиз —это совокупность реакций превращения глюкозы в пируват. У аэробньгх организмов гликолиз служит как бы прелюдией к циклу трикарбоновых кислот (циклу Кребса). Десять реакций гликолиза протекают в цитозоле. Гликолитический путь играет двоякую роль приводит к генерированию АТФ в результате распада глюкозы, и он же поставляет строительные блоки для синтеза клеточных компонентов. Реакции гликолитического пути в физиологических условиях легкообратимы, кроме реакций, катализируемых гексокиназой, фосфофруктокиназой и пируваткиназой. Фосфофруктокиназа-наиболее важный регуляторный элемент (фермент) в процессе гликолиза, ингибируется высокими концентрациями АТФ и цитрата и активируется АМФ. [c.358]

Организм человека или животного не в состоянии построить глюкозу из неорганических веществ. Однако в печени и в почках молочная кислота и а-аминокислоты могут превращаться в глюкозу глюконеоге-нез). Важным промежуточным продуктом при этом, как и при деструкции глюкозы, является та же пировиноградная кислота. Тем не менее глюконеогенез не представляет собой просто обращения процесса гликолиза. Дело в том, что в перечисляемых ниже трех ступенях гликолиза равновесие сильно смещено в сторону образования продуктов реакции при реакции, катализируемой гексокиназой, в сторону получения глю-козо-6-фосфата при реакции, катализируемой фосфофруктокиназой — в сторону фруктозо-1,6-дифосфата при реакции с участием пируваткиназы — в сторону пировиноградной кислоты. Поэтому в процессе глюконеогенеза эти ступени обходятся (рис. 3.8.2). Обращение превращения пировиноградной кислоты в фосфат енола пировиноградной кислоты осуществляется действием оксалилуксусной кислоты при участии ферментов пируваткарбоксилазы и фосфатенолпируваткарбоксилазы [c.701]

Последним этапом гликолиза является перенос высокоэнергетической фосфатной группы от фосфоенолпирувата на ADP (рис. 15-5). Эта реакция, катализируемая пируваткиназой, представляет собой еще один пример фосфорилирования на уровне субстрата. Продукт реакции пируват образуется в енольной форме [c.453]

Вторым регулируемым этапом гликолиза является пируваткиназная реакция. Пируваткиназа также принадлежит к числу аллостерических ферментов. Этот фермент встречается по меньшей мере в трех изоформах (разд. 9.23), которые отличаются друг от друга по распределению в тканях и по реакции на различные модуляторы. При высоких концентрациях АТР кажущееся сродство пируваткиназы к фосфоенолпирувату сравнительно невелико и соответственно невелика скорость пируваткиназной реакции при обычных концентрациях фосфоенолпирувата. Пируваткиназу ингибируют также ацетил-СоА и высокомолекулярные жирные кислоты-соединения, играющие важную роль в качестве топлива для цикла лимонной кислоты. Таким образом, когда в клетке уже велика концентрация АТР или когда в ней уже достаточно топлива для процесса дыхания, обеспечивающего клетку энергией. [c.465]

ГЛИКОЛИЗ ингибируется за счет либо фосфофруктокиназы, либо пируваткиназы (в зависимости от условий). В то же время при низких концентрациях АТР кажущееся сродство пируваткиназы к фосфоенолпирувату возрастает, и это позволяет ферменту переносить фосфатные группы от фосфоенолпирувата на ADP даже при относитфьно низкой концентрации фосфоенолпирувата. Некоторые аминокислоты также действуют как модуляторы пируваткиназной активности, главным образом в печени. [c.466]

Роль лактатдегидрогеназы. При напряженной работе мышечная ткань потребляет гораздо больше АТР, чем в состоянии покоя. В белых скелетных мышцах, например в мышцах ног у кролика или мышцах крыла у индейки, почти весь этот АТР образуется в процессе анаэробного гликолиза. На рис. 15-5 видно, что АТР образуется на второй стадии гликолиза в ходе двух ферментативных реакций, катализируемых фосфоглицераткиназой и пируваткиназой. Представим себе, что в скелетной мышце отсутствует лактатдегидрогеназа. Могла бы мышца в этом случае напряженно работать, т.е. с больщой скоростью генерировать АТР путем гликолиза Аргументируйте свой ответ. Учтите, что лактатдегидроге-назная реакция не требует участия АТР. От ясного понимания ответа на этот вопрос зависит правильное представление о гликолитическом цикле в целом. [c.473]

Совершенно ясно, как фосфорилирование АДФ связано с расщеплением глюкозы, поскольку АДФ является субстратом двух ферментов — фосфоглицераткиназы и пируваткиназы, которые превращают богатые энергией соединения— 1,3-дифосфоглицериновую и фосфоенолпировиноградную кислоты соответственно — в 3-фосфоглицернновую и пировиноградную кислоты. Однако процесс окислительного фосфорилирования изучен не так хорошо, как гликолиз. Было высказано предположение, что на тех этапах, в которых окисление связано с фосфорилирова- [c.54]

Другие авторы пользовались моделью оперона для объяснения изменений концентраций ферментов в организме млекопитающих при разных метаболических состояниях. Г. Вебер и сотрудники [611 показали, что у голодных крыс наблюдалось значительное уменьшение концентраций трех ключевых ферментов гликолиза, а именно ферментов 1, 2 н 3 (фиг. 23). Количества этих ферментов возрастали, ког./щ животных начинали кормить, о/днако если сначала в пищу животных добавляли ингибитор ы биосинтеза белка, то увеличения количества , )ерментов не наблюдалось. Это дает основание ду мать, что увеличение активности трех ферментов — глюко-киназы, фосфофруктокиназы и пируваткиназы — связано с биосинтезом этих ферментов de novo. В отличие от ферментов гликолиза количество ключевых ферментов глюконеогенеза (4, 5, 6, 7 на фиг. 23) у голодных крыс или совсем не менялось, [c.76]

Лактат, поступающий в печень, превращается в пируват путем обращения лактатдегидрогеназной реакции. Хотя обычно эта реакция сильно сдвинута в сторону образования лактата, в печени она протекает в обратном направлении, что обусловлено высокой концентрацией лактата и удалением пирувата на синтез глюкозы. Большая часть реакций на пути от пирувата до глюкозы катализируется ферментами гликолитической системы — путем обращения соответствующих реакций гликолиза. Однако нормальный путь гликолиза, идущий сверху вниз , включает 4 необрати.мых этапа, которые не могут быть использованы на пути снизу вверх , при обратном превращении пиру-вата в глюкозу. Это реакции, катализируемые 1) пируваткиназой, 2) фосфоглицераткиназой, 3) фосфофруктокиназой и 4) гексокиназой. При синтезе глюкозы эти этапы осуществляются обходными путями, с помощью иных реакций, термодинамически благоприятных для протекания процесса в сторону глюкогенеза. [c.53]

Фосфоглицериновая кислота под действием фосфоглицеромутазы изомеризуется в 2-фосфоглицериновую кислоту. Далее под действием фосфопируват-гидратазы происходит отщепление воды. Образовавшаяся фосфоенолгаировиноград ная кислота также является высокоэнергетическим соединением и участвует в синтезе АТФ из АДФ, превращаясь в гаировиноградную кислоту. Реакция протекает под действием фермента пируваткиназы. В результате данной реакции синтезируется еще 2 молекулы АТФ. Таким образом, в процессе гликолиза синтезируется 4 молекулы АТФ, однако на первой и третьей стадиях расходуется 2 молекулы АТФ, т. е. суммарно синтезируется 2 молекулы АТФ. [c.70]

При биосинтезе глюкозы из молочной кислоты используются реакции обращения гликолиза, за исключением трех необратимых реакций гексокиназной, фосфофруктокиназной и пируваткиназ-ной. Для их обращения необходимы специальные ферменты. Весь процесс, за исключением первого этапа, идет в цитозоле. Для обращения пируваткиназной реакции требуются ферменты митохондрий. Лактат превращается в пируват в обратимой реакции, катализируемой лактатдегидрогеназой (ЛДГ) [c.164]

Обобщая механизмы межорганной регуляции гликолиза и глюконеогенеза, следует отметить, что объектом регуляции являются ферменты необратимых (специфических) реакций. Для гликолиза (мыщцы, печень, жировая ткань) — это гексокиназа, фосфофруктокиназа, пируваткиназа, для глюконеогенеза (печень) — это пируват-карбоксилаза и фосфатаза Ф-1,6-БФ. [c.166]

Обмен углеводов. Инсулин стимулирует гликолиз, повышая активность ключевых ферментов глюкокиназы, фосфофруктокиназы и пируваткиназы. В печени он снижает активность глюкозо-6-фос-фатазы. Эти процессы и стимуляция трансмембранного транспорта глюкозы обеспечивают поток глюкозы из крови в клетки. Инсулин стимулирует синтез гликогена за счет активации гликогенсинтазы (дефосфорилирование фермента в форму / — активную) этот процесс сопряжен с активацией фосфодиэстеразы и уменьшением внутриклеточной концентрации цАМФ, а также активацией фосфатазы гликогенсинтетазы. Действие инсулина на транспорт глюкозы, гликолиз, гликогеногенез продолжается секунды-минуты и включает фосфорилирование-дефосфорилирование ферментов. Длительное действие на уровень глюкозы в плазме зависит от ингибирования инсулином глюконеогенеза в печени гормон тормозит синтез ключевого фермента — фосфоенолпируваткарбоксикиназы (путем селективного контроля транскрипции гена, кодирующего мРНК этого фермента). Инсулин — единственный гормон, снижающий содержание глюкозы в крови. [c.391]

Инсулин усиливает интенсивность гликолиза в печени, повышая активность и концентрацию ряда ключевых ферментов, таких, как глюкокиназа, фо-сфофруктокиназа и пируваткиназа. Более интенсивный гликолиз сопровождается более активной утилизацией глюкозы и, следовательно, косвенно способствует снижению выхода глюкозы в плазму. Инсулин, кроме того, подавляет активность глюкозо-6-фосфатазы—фермента, обнаруживаемого в печени, но не в мышцах. В результате глюкоза удерживается в печени, так как для глюкозо-6-фосфата плазматическая мембрана непроницаема. [c.256]

Недостаточность пируваткиназы (РК) (26620). Недостаточность пируваткиназы-один из наиболее часто встречающихся дефектов гликолиза эритроцитов. У больных, гомозиготных по этому нарушению, можно наблюдать самые разнообразные гематологические симптомы. У некоторых из них гемолитическая анемия может быть полностью компенсирована, другие страдают тяжелыми повторяющимися приступами несфероцитарной анемии. Приведем обязательные признаки этого наследственного заболевания [c.21]

Рис. 21. Этапы сборки комплекса ферментов гликолиза — якорный белок подложки 2 — глюкозофосфатизомераза 3 — фосфофруктокиназа 4 — альдолаза 5 — глицеральдегидфосфатдегидрогеиаза 6 — фосфоглицераткиназа 7 — фосфоглицеромутаза 8 — енолаза, 9 — пируваткиназа, 10 — лактатдегидрогеназа 11 — триозофосфатизомераза 12 — глицерол-З-фосфатдегидрогеназа. В скобках указано число молекул ферментов в состояниях I—IV комплекса

Пируваткиназа катализирует последнюю необратимую реакцию гликолиза, в результате которой из фос-фоенолпирувата (ФЕП) и ADP образуются пируват и АТР. В процессе глюконеогенеза ФЕП синтезируется из пирувата через оксалоацетат в результате действия двух митохондриальных ферментов — пируват-карбоксилазы и ФЕП-карбоксикиназы. Так как максимальная активность пируваткиназы очень высока (по сравнению с активностью ферментов глюконеогенеза), она должна эффективно регулироваться. Зависимость активности пируваткиназы от концентрации ФЕП имеет сигмоидный характер (рис. 4.16). АТР и некоторые аминокислоты, например аланин и фенилаланин, конкурируют с ФЕП, смещая кривую впраю при этом ее сигмоидность становится более выраженной. Действие Фр1,6Ф вызывает смещение кривой влево, а по форме она в этом случае приближается к [c.90]

Хотя большая часть гликолитических реакций обратима, три из них носят ярко выраженный экзер-гонический характер и поэтому могут рассматриваться как физиологически необратимые. Это реакции, катализируемые гексокиназой (и глюкокиназой), фо-сфофруктокиназой и пируваткиназой они служат главными участками, на которых происходит регуляция гликолиза. Клетки, способные направить движение метаболитов гликолитического пути в направлении синтеза (глюконеогенез), используют различные ферментные системы, обеспечивающие протекание процесса в обход упомянутых выше необратимых стадий. Об этом будет подробнее сказано ниже, когда будут обсуждаться процессы глюконеогенеза. [c.185]

Рис. 22.2. Ключевые ферменты, участвующие в регуляции гликолиза, глюконеогенеза и метаболизма гликогена в печени. Указанное на схеме место действия гормона не предполагает прямого влияния на соответствующий фермент. Влияние сАМР на фосфофруктокиназу-1 и на фруктозо-1,6-бисфосфатазу осуществляется путем сочетания ковалентной модификации и аллостерического эффекта (см. рис. 22.4). Аланин в высоких концентрациях ингибирует гликолиз на стадии, катализируемой пируваткиназой, и, таким образом, действует как сигнал глюконеогенеза .

Последний этап гликолиза — второе субстратное фосфорилирование. 3-Фосфоглицериновая кислота с помощью фосфо-глицератмутазы превращается в 2-фосфоглицериновую кислоту. Далее фермент енолаза катализирует отщепление молекулы воды от 2-фосфоглицериновой кислоты. Эта реакция сопровождается перераспределением энергии в молекуле, в результате чего образуется фосфоенолпируват — соединение, содержащее высокоэнергетическую фосфатную связь. Таким образом, в этом случае высокоэнергетическая фосфатная связь формируется на основе того фосфата, который имелся в самом субстрате. Этот фосфат при участии пируваткиназы передается на ADP и образуется АТР, а енолпируват самопроизвольно переходит в более стабильную форму — пируват — конечный прод кт гликолиза. [c.139]

Магний необходим для многих ферментов гликолиза и цикла Кребса. В митохондриях при его недостатке наблюдается уменьщение количества, нарущение формы и в конечном счете исчезновение крист. Для девяти из двенадцати реакций гликолиза требуется участие металлов-активаторов и щесть из них активируются магнием. Это четыре киназы (гексо-, фосфофрукто-, фосфоглицерат-, пируваткиназы), енолаза и пируваткарбоксилаза. За исключением фумаразы, все ферменты цикла Кребса активируются магнием или содержат его как интегральный компонент структуры. Для двух из семи ферментов пентозофосфатного пути (глюкозо-6-фосфатдегидро-геназа и транскетолаза) также необходим Mg. Он требуется и для работы ферментов молочнокислого и спиртового брожения. [c.251]

Гликолитический путь играет двоякую роль он приводит к генерированию АТР в результате распада глюкозы и он же поставляет строительные блоки для синтеза клеточных компонентов. Регуляция скорости превращения глюкозы в пируват направлена на удовлетворение этих двух основных потребностей клетки. Реакции гликолитического пути в физиологических условиях легко обратимы, кроме реакций, катализируемых гексокиназой, фосфофруктокиназой и пируваткиназой. Фосфофруктокиназа, наиболее важный регуляторный элемент в процессе гликолиза, ингибируется высокими концентрациями АТР и цитрата и активируется АМР. Поэтому фосфофруктокиназа активна при возникновении потребности в энергии или в строительных блоках, Гексокиназа ингибируется глюкозо-6-фосфатом, который накапливается, когда фосфофруктокиназа неактивна. Пируваткиназа, другой регуляторный фермент, аллостерически ингибируется АТР, и, следовательно, превращение фосфоенолпирувата в пируват блокируется при высоком энергетическом заряде клетки. [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология