Фосфофруктокиназа в мышце

Рис. 15-16. Гидравлическая модель, поясняющая роль пункта перекреста в регуляции гликолиза, протекающего в мышце. Измерение концентраций последовательных промежуточных продуктов гликолиза в активной интактной мышце (А) и в мышце, находящейся в состоянии покоя (Б), позволяет выявить регулируемый этап этого процесса. Пункт перекреста-это реакция, катализируемая ферментом, для которого при переходе мышцы из активного состояния в состояние покоя концентрация субстрата возрастает, а концентрация продукта (продуктов) снижается. В данном случае пунктом перекреста служит реакция, катализируемая фосфофруктокиназой (ФФК), от которой зависит скорость образования пирувата.

Для реакции, катализируемой фосфофруктокиназой, отношение действующих масс в сердечной мышце оказалось равным 0,03 [45], что значительно меньше константы равновесия, которая равна 3000 (вычислена из значения AG(pH7)=—20,1 кДж-моль ). Поскольку эта практически необратимая реакция в тканях очень далека от равновесия, фосфофруктокиназу можно рассматривать как фермент, лимитирующий общую скорость гликолиза (гл. 6, разд. Е,1). В соответствии с этой ролью фосфофруктокииазы становится понятным тот факт, что этот фермент чувствителен к действию различных аллостерических ингибиторов и активаторов (рис. 11-11) ). Фосфофруктокиназа ингибируется высокими концентрациями АТР АМР же оказывает активирующее действие. [c.511]

На нормальном пути Эмбдена — Мейергофа — Парнаса (например, в мышце) фруктозо-6-фосфат перед расщеплением претерпевает фосфорилирование под действием АТФ и фермента фосфофруктокиназы до фруктозо-1,6-дифосфата IV (реакция 5). Расщепление фруктозо-1,6-дифосфата до 3-фосфоглицеринового альдегида V и диоксиацетонфосфата VI (реакция 6) происходит под действием альдолазы между образовавшимися триозофосфатами устанавливается равновесие. Это превращение альдоза кетоза (реакция 7) катализируется триозофосфат-изомеразой. Таким образом, из одной молекулы глюкозы образуются две молекулы 3-фосфоглицеринового альдегида V. [c.368]

Р с, 15-15. Некоторые факторы, от которых зависит аллостерическая регуляция фосфофруктокиназы мышц. А. Влияние концентрации АТР и фруктозо-6-фосфата на скорость фос-фофруктокиназной реакции. При низких концентрациях АТР величина фосфофружтоки-назы для фруктозо-6-фосфата сравнительно невелика, и потому этот фермент даже при относительно низких концентрациях фруктозо-6-фосфата может функционировать с большой скоростью. При высоких концентрациях АТР Км фермента для фруктозо-6-фосфата резко возрастает, о чем свидетельствует S-образная форма кривой. Б. Влияние АМР, цитрата и фруктозо-1,6-дифосфата. Фруктозо-1,6-дифосфат является мощным активатором, но для максимальной стимуляции ему требуется присутствие АМР. Цитрат же действует как мощный ингибитор. [c.466]

Недостаточность или полное отсутствие фосфофруктокиназы мышц [c.361]

Фосфофруктокиназа Мышцы 380 ООО Димер [c.281]

Фосфофруктокиназа Мышцы кролика Фруктозо-6-фосфат 1800 [c.71]

Солюбилизация АТФ. Промытый осадок растворяют в 3 мл (в расчете на 400 г мышц, использованных для экстракции фермента) 10 мМ раствора АТФ, pH 7,2. Нерастворившийся белок отбрасывают центрифугированием при 11 500 в течение 10 мин. Супернатант, содержащий фосфофруктокиназу, разливают на несколько порций и хранят при —70° С. [c.243]

Было высказано предположение, согласно которому субстратный цикл, включающий фосфофруктокиназу и фруктозодифосфатазу, используется шмелями для нагревания их летательных мышц до 30 °С перед началом полета. Кларк и др. [56] показали, что максимальные скорости каталитической активности для обоих ферментов составляют приблизительно 44 мкмоль/мин/г) ненагретой ткани. У летящих пчел гликолиз идет со скоростью, равной приблизительно 20 мкмоль/(мин/г) ткани, без субстратного цикла. У пчел, находящихся в состоянии покоя при 27 °С, функционирования субстратных циклов не было обнаружено, однако при 5°С субстратный цикл происходит со скоростью 10,4 мкмоль/(мин/г), тогда как гликолиз замедляется до 5,8 мкмоль/(мин/г). Если функционирование субстратного цикла дает тепло для нагревания насекомого, то оцените, сколько времени необходимо для того, чтобы его температура достигла [c.518]

Фосфофруктокиназа относится к числу аллостерических ферментов. Она ингибируется АТФ и стимулируется АМФ . При значительных величинах отношения АТФ/АМФ активность фосфофруктокиназы угнетается и гликолиз замедляется. Напротив, при снижении этого коэффициента интенсивность гликолиза повышается. Так, в неработающей мышце активность фосфофруктокиназы низкая, а концентрация АТФ относительно высокая. Во время работы мышцы происходит интенсивное потребление АТФ и активность фосфофруктокиназы повышается, что приводит к усилению процесса гликолиза. [c.329]

Процесс гликолиза представляет собой цепь последовательных реакций. Скорость его определяется активностью фермента, катализирующего наименее быструю парциальную реакцию. В скелетной мышце скорость гликогенолиза лимитируется, например, активностью фосфофруктокиназы, а скорость гликолиза — активностью гексокиназы. [c.257]

Фосфофруктокиназа является ключевым аллостерическим ферментом, регулирующим скорость гликолиза. Его активность зависит от концентрации АТФ и других метаболитов (молочной кислоты, цитрата), которые влияют на его активность. Так, в мышцах в состоянии покоя концентрация АТФ относительно высокая и процесс гликолиза не активен. Во время работы мышцы интенсивно расходуется АТФ, что повышает активность ФФК и приводит к усилению гликолиза. Однако накопление молочной кислоты — конечного продукта анаэробного гликолиза — ингибирует этот фермент и скорость гликолиза. [c.172]

Концентрация АДФ в работающей мышце несколько увеличена (соответственно снижению концентрации АТФ) поэтому в результате действия аденилаткиназы повышается и концентрация АМФ, который является аллостерическим активатором фосфофруктокиназы — ключевого фермента гликолиза, а также гликогенфосфорилазы. [c.527]

Глюкозофосфатизомераза (КФ 5 3.1.9) катализирует обратимое превращение глюкозо-6-фосфата и фруктозо-6-фосфата. Равновесие устанавливается при соотношении альдозы к кетозе приблизительно равном 2 1. Для проявления активности фермента не требуется присутствия ионов металлов или каких-либо кофакторов. Реакция изомеризации легко протекает в диализованных экстрактах мышц. Отсутствие АТФ в таких экстрактах делает невозможным дальнейшее превращение фруктозо-6-фосфата под влиянием фосфофруктокиназы. О процессе изомеризации судят по изменению содержания глюкозо-6-фосфата и фруктозо-6-фосфата в процессе инкубации. [c.61]

Если в норме субстратные циклы находятся под строгим контролем то в патологических ситуациях они, по-видимому, могут служить источником неконтролируемого выделения тепла (дополнение 11-Е). Например, торокальная температура у шмеля в полете должна достигать по крайней мере 30°С. В холодные дни для обогрева летательных мышц насекомые используют субстратный цикл, катализируемый фосфофруктокиназой и фруктозодифосфатазой [56]. [c.514]

Нарушение метаболизма сердечной мышцы при ишемической болезни сердца. Для ишемизированного миокарда характерны сниженное окислительное фосфорилирование и повышенный анаэробный обмен. Раннее увеличение гликогенолиза и гликолиза за счет имеющегося в сердечной мышце гликогена и глюкозы, усиленно поглощаемой миокардом в начальной стадии ишемии, происходит в результате повышения внутриклеточной концентрации катехоламинов и цАМФ, что в свою очередь стимулирует образование активной формы фосфорилазы —фосфорилазы а и активацию фосфофруктокиназы—ключевого фермента гликолиза. Однако даже максимально усиленный анаэробный метаболизм не способен длительно защищать уже поврежденный гипоксический миокард. Очень скоро запасы гликогена истощаются, гликолиз замедляется вследствие внутриклеточного ацидоза, который ингибирует фосфофруктокиназу. [c.660]

Фосфофруктокиназная реакция-второй важный контрольный пункт гликолиза. Подобно гексокиназе, фосфофруктокиназа представляет собой регуляторный фермент (гл. 9) среди известных регуляторных ферментов это один из наиболее сложных. Фосфофруктокиназа-главный регуляторный фермент гликолиза в мышцах. Всякий раз, когда в клетке начинает иссякать запас АТР или же накапливается избыток продуктов его распада, т.е. ADP и АМР (особенно АМР), активность фосфофруктокиназы возрастает. И, напротив, фосфофруктокиназа ингибируется, когда в клетке оказывается достаточно АТР и другого клеточного топлива , например цитрата или жирных кислот. О регуляторном действии фосфофруктокиназы мы еще будем говорить ниже. [c.448]

В функциональном отношении особо важное значение для вспышки гликолиза в мышце имеет активация фосфофрукто-киназы продуктами реакции. Как видно из рис. 11 и 12, оба продукта — фруктозодифосфат и АДФ — активируют мышечную фосфофруктокиназу. Так как эксионенциальные вспышки гликолиза свойственны только мышце, не удивительно, что у других фосфофруктокиназ, например из печени, эритроцитов или кишечника, эта регуляторная особенность отсутствует или менее выражена. [c.49]

У неподвижного шмеля источником тепла наряду с дрожью может быть еще особое сочетание экзотермических химических реакций, представляющее собой короткозамкнутый метаболический путь. Ньюсхолм и сотрудники обнаружили у различных видов Bombas исключительно высокую активность фруктозодифосфатазы в летательных мышцах. Концентрации этого фермента оказались равными концентрациям фосфофруктокиназы, что весьма необычно для ткани, не участвующей в глюко-неогенезе (см. стр. 53—56). Общая активность фруктозодифосфатазы была иногда в 40 раз выше, чем в тканях позвоночных. [c.237]

Важным регуляторным ферментом гликолиза является 6-фосфофруктокиназа (КФ 2.7.1.11). Этот фермент активируют многие регуляторы, например фосфат, АМР, ADP, сАМР, фрук-тозо-6-фосфат и фруктозо-1,6-бисфосфат, но АТР (в комплексе с Mg2+) и цитрат ингибируют его. Активный фермент из мышц млекопитающих имеет мол. массу около 360 000 (хотя он может существовать и в виде полностью активных агрегатов) и является тетрамером, состоящим из четырех идентичных субъединиц (каждая из которых, однако, может состоять из двух полипептидных цепей). Все лиганды, за исключением АТР, присоединяются к ферменту в стехиометрических соотношениях, т. е. по четыре молекулы на тетрамер, и каждая субъединица, по-видимому, имеет центр связывания для каждой присоединяющейся молекулы. Таким образом, фосфофруктокиназа отличается от аспартат — карбамоилтрансферазы, у которой за связывание субстрата и за связывание регулятора отвечают разные субъединицы. Точный механизм регуляции активности фосфофруктокиназы не установлен, но известен факт перехода в физиологических условиях активного тетрамера в неактивный димер, и это обстоятельство частично проливает свет на возможный механизм регуляции. Различные активаторы фермента стабилизируют тетрамер, но цитрат, являющийся ингибитором, способствует реакции диссоциации (см. рис. 4.5). В присутствии ингибиторов кривая связывания субстрата, фруктозо-6-фосфа-та, становится S-образной, но в присутствии активаторов она принимает форму гиперболы, что указывает на уменьшение кооперативности при переходе фермента в тетрамерную форму. [c.126]

Таким образом, летательная мускулатура шмеля — это, по-видимому, один из сравнительно редких случаев, когда бесполезная трата богатых энергией фосфатных связей оказывается выгодной для организма. Как полагают Ньюсхолм и сотрудники во время стационарной фазы сбора пиши повышенная темпера тура мышц шмеля поддерживается в основном за счет тепла выделяющегося при коротком замыкании реакций фруктозо дифосфатазы и фосфофруктокиназы. Эта способность к термо генезу позволяет шмелю кормиться в прохладную сырую погоду неблагоприятную для аналогичной деятельности других родственных насекомых (например, пчел рода Apis, у которых нет больших количеств фруктозодифосфатазы, нечувствительной к АМФ). Остается еще неразрешенным важный вопрос о механизмах, выключающих функцию фруктозодифосфатазы у шмеля во время полета такого рода регуляторный эффект, разумеется, жизненно необходим, так как в этот период для поддержания механической работы требуется синтез больших количеств АТФ за счет гликолиза. [c.238]

Быстрой и "тонкой" регуляцией является так называемая аллостери-ческая регуляция активности фермента посредством веществ, воздействующих на аллостерический центр фермента и изменяющих их конформацию. Как правило, такой фермент расположен в начале метаболического пути. Однако он может ингибироваться конечным продуктом данного обмена при его накоплении или несколькими метаболитами — его аллостерическими регуляторами. Примером может служить ключевой фермент гликолиза — фосфофруктокиназа (ФФК), имеющий около 10 аллостерических регуляторов, от взаимодействия с которыми изменяется его активность. Это такие вещества, как АТФ, АДФ, АМФ, Фн, лимонная кислота, жирные кислоты, а также pH и другие факторы. В состоянии относительного покоя ФФК в скелетных мышцах не активна, так как ингибируется высокими концентрациями АТФ и лимонной кислоты. При интенсивной мышечной деятельности концентрация АТФ снижается, а концентрация АДФ и АМФ повышается. Это активирует ФФК и скорость гликолиза. Когда же баланс АТФ в мышцах восстанавливается, что происходит при улучшении снабжения кислородом, активность ФФК снижается и скорость гликолиза падает. Мышцы переключаются на аэробный механизм энергообразования с постепенным переходом на утилизацию жиров. [c.269]

Альдолаза Пиридиннуклеотидтрансгидрогеназа Дезаминаза -адениловой кислоты (из мышцы) Лактатдегидрогеназа (цитохром Оксидаза Ь-аминокислот Бутирил СоА-дегидрогеназа Фосфофруктокиназа 4,2-103 3-103 2,5-103 2,9-103 2-103 2-103 1,4-103 103 [c.60]

Концентрация АДФ в работающей мышце несколько увеличена (соответственно снижению концентрации АТФ) кроме того, в результате действия аденилатциклазы повышается и концентрация АМФ, который является аллостерическим активатором фосфофруктокиназы — ключевого фермента гликолиза. Эти факторы, по-видимому, играют основную роль в ускорении гликолиза при интенсивной работе мышц. [c.482]

Предполагают, что в скелетных мышцах гликолитическая система стимулируется ионами, связывающимися с якорным белком подложки — тропонином С, Первый этап сборки комплекса — это, по всей вероятности, посадка фосфофруктокиназы на якорный белок. Остов ядра комплекса, так называемое ядрышко , образуют в мышечной ткани, кроме фосфофруктокиназы, альдолаза и глицеральдегидфосфатдегидрогеназа. В состав ядра входят глюкозофосфатизомераза, пируваткиназа, лактатдегидрогеназа и фосфоглицераткиназа. Остальные компоненты комплекса (фосфоглицеромутаза, енолаза, триозофосфатизомераза, глицерол-З-фосфатдегидрогеназа) занимают, очевидно, положения на периферии комплекса (рис. 21). [c.85]

Как известно, основным источником цитрата в мозге служит ацетил-КоА, образующейся при окислительном декарбоксилировании пирувата. В то же время в других тканях (например в печени) значительные количества ацетил-КоА для синтеза цитрата образуются при окислении жирньгх кислот, т.е. имеет место конкуренция между гликолизом и липолизом. Кроме того, в головном мозге взрослых животных лимонная кислота быстро окисляется в том же ком-партменте, где синтезируется, - в митохондриях, в силу чего концентрация этого метаболита в цитоплазме обычно не достигает значений, близких к фосфофруктокиназы. Например, в головном мозге крыс расчетные концентрации цитрата составляют (3-5)-10 М значение — (1-3)10 М. В печени, сердечной мышце и других ингибирование фосфофруктокиназы цитратом играет больщую роль и служит одним из надежных механизмов переключения от преир ущественного окисления углеводов к окислению жирных кислот и наоборот. [c.160]

Описаны гликогенозы, связанные с недостаточностью фосфорилазы в печени (гликогеноз VI типа), недостаточностью фосфофруктокиназы в мышцах и эритроцитах (гликогенез VII типа болезнь Таруи), а также гликогеноз, обусловленный недостаточностью киназы фосфорилазы. Сообщалось также о случаях недостаточности аденилаткичазы и сАМР-зависимой протеинкиназы. [c.195]

Кетоновые тела и свободные жирные кислоты экономят глюкозу в мышцах они тормозят (опосредованно) ее поступление в клетки, ее фосфорилирование с образованием глюкозо-6-фосфата, а также активность фосфофруктокиназы и окислительное де-карбоксилированйе пирувата. Окисление свободных жирных кислот и кетоновых тел приводит к повышению внутриклеточной концентрации цитрата, который ингибирует фосфофруктокиназу. Эти данные, а также результаты экспериментов с перфузируемым сердцем, которые показали, что ацетоацетат окисляется предпочти гельно по сравнению с жирными [c.297]

Как и следовало ожидать, для диссоциирующих ферментов молекулярный вес активно работающей формы зависел от количества взятого на анализ белка. Так, при низких концентрациях фермента (<12 мкг/мл) фосфофруктокиназа (ФФК) из мышц кролика представлена в основном мономером при высоких кон-, центрациях фермента активно работающей формой фермента становится тетрамер [33]. При всех условиях (в отсутствие субстратов, при относительно низких концентрациях фермента и др.) работающая форма ФФК исходно присутствует в растворе и находится в равновесии с другими формами фермента. В присутствии субстрата ее доля увеличивается, и она становится преобладающей в системе [34, 40]. В этом отношении ФФК напоминает НАД-киназу из печени кр олика, препараты которой при анализе в отсутствие субстратов обнаруживают незначительное количество активной формы. Доля последней увеличивается при УЦ в пол- ной системе. Однако сходство это относительное и полной аналогии между поведением обоих ферментов провести нельзя уже потому, что олигомерное состояние активной формы ФФК может меняться при изменении концентрации исследуемого образца, тогда как гомогенные препараты НАД-киназы, как уже неоднократно подчеркивалось, утратили способность к такого рода переходам. Кроме того, мы ничего не знаем о существовании каталитически неактивных форм ФФК. [c.158]

Другая потенциальная биологическая роль субстратных циклов состоит в том, чтобы генерировать тепло, продуцируемое при гидролизе АТР. Ярким примером такого феномена служат шмели, которым для полета необходимо поддерживать температуру грудного отдела около 30°С. Шмели способны поддерживать такую высокую температуру грудного отдела и осуществлять поиск пищи даже при температуре всего 10°С, потому что их летательная мышца обладает высокой активностью и фосфофруктокиназы, и фруктозобисфос-фатазы. Поскольку эта фруктозобисфосфа-таза не ингибируется АМР, есть основание думать, что данный фермент специально предназначен для генерирования тепла. В летательной мышце медоносной пчелы в отличие от мышцы шмеля фруктозобис-фосфатазная активность почти отсутствует, и в соответствии с этим пчела не может [c.111]

Гликолиз. В результате этой последовательности реакций, протекающих в цитозоле, одна молекула глюкозы превращается в две молекулы пирувата. При этом образуются две молекулы АТР и две молекулы NADH. Для того чтобы реакции гликолиза продолжались непрерывно, необходимо регенерировать NAD" , который расходуется в реакции, катализируемой глицеральдегид-З-фосфат—дегидрогеназой. В анаэробных условиях, например в активно работающей скелетной мышце, это достигается восстановлением пирувата до лактата. В аэробных условиях регенерирование NAD" осуществляется по-иному-путем переноса электронов от NADH к О2 по цепи переносчиков. Гликолиз выполняет две основные функции расщепляет глюкозу с образованием АТР и поставляет углеродные скелеты молекул для биосинтетических реакций. Скорость превращения глюкозы в пируват регулируется в соответствии с этими двумя задачами. Важнейший регулируемый этап-фосфофруктокиназа, катализирующая решающую реакцию гликолиза. Высокая концентрация АТР ингибирует фосфофруктокиназу. Ингибирующее действие АТР усиливается в присутствии цитрата и подавляется АМР. Таким образом, скорость гликолиза определяется потребностью в АТР, о которой сигнализирует соотношение АТР/АМР, и потребностью в строительных блоках, о чем сигнализирует концентрация цитрата. [c.284]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология