Регуляция углеводного обмена.
Уровни регуляции:
1) Нервная регуляция. Осуществляется на уровне всего организма.
2) Гормональная. Осуществляется тоже на уровне всего организма.
Поэтому эти два уровня называют нейрогуморальной регуляцией.
3) Метаболическая регуляции. Она на уровне клетке. Ее еще называют саморегуляция. То есть клетка сама может регулировать процессы, которые в ней протекают.
Метаболическая регуляция.
Осуществляется по принципу обратной связи.
При изменении концентрации метаболитов. Метаболиты присоединяются в аллостерический центр регуляторных ферментов, изменяют их конформацию, и в результате меняют их активность.
Активность может повысится или снизиться. Обратная связь может быть отрицательной и положительной.
Если метаболита стала много, и он ингибирует фермент, то это будет отрицательная обратная связь. Но есть метаболиты, которые будут активировать ферменты, тогда это будет положительная обратная связь.
Метаболическая регуляция на примере аэробного окисления глюкозы.
Аэробное окисление глюкозы- это окисление в присутствии кислорода.
В аэробном окислении глюкозы выделяют 4 этапа:
1) Гликолитический. Глюкоза превращается в ПВК.
2) Окислительное декарбоксилирвание ПВК. С образованием ацетил коэнзимом А.
3) ЦТК. Образуется оксалоацетат.
4) Дыхательная цепь.
Регуляция (схема).
Рисуем 4 этапа.
Первый этап. Гликолитический. Первое глюкоза превращаться в глюкоза-6-фосфат.Первая реакция-это реакция активации, и в результате мы получаем глюкоза-6- фосфат, которая является активной формой глюкозы. Фруктоза-1,6-дифосфат ее регулирует фосфофруткокиназа. Так же ругуляторами являются гексокиназа, пируваткиназа. Эти 3 фермента выделены на первом этапе, так как они являются регуляторными.
Второй этап. Окислительное декарбоксилирование ПВК. Пируват ДГ, является регуляторным ферментом.
Третий этап. ЦТК. Здесь регуляторами будут цитратсинтаза, альфа-кетоглютарат ДГ. На самом деле здесь почти все ДГ будут регуляторными. Это регуляторные ферменты.
Регуляция аэробного окисления глюкозы идет на 1,2,3 этапе. То есть практически на всех этапах. То есть 4 тоже как вследствие отрегулируется.
1) От концентрации АТФ (метаболит) зависит скорость аэробного окисления глюкозы.
В первом этапе АТФ для фосфофруктокиназы является отрицательным аллостерическим эффектором. Так как он соединяется в аллостерическом центре.
Во втором этапе является отрицательным аллостерическим эффектором для пируват ДГ.
В третьем этапе является отрицательным аллостерическим эффектором цитратсинтазы.
АТФ начнет выступать в качестве отрицательного эффектора, когда его концентрация будет большая. Концентрация АТФ зависит от активности клетки. Клетка или активная, или нет. Или клетка работает или нет. Любая клетка не только мышечная, и нервная и печени и тд. В состояние покоя клетка АТФ использовать не будет, поэтом концентрация АТФ начинает расти, и тогда АТФ станет отрицательном аллостерическим эффектором.
То есть все это происходит в состоянии покоя.
При этом АТФ не влияет на гексокиназу. Так как глюкоза-6-фосфат используется не только в аэробном окислении глюкозы. Так как глюкоза-6- фосфат – это активная форма. Она может пойти по другим путям. Например: пластическая (пентозфосфатный цикл), гликогеногинез (синтез гликогена). Если клетке энергия не нужна, она может эту глюкозу использовать пластически (пентозофосфатный цикл) или запасти в виде гликогена. А если мы эту реакцию заингибируем, то эти пути тоже станут не возможны, и мы не сформируем запасы глюкозы.
Если клетка начнет работать (то есть клетка в активном состоянии). АТФ используется и превращается в АМФ, поэтому увеличивается концентрация АМФ и она является положительным аллостерическим эффектором для тех же самых ферментов.
(на схеме с другой стороны слева клетка в активном состоянии, АМФ оказывает положительный аллостерический фермент на ферменты). Ко всем кроме гексокиназы.
Это первое и самое главное от чего зависит скорость окисления глюкозы. Концентрации АМФ и АТФ. Но есть еще метаболиты, которые регулируют скорость этого процесса.
2) Это из отрицательных эффекторов восстановленный НАД и иногда ФАД. Они будут накаливаться восстановленные в состоянии покоя и будут ингибировать пируват ДГ, цитратсинтазу и альфа-кетоглутарат ДГ. То есть на втором и третьем этапе.
Окисленный НАД будет являться положительным эффектором. То есть активирует пируват ДГ, цитратсинтазу и альфа-кетоглутарат ДГ. То есть на втором и третьем этапе.
3) Свои собственные продукты. Гексокиназа будет ингибироваться свои продуктом глюкоза-6-фосфат. Пируват ДГ ингибуруеться ацетил коэнзимом А. Цитратсинтаза будет ингибироваться цитратом, а также сукценил коэнзим А.
4) Для фосфофруктокиназы у нее есть два вещества, которые способны ее активировать. В первую очередь активируется своим субстратом- фруктоза-6-фосфатом. Таких пример немного, когда субстрат выступает в качестве аллостерического активатора.
Мы говорили про продукты, они ингибируют, а активируют субстраты.
(все киназы работают с Mg, но то не метаболит поэтому нам не подходит)
Но есть особое вещество, которое способно активировать еще это фермент фруктоза-2,6-дифосфат. Но на самом деле там можно больше добавить по регуляцию. Но это основное по регуляции аэробного окисления глюкозы. И основные метаболиты, которые влияют на этот процесс.