Утворення глюкози з пірувату

Більшість стадій біосинтетичного шляху утворення глюкози із пірувату каталізується ферментами гліколітичного циклу, отже вони є оборотними реакціями гліколізу. Але в нормальному гліколітичному шляху є три необоротні стадії, які використати при перетворенні пірувату в глюкозу не можна. При біосинтезі глюкози процес проходить в обхід цих стадій.

Перша з них – перетворення пірувату в фосфоенолпіруват відбувається за рахунок кількох реакцій, що каталізуються як ферментами цитоплазми, так і ферментами мітохондрій. У цій послідовності перша реакція каталізується ферментом – мітохондріальною піруваткарбоксилазою за схемою:

Піруваткарбоксилаза є регуляторним ферментом, який повністю неактивний у відсутності ацетил-КоА. Оксалоацетат (щавелевооцтова кислота) потім відновлюється в мітохондріях у малат (яблучна кислота):

Потім малат дифундує з мітохондрій у цитоплазму, де він окислюється цитоплазматичною НАД-залежною малатдегідрогеназою з утворенням позамітохондріального оксалоацетату:

Під дією ферменту фосфоенолпіруваткарбоксилази із оксалоацетату (щавелевооцтова кислота) утворюється фосфоенолпіруват; донором фосфату в цій реакції є ГТФ:

На фосфорилювання однієї молекули пірувату використовується енергія двох макроергічних фосфатних зв'язків – АТФ і ГТФ

Фосфоенолпіруват далі легко перетворюється у фруктозо-1,6-дифосфат за рахунок оборотних реакцій гліколізу. Фруктозо-1,6-дифосфат у гліколітичному циклі утворюється за участю ферменту фосфофруктокінази, і ця реакція необоротна. Біосинтез глюкози проходить в обхід цієї реакції за допомогою ферменту фруктозодифосфатази (гексозодифосфатази), що каталізує гідроліз першої фосфатної групи.

На наступній (оборотній) стадії біосинтезу фруктозо-6-фосфат перетворюється у глюкозо-6-фосфат за участю ферменту фосфогексозоізомерази.

У більшості клітин глюкозо-6-фосфат використовується як попередник при біосинтезі запасних полі-, ди-і моносахаридів. Але в клітинах печінки, нирок, епітелії кишок хребетних глюкозо-6-фосфат може дефосфорилюватися глюкозо-6-фосфатазою з утворенням вільної глюкози. Гексокіназна реакція, яка приводить до утворення глюкозо-6-фосфату, є необоротною.

Сумарне рівняння утворення глюкози з пірувату має такий вигляд:

Отже, на утворення однієї молекули глюкози з пірувату використовується шість високоенергетичних фосфатних зв'язків і дві молекули НАД×Н₂ для відновлення.

2.Біосинтез дисахаридів – здійснюється за реакціями трансглікозування. При цьому процес перенесення глікозильного залишку на один моносахарид проходить з фосфорного ефіру другого моносахариду. Реакція каталізується глікозилтрансферазою.

Біосинтез дисахаридів відбувається за участю нуклеозиддифосфатсахарів. Так, у рослин сахароза утворюється за участю серії реплікацій:

Сумарне рівняння цього процесу таке:

Дисахарид лактоза утворюється з D-глюкози і УДФ-галактози під дією лактатсинтетазної системи. У свою чергу D-глікозильний залишок перетворюється у D-галактозильний через нуклеозиддифосфатгексози, утворення яких каталізується пірофосфорилазами. Перетворення D-глікозильного залишку в D-галактозильний відбувається шляхом ферментативної епімеризації УДФ-глюкози при четвертому вуглецевому атомі залишку глюкози. Каталізує цю реакцію фермент УДФ-глюкозоепімераза, який має НАД у своєму складі.

D-галактоза спочатку фосфорилюється за участю ферменту галактокінази з утворенням D-галактозо-1-фосфату:

Далі галактозо-1-фосфат перетворюється у УДФ-галактозу або за допомогою реакції, яку каталізує фермент гексозо-1 -фосфат- уридилтрансфераза:

або за допомогою ферменту УДФ-галактопірофосфорилази

Отже, у біосинтезі і перетворенні основної кількості вуглеводів беруть участь нуклеозиддифосфатсахари, що виконують коферментні функції.

Дата добавления: 2015-07-13