233
Раздел 8.
Обмен углеводов
бления АТФ является накопление АДФ и АМФ.
Последний образуется в реак-
ции, катализируемой аденилаткиназой:
2АДФ
l
АМФ + АТФ.
Даже небольшой расход АТФ ведет к заметному увеличению АМФ.
Отношение уровня АТФ к АДФ и АМФ характеризует энергетический статус
клетки, а его составляющие служат аллостерическими регуляторами скорости
как общего пути катаболизма, так и гликолиза. На рис. 8.22 показана аллостери-
ческая регуляция скорости катаболизма глюкозы в скелетных мышцах.
Существенное значение для регуляции гликолиза имеет изменение актив-
ности фосфофруктокиназы,
потому что этот фермент, как упоминалось ранее,
катализирует наиболее медленную реакцию процесса.
Фосфофруктокиназа активируется АМФ, но ингибируется АТФ. АМФ, свя-
зываясь с аллостерическим центром фосфофруктокиназы, увеличивает срод-
ство фермента к фруктозо-6-фосфату и повышает скорость его фосфорилиро-
вания. Эффект АТФ на этот фермент — пример гомотропного аллостеризма,
поскольку АТФ может взаимодействовать
как с аллостерическим, так и с актив-
ным центром, в последнем случае как субстрат.
При физиологических значениях АТФ активный центр фосфофруктоки-
назы всегда насыщен субстратами (в том числе АТФ). Повышение уровня
АТФ относительно АДФ снижает скорость реакции, поскольку АТФ в этих
условиях действует как ингибитор: связывается с
аллостерическим центром
фермента, вызывает конформационные изменения и уменьшает сродство
к его субстратам.
Изменение активности фосфофруктокиназы способствует регуляции
скорости фосфорилирования глюкозы гексокиназой. Снижение активно-
сти фосфофруктокиназы при высоком уровне АТФ ведет к накоплению как
фруктозо-6-фосфата, так и глюкозо-6-фосфата, а последний ингибирует гек-
сокиназу. Гексокиназа во многих тканях (за
исключением печени и
E
-клеток
поджелудочной железы) ингибируется глюкозо-6-фосфатом.
При высоком уровне АТФ снижается скорость цикла лимонной кислоты
и дыхательной цепи. В этих условиях процесс гликолиза также замедляется.
Следует напомнить, что аллостерическая регуляция ферментов ОПК и дыха-
тельной цепи также связана с изменением концентрации таких ключевых про-
дуктов, как NADH, АТФ и некоторых метаболитов. Так, NADH, накапливаясь
в
том случае, если не успевает окислиться в дыхательной цепи, ингибирует не-
которые аллостерические ферменты цитратного цикла (см. раздел 7).
Физиологическая роль гликолиза в печени и жировой ткани несколько
иная, чем в других тканях. В печени и жировой ткани гликолиз в период пи-
щеварения функционирует в основном как источник субстратов для синтеза
жиров. Регуляция гликолиза в печени имеет свои
особенности и будет рас-
смотрена позже.