Биологическая химия

Патогенез, лечение и профилактика заболеваний

Регуляция общего пути катаболизма

Как мы видели, скорость дыхания и фосфорилирования в митохондриях зависит от концентрации АДФ и в конечном счете определяется скоростью расходования АТФ (дыхательный контроль). В свою очередь, скорость реакций общего пути катаболизма, поставляющего водород в митохондрии, зависит от скорости дыхания митохондрий и окислительного фосфорилирования.

Регуляция общего пути катаболизма
Общий путь катаболизма.

Один из механизмов этой зависимости уже отмечен выше — он связан с необходимостью регенерации НАД+, которая происходит в результате передачи водорода с НАДН в дыхательную цепь митохондрий.
Кроме того, важную роль в регуляции общего пути катаболизма в целом играет регуляция первого звена этого процесса — пируватдегидрогеназного комплекса. Комплекс может быть в двух состояниях — нефосфорилированном (активная форма) и фосфорилированном (неактивная форма). Протеинкиназа, фосфорилирую-щая комплекс, является одной из его субъединиц. Протеинфосфатаза, дефосфо-рилирующая комплекс, также связана с комплексом. На рис. 8.12 представлены наиболее существенные регуляторные связи пируватдегидрогеназного комплекса. Главное назначение этого механизма — поддерживать скорости образования пирувата и ацетил-КоА, соответствующие их расходованию. При этом пируват и аце-тил-КоА расходуются не только как источники энергии для синтеза АТФ в цитратном цикле, но и в анаболических процессах: при определенных состояниях организма и в определенных органах пируват используется для синтеза глюкозы и аминокислот, а ацетил-КоА — для синтеза жирных кислот (эти процессы подробнее рассматриваются в последующих двух главах). При мышечной работе повышается концентрация ионов Са2+ в саркоплазме; ионы Са2+ активируют фос-фатазу пируватдегидрогеназного комплекса, в результате фосфорилированный неактивный комплекс превращается в дефосфорилированный активный комплекс.
Избыток ацетил-КоА во всех клетках снижает скорость его синтеза путем стимуляции фосфорилирования ПДК, в результате чего он инактивируется.
Цитратный цикл регулируется по механизму отрицательной обратной связи, с участием аллостерических ферментов. НАДН ингибируют НАД-зависимые де-гидрогеназы цикла (рис. 8.13). При уменьшении расхода АТФ активность дыхательной цепи снижается (дыхательный контроль), концентарция НАДН в клетке повышается и ингибирование указанных на рис. 8.13 реакций приводит к снижению активности цитратного цикла в целом.

Ключевые слова: