ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гликолиз из "Химия жизни" Термином метаболизм обозначают всю совокупность процессов обмена веществ в клетке или организме. В клетках Л сивот-ных, бактерий и растений протекают почти одинаковые химические процессы. По этой причине изучение основных путей обмена веществ, т. е. реакций разложения, перестройки молекул и синтеза соединений, часто проводилось на бактериальных клетках, удобных с точки зрения экспериментальной техники. Все ферментные системы, с которыми мы познакомились в предыдущем разделе, действуют и в животных и в бактериальных клетках одинаковым образом, и нам теперь предстоит рассмотреть основные пути, по которым идет превращение веществ в биохимических машинах. [c.109] Молекулы глюкозы активируются посредством реакции с аденозинтрифосфорной кислотой (АТФ). В результате этой реакции АТФ теряет одну молекулу фосфорной кислоты и превращается в АДФ, а глюкоза, связывая молекулу фосфорной кислоты, переходит в глюкозофосфорную кислоту. В такой форме она более деятельна. Именно с этой формы и начинаются процессы превращения глюкозы. Эта же форма служит сырьем для превращения глюкозы в запасное питательное вещество — гликоген, накапливающийся в печени. [c.110] Дальнейшая переработка может протекать по двум направлениям, в зависимости от того, участвует или не участвует кислород в заключительных стадиях окисления глюкозы. Первые стадии обоих путей (аэробного и анаэробного) одинаковы, но заключительные имеют существенное различие. [c.110] Анаэробный распад углеводов интересен тем, что он составляет основу, с одной стороны, процессов брожения, с другой — химического превращения углеводов в мышцах. Когда глюкоза подвергается брожению под влиянием дрожжей, конечным продуктом является двуокись углерода и этиловый спирт, которые получаются из промежуточного продукта — пировиноградной кислоты. В мышцах же эта кислота превращается в молочную. Путь, ведущий от глюкозофосфорной кислоты к пировиноградной состоит из нескольких этапов (рис. 27). [c.110] На первом этапе глюкоза превращается в глюкозо-6-фосфат. [c.110] На третьем этапе на это вещество действует АТФ в присутствии фосфофруктокиназы. В молекулу углевода входит второй остаток фосфорной кислоты и получается фруктозо-1,6-дифосфат. [c.111] На четвертом этапе в действие вступает фермент альдолаза. Это фермент расщепления, и он глубоко изменяет структуру углевода. Цепочка из шести атомов углевода, характерная для гек-соз, разрывается на два звена, содержащих по три атома углерода,— получаются фосфорилированные глицериновый альдегид и диоксиацетон. [c.111] Замечательной чертой этого процесса является возникновение макроэргической связи, которая обозначается волнистой чертой. В этой связи сосредоточена энергия, которая выделяется в процессе окисления. [c.111] В действительности реакция еще более сложна и протекает при участии промежуточного производного глютатиона, но мы не будем останавливаться на этих деталях, так как хотим выделить только принципиально важные стадии. [c.111] Восьмой этап приводит к перенесению энергии на связи в АТФ енолофосфопировипоградная кислота отдает остаток фосфорной кислоты АДФ, получается АТФ, и в конечном счете пировиноградная кислота СНзСОСООН. [c.112] Пировиноградная кислота, являющаяся конечным продуктом рассмотренных превращений, в зависимости от условий ведет себя по-разному. В процессе аэробного дыхания она может превратиться в двуокись углерода и воду, а в условиях анаэробного дыхания переходит в этиловый спирт и двуокись углерода или в молочную кислоту. Водород, нужный для этого, имеется в надлежащем количестве в форме гидрированного кофермента НАДНг, который получается на пятом этапе. Таким образом, кофермент вновь переходит в свое первоначальное состояние, заканчивается его работа по переносу водорода. [c.112] Были проделаны специальные опыты с изолированными мышцами животных. Если мышца работает в атмосфере, лишенной кислорода, то обычно источником энергии является гликоген, превращающийся в глюкозу. Молочная кислота — продукт окисления глюкозы — остается в тканях, и очень скоро деятельность мышцы прекращается. В опытах с изолированными мышцами сокращение мышцы (ее работа) вызывалась действием электрического тока. В ответ на раздражение током она сокращалась. При значительном накоплении в клетках молочной кислоты мышца теряла способность отвечать на раздражения. [c.113] Если отравленную продуктом собственной жизнедеятельности мышцу перенести в атмосферу кислорода, то картина меняется. Начинаются два процесса окисление молочной кислоты, результатом которого являются дополнительное и очень существенное по масштабам выделение энергии, и синтез гликогена. Оказывается, что процессы постепенного превращения гликогена в глюкозу и затем в молочную кислоту во всех своих важнейших стадиях обратимы. Биохимическая машина может работать навыворот и из конечных продуктов опять создавать сырье. Некоторая часть молочной кислоты — конечного продукта гликогенолиза (разложение гликогена) вновь переходит в сырье — гликоген. [c.113] Поразительная гибкость биохимических механизмов позволяет мышцам легко приспосабливаться к разнообразным условиям, в которых может оказаться организм. [c.113] Таковы в общих чертах этапы превращений глюкозы. Глюкоза и вообще углеводы — основное топливо организма, и понятно, насколько важно бесперебойное функционирование всех химических механизмов, извлекающих энергию из молекулы глюкозы, и в какой мере благополучие организма зависит от правильного регулирования отдельных стадий гликолиза, цикла Кребса и дыхательной цепи. [c.113] Вернуться к основной статье