— химическая энергия, освобождаемая в процессе катаболизма, запасается
путем фосфорилирования АДФ с образованием АТФ;
— энергия АТФ затем используется за счет расщепления макроэргических
связей АТФ в ходе эндергонических реакций синтеза и других процессов, требующих затрат энергии, например активного транспорта (рис. 5.2).
Регуляция метаболизма. Общие аспекты
Регулирующей способностью обладают:
1.Ферменты одной из начальных стадий необратимой цепи превращений.
2.Ферменты находящиеся в точках разветвления биохимических путей.
3.Ферменты катализирующие самые медленные (лимитирующие) стадии метаболического пути.
Активность ферментов в этих ключевых точках определяет скорость метаболизма и может регулироваться в основном тремя способами.
Аллостерическая регуляция ключевых ферментов позволяет получить немедленный ответ клетки на изменения условий среды, выражающиеся в изменении
концентрации промежуточных продуктов или коферментов. Например, увеличение потребности клетки в АТФ приводит к повышению скорости гликолиза в мышечных клетках.
|
|
Скорость катаболизма глюкозы обратно пропорциональна энергетическому
запасу клетки вследствие противоположности влияния АДФ + АМФ или АТФ
на регуляторные ферменты гликолиза. Аллостерическая регуляция ферментов
является основным способом регуляции метаболических путей.
Отрицательная обратная связь. В простейших саморегулирующихся системах увеличение концентрации конечного продукта подавляет его синтез на ранних стадиях.
Положительная обратная связь наблюдается, когда метаболит-предшественник активирует стадию, контролирующую его дальнейшее превращение, например, переход в запасные вещества. Вещество запасается только тогда, когда его количество превосходит потребности метаболического пути.
Ковалентная модификация ключевых ферментов может осуществляться под влиянием внеклеточных воздействий (гормонов) и приводить как к активации, так и к ингибированию ферментов. В этом случае метаболизм клетки изменяется таким образом, чтобы соответствовать в большей мере потребностям организма, чем потребностям самой клетки. Ковалентная модификация обычно осуществляется путем фосфорилирования — дефосфорилирования.
Фосфорилирование катализируют протеинкиназы. Соответствующие им фосфатазы дефосфорилируют фермент и, следовательно, отменяют результаты фосфорилирования. Количество фосфорилированных форм фермента зависит от соотношения активностей киназы и фосфатазы.
Индукция или репрессия синтеза ферментов приводит к изменению количества ферментов и, значит, скорости метаболизма. Подобным способом обеспечиваются долговременные, адаптивные изменения метаболизма. Индукция и репрессия синтеза ферментов могут происходить в клетках в результате влияния на них некоторых гормонов.