Если отсчет начинать с глюкозы, то этап I гексозобисфосфатного пути включает в себя 10 последовательных стадий.
Первая стадия является общей для всех путей метаболизма глюкозы: она заключается в фосфорилировании глюкозы под действием гексокиназы (см. рис. 6-6, А).
Вторая стадия — обратимая изомеризация ГлбФ во фруктозо-6-фосфат, катализируемая фосфогексоизомеразой.
Третья стадия - повторное фосфо- рилирование гексозы с участием теперь уже фосфофруктокиназы (ФФК), в результате чего образуется фруктозо-1,6-бисфосфат (рис.
21, А).
Подобно гексокиназной, эта реакция необратима, но имеет обходной обратный путь. Его реализует фруктозобисфосфатаза (рис. 6-21, Б). Сходство усиливается и тем, что ФФК тоже обладает качествами регуляторного фермента. В обычных условиях ее У,™,, заметно выше, чем у гексокиназы (ГК), и тогда именно ГК является лимитирующим звеном ГБФ-пути (как доминирующего направления метаболизма глюкозы). Однако повышение концентрации
Рис. 6-21. Реакции, катализируемые фосфофруктокиназой (А) и фруктозобисфосфатазой (Б).
АТФ. особенно в сочетании с подъемом уровня цитрата, очень сильно тормозит фосфофрукто- кииазу, из-за чего именно к ней переходит роль лимитирующего звена ГБФ-пути. Напротив, распад АТФ ведет к накоплению АДФ, сопровождающемуся появлением АМФ, который вызывает активацию фосфофруктокиназы, и лимитирующая роль вновь возвращается к ГК.
На фруктозобисфосфатазу каждый из названных метаболитов оказывает прямо противоположное действие, благодаря чему резко возрастает эффективность ФФК как пункта вторичного контроля ГБФ-пути.
Происходящее на 3-й стадии повторное фосфорилирование еще сильнее дестабилизирует молекулу гексозы и тем самым облегчает ее последующую деградацию.
Четвертая стадия заключается в расщеплении фруктозо-1,6-бисфосфата ровно пополам, на две фосфотриозы (рис. 6-22, IV). Эту обратимую реакцию катализирует альдолаза фруктозобисфосфата. Возникающие продукты
дигидроксиацетоифосфат (ДГАФ) и 3-фосфо- глицеральдегид (ФГА) - изомерны друг другу.
Пятую стадию обеспечивает триозо- фосфатизомераза, которая ускоряет взаимопревращения образовавшихся фосфогриоз (рис. 6-22, V). В равновесном состоянии доля ФГА невелика (не более 5%). Однако, в дальнейшем процессе используется именно этот изомер. Поэтому фактически триозофосфати- зомераза обеспечивает достаточно быстрое восполнение ФГА по мере его убыли (т.е., катализирует реакцию, по существу, в одном направлении). Следовательно, не будет преувеличением считать, что 5-я стадия сводится к превращению всего ДГАФ в 3-фосфоглицер- альдегид и что совокупным итогом 4-й и 5-й стадий становится распад фруктозо-1,6- бисфосфата на две молекулы ФГА.
Перечисленные 5 стадий составляют начальную фазу цитоплазматического этапа ГБФ- пути. Смысл ее сводится к расходованию 2 молекул АТФ с тем, чтобы стабильная молекула гексозы распалась до ФГА, легче поддающегося дальнейшим превращениям, в том числе
Рис. 6-22. Обратимые реакции, катализируемые фруктозобисфосфат-альдолазой (IV) и триозофосфатизомеразой (V) [при атомах углерода в формулах фосфотриоз указаны те номера, которые они имели в составе фруктозо-1,6-бисфосфата].
окислительным. Блок этих превращений составляет вторую фазу этапа I.
Шестая стадия заключается в окислении карбонильной группы ФГА под действием дегидрогеназы фосфоглицералъдегида.
Обычно окисление альдегидной группы происходит путем присоединения молекулы воды с последующим отнятием 2 атомов водорода, вследствие чего карбонильная группа превращается в карбоксильную (см. рис. 5-1 и
9). Однако при окислении ФГА специфика НАД-зависимой дегидрогеназы обеспечивает возможность использования не воды, а фосфорной кислоты. В результате образуемая карбоксильная группа сразу же оказывается связанной с фосфатным остатком (рис. 6-23). Возникшая связь относится к числу кислотоангидридных, а потому является макроэргической. Тем не менее, эта реакция образования 1,3-бисфоо- фоглицериновой кислоты вполне обратима
Седьмая стадия представляет собой реакцию субстратного фосфорилирования. Осуществляемый фосфоглицераткиназой перенос фосфорильной группы на АДФ с появлением АТФ сопровождается превращением 1,3-бис- фосфоглицерата в 3-фосфоглицериновую кислоту (рис. 6-24, VII). Эта реакция обратима.
Восьмая стадия заключается в переносе фосфатной группы из положения 3 в положение 2, который осуществляет фосфоглще- ратмутаза (рис. 6-24, VIII).
Девятая стадия - дегидратация 2-фос- фоглицерата, образовавшегося на предыдущей стадии. Эту обратимую реакцию катализирует енолаза. В ее названии отражен факт превращения фосфорилированного производного гли- церата в такое же производное, но уже еноль- ной формы пирувата (рис. 6-25, IX). Довольно скромное событие - всего лишь потеря воды - приводит к серьезному перераспределению внутримолекулярной энергии, в результате которого возникает макроэргическая связь на фосфорильной группе продукта реакции, обозначаемого как фосфоенолпируват (ФЕП).
Десятая стадия является, как и следовало ожидать, реакцией субстратного фосфорилирования (рис. 6-25, X), второго после седьмой стадии. Осуществляет ее пируватки- наза. Производимый ею перенос фосфатной группы с молекулы ФЕП на АДФ (с образованием АТФ) приводит, однако, к освобождению не еиолпирувата, а его кето-изомера — ПВК.
Эта трансформация енолпирувата в гораздо более стабильный пируват делает пируватки- назную реакцию необратимой, энергетически подкрепляя ее.
Таким образом, если в первую фазу цитоплазматического этапа идет расходование энергии (в виде АТФ), то вторая фаза, напротив, сопровождается выработкой АТФ.
