Как уже отмечалось, только 3 из 10 стадий цитоплазматического этапа ГБФ-пути являются необратимыми. При этом для двух из них (1-я и 3-я стадии) есть обходные обратные реакции, которые осуществляются легко и просто, будучи одноступенчатыми.
Гораздо сложнее преодолевается однонаправленность последней из необратимых стадий - 10-й, катализируемой пируваткиназой (см. рис. 6-25, X). Трудность заключается в том, что обратный процесс протекает в несколько стадий, а главное — требует вовлечения митохондрий. Начинается он с присоединения молекулы СО2 к пирувату. Оно осуществляется под действием пируваткарбоксилазы митохондрий и нуждается в АТФ (см. рис. 5-28). Продукт этой реакции — молекулу ЩУК - митохондриальная малатдегидрогеназа может восстанавливать до малата (см. рис. 5-24, стадия 8). Последний, в отличие от ЩУК, легко проникает через мембрану в цитозоль (благодаря наличию в ней дикарбоксилат-транслоказы). Здесь местная малатдегидрогеназа вновь преобразует его в
ЩУК, которая затем подвергается декарбокси- лированию с одновременным фосфорилирова- нием за счет ГТФ (что эквивалентно использованию АТФ). В этой обратимой реакции, катализируемой фосфоенолпируват-карбоксикина- зой, молекула ЩУК превращается в ФЕП (см. рис. 5-29). Значит, для образования ФЕП из пи- рувата нужны энергетические затраты, эквивалентные 2 молекулам АТФ.
Затем две молекулы ФЕП вступают в реакции, последовательность которых обратна стадиям I этапа ГБФ-пути. При этом в реакции, обратной 7-й стадии данного этапа (субстратное фосфорилирование), расходуется еще молекула АТФ - третья по счету.
Обращение 6-й стадии не нуждается в АТФ, но сопровождается использованием восстановительных эквивалентов молекулы НАД-Н2.
Итак, обращение всех 5 реакций второй фазы I этапа ГБФ-пути требует затраты 3 молекул АТФ и молекулы НАД-Н2 на каждую молекулу ФГА, регенерируемую из пирувата.
Последующее превращение 2 молекул ФГА в глюкозу протекает без энергетических затрат: все реакции начальной фазы этапа I либо обратимы, либо (1-я и 3-я стадии) «снабжены» обходным обратным путем, который реализуется простым гидролизом.
Следовательно, весь процесс гликонеоге- неза, начинающийся с двух молекул ПВК, сопровождается расходованием 6 молекул АТФ и
молекул НАД-Н2 (рис. 6-31).
Вспомним, что каждая молекула НАД'Н2 является потенциальным источником 2,5 молекул АТФ. Значит, полную энергетическую «стоимость» синтеза глюкозы из 2 молекул пирувата составляют не только 6 молекул АТФ, указанных в итоговом уравнении гликонеоге- неза (см. рис. 6-31), но еще и те 5 молекул АТФ, которые клетка могла бы получить при утилизации двух молекул НАДН2 в системе МтО. В общей сложности это составляет 11 молекул АТФ, т.е., на 4 больше, чем дает распад глюкозы до ПВК.
Несколько иначе обстоит дело при обращении гликолиза, т.е., ресинтезе глюкозы из двух молекул лактата, образовавшихся ранее при бескислородном распаде углеводов. В этом случае молекулы НАД*#2 возникают с самого начала, - при регенерации ПВК из лактата. Поэтому суммарное уравнение реакций обращения гликолиза (рис. 6-32) не содержит никоти- намидных молекул.
Сопоставление с валовым уравнением самого гликолиза (см. рис. 6-29) показывает, что синтез глюкозы из лактата, как и новообразование ее из ПВК неуглеводного происхождения, тоже требует на 4 молекулы АТФ больше, чем их образуется при распаде до лактата (или ПВК). Это ~ часть общего правила: при образовании простых органических молекул из более сложных возникает меньше АТФ, чем требуется в обратном (биосинтетическом) процессе.
