Эффект Пастера, эффект Кребтри.

Эффект Пастера – это снижение потребления глюкозы и прекращение продукции молочной кислоты клеткой в присутствии кислорода. Биохимический механизм эффекта заключается в конкуренции за пируват между пируватдегидрогеназой, превращающей пируват в ацетил-S-KoA, и лактатдегидрогеназой, превращающей пируват в лактат.

У пируватдегидрогеназы сродство гораздо выше и в обычных аэробных условиях она окисляет большую часть пировиноградной кислоты. Как только поступление кислорода уменьшается (недостаток кровообращения, тромбоз и т.п.) происходит следующее:

- внутримитохондриальные процессы дыхания не идут и НАДН в дыхательной цепи не окисляется,

- моментально накапливающийся в митохондриях НАДН тормозит цикл трикарбоновых кислот.

- ацетил-S-KoA не входит в ЦТК и ингибирует ПВК-дегидрогеназу.

В этой ситуации пировиноградной кислоте не остается ничего иного как превращаться в молочную.

При наличии кислорода ингибирование ПВК-дегидрогеназы прекращается и она, обладая большим сродством к пирувату, выигрывает конкуренцию.

Эффект Кребтри. Эффект был назван в честь английского биохимика Герберта Грейса Кребтри. При избытке сахара в среде и присутствии О₂ процесс брожения увеличивается, то есть образуется больше этанола. Это обусловлено тем, что когда количество сахара становится слишком большим, дрожжи не успевают окислять его с помощью гликолиза, окислительного декарбоксилирования пирувата и ЦТК. Продукты и метаболиты двух последних процессов — NADH+Н⁺ и ацетил-КоА - начинают оказывать ингибирующее влияние на дыхание. Дыхательная цепь перенасыщается, поэтому дрожжи «пускают» весь избыток сахара по альтернативному метаболическому пути, работающему в анаэробном режиме. Это приводит к образованию этанола и ускорению процесса брожения.

Вовлечение других углеводов в гликолиз

Помимо глюкозы энергетически значимыми являются и другие моносахариды: фруктоза, галактоза и манноза с помощью разных ферментативных реакций включаются в гликолитический путь.

Фруктоза является основным источником энергии в диетах, богатых фруктами и сахарозой. Метаболизм фруктозы в мышцах требует одной дополнительной ферментативной реакции. Её катализирует фермент гексокиназа. Продукт этой реакции — фруктозо-6-фосфат напрямую включается в гликолиз.

В печени присутствует гомолог гексокиназы - глюкокиназа. Однако этот фермент фосфорилирует только глюкозу. Печень вовлекает фруктозу в гликолиз с помощью 7 дополнительных реакций, результатом которых является образование дигидроксиацетонфосфата, который изомеризуется с помощью триозофосфатизомеразы в глицеральдегид-3- фосфат. Последний, в свою очередь, также вовлекается в гликолиз.

Галактоза - моносахарид, входящий в состав молочного сахара (лактозы) и присутствующий в молочных продуктах. Галактоза включается в гликолиз с помощью 4 ферментативных реакций, в результате которых образуется глюкозо-6-фосфат.

Манноза - моносахарид, входящий в состав гликопротеинов и полисахаридов. Она вовлекается в гликолиз с помощью двух ферментативных реакций:

1) гексокиназа фосфорилирует маннозу до маннозо-6-фосфата.

2) Фосфоманнозоизомераза изомеризует маннозо-6-фосфат во фруктозо-6-фосфат, вовлекаемый в 3-ю реакцию гликолиза.

Регуляция скорости гликолитических реакций.

Поскольку основное значение гликолиза состоит в синтезе АТФ, его скорость должна коррелировать с затратами энергии в организме.

Большинство реакций гликолиза обратимы (они находятся в термодинамическом равновесии, их скорость очень высока, поэтому они едва ли могут ограничивать скорость гликолиза в целом), за исключением трёх, катализируемых гексокиназой (или глюкокиназой), фосфофруктокиназой и пируваткиназой. Регуляторные факторы, изменяющие скорость гликолиза, а значит и образование АТФ, направлены на необратимые реакции. Показателем потребления АТФ является накопление АДФ и АМФ. Даже небольшой расход АТФ ведёт к заметному увеличению АМФ. Отношение уровня АТФ к АДФ и АМФ характеризует энергетический статус клетки, а его составляющие служат аллостерическими регуляторами скорости как общего пути катаболизма (ОПК), так и гликолиза. Механизмы регуляции скорости гликолиза могут быть следующие: