Гликолиз. Для этой группы гликогенозов характерны изменения ферментов мышечной ткани

Агликогенозы

Смешанные гликогенозы

Мышечные гликогенозы

Для этой группы гликогенозов характерны изменения ферментов мышечной ткани. Это приводит к нарушению энергообеспечения мышц при физической нагрузке, болям в мышцах, судорогам.

Гликогеноз V типа (болезнь Мак-Ардля) – отсутствие мышечной фосфорилазы. При тяжелой мышечной нагрузке возникают судороги, миоглобинурия, хотя легкая работа не вызывает каких-либо проблем.

Эти заболевания касаются и печени, и мышц, и других органов.

Гликогеноз II типа (болезнь Помпе) – поражаются все гликогенсодержащие клетки из-за отсутствия лизосомальной α‑1‑4‑глюкозидазы. Происходит накопление гликогена в лизосомах и в цитоплазме. Заболевание составляет почти 10% всех гликогенозов и является наиболее злокачественным. Больные умирают в грудном возрасте из‑за кардиомегалии и.тяжелой сердечной недостаточности.

Агликогенозы – состояния, связанные с отсутствием гликогена.

В качестве примера агликогеноза можно привести наследственный аутосомно-рецессивный дефицит гликоген-синтазы. Симптомами является резкая гипогликемия натощак, особенно утром, появляется рвота, судороги, потеря сознания. В результате гипогликемии наблюдается задержка психомоторного развития, умственная отсталость. Болезнь несмертельна при адекватном лечении (частое кормление), хотя и опасна.

Путь, по которому глюкоза окисляется до пировиноградной кислоты для получения энергии, называется гликолизом. В зависимости от дальнейшей судьбы пирувата различают аэробный и анаэробный гликолиз.

В аэробном процессе пировиноградная кислота превращается в ацетил-S-КоА и далее сгорает в реакциях тканевого дыхания до СОB₂B и НB₂BО.

В анаэробном процессе пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты (лактата), поэтому в микробиологии анаэробный гликолиз называют молочнокислым брожением. Лактат является метаболическим тупиком и далее ни во что не превращается, единственная возможность утилизовать лактат – это окислить его обратно в пируват.

Практически все клетки организма способны к анаэробному гликолизу. Для эритроцитов он является единственным источником энергии. Клетки скелетной мускулатуры за счет бескислородного расщепления глюкозы способны выполнять мощную, быструю, интенсивную работу, как, например, бег на короткие дистанции, напряжение в силовых видах спорта.

Анаэробный гликолиз локализуется в цитозоле и включает 2 этапа из 11 ферментативных реакций.

Первый этап – подготовительный, здесь происходит затрата энергии АТФ, активация глюкозы и образование из нее триозофосфатов.

Первая реакция гликолиза, строго говоря, к гликолизу не относится. Это гексокиназная реакция о которой ранее уже говорилось ("Метаболизм гликогена"). Ее роль сводится к превращению глюкозы в реакционно способное соединение за счет фосфорилирования 6‑го, не включенного в кольцо, атома углерода.

Для печени характерен изофермент гексокиназы – глюкокиназа. Низкое сродство этого фермента к глюкозе обеспечивает ее захват печенью только после приема пищи, когда создается высокая концентрация глюкозы в крови. При обычных концентрациях глюкозы в крови печень ее не потребляет и та достается другим тканям.

Вторая реакция – реакция изомеризации – необходима для выведения еще одного атома углерода из кольца для его последующего фосфорилирования. В ней образуется фруктозо-6-фосфат.

Третья реакция – фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с образованием почти симметричной молекулы фруктозо-1,6-дифосфата.

В четвертой реакции фруктозо1,6-дифосфат разрезается пополам с образование двух фосфорилированных триоз-изомеров, альдозы глицеральдегида (ГАФ) и кетозы диоксиацетона (ДАФ).

Пятая реакция подготовительного этапа – переход глицеральдегидфосфата и диоксиацетонфосфата друг в друга. Равновесие реакции сдвинуто в пользу диоксиацетонфосфата, его доля составляет 97%, доля глицеральдегидфосфата – 3%. Эта реакция, при всей ее простоте, является вершителем судьбы глюкозы:

· при нехватке энергии в клетке и активации окисления глюкозы диоксиацетонфосфат превращается в глицеральдегидфосфат, который далее окисляется на втором этапе гликолиза;

· при достаточном количестве АТФ, наоборот, глицеральдегидфосфат изомеризуется в диоксиацетонфосфат, и последний отправляется на синтез жиров (см "Синтез триацилглицеридов").

Второй этап гликолиза – это освобождение энергии, содержащейся в глицеральдегидфосфате, и запасание ее в форме АТФ.

Шестая реакция гликолиза – окисление глицеральдегидфосфата и присоединение к нему фосфорной кислоты приводит к образованию макроэргического соединения 1.3‑дифосфоглице­риновой кислоты.

В седьмой реакции энергия фосфоэфирной связи, заключенная в 1,3‑дифосфоглицерате тратится на образование АТФ. Реакция получила дополнительное название –реакция субстратного фосфорилирования, что уточняет источник энергии для получения макроэргической связи в АТФ (субстрат) в отличие от окислительного фосфорилирования (электрохимический градиент ионов водорода на мембране митохондрий).

Подобных реакций в клетке всего три – 1) указанная реакция, 2) пируваткиназная реакция, десятая реакция гликолиза (см ниже), 3) тиокиназная реакция цикла трикарбоновых кислот.

Восьмая реакция – синтезированный в предыдущей реакции 3‑фосфоглицерат изомеризуется в 2‑фосфоглицерат.

Девятая реакция – отрыв молекулы воды от 2‑фосфоглицериновой кислоты приводит к образованию еще одной макроэргической фосфоэфирной связи.

Еще одна реакция субстратного фосфорилирования – десятая реакция гликолиза – заключается в переносе макроэргического фосфата с фосфоенолпирувата на АДФ.

Последняя реакция, одиннадцатая, образование молочной кислоты из пирувата под действием лактатдегидрогеназы. Важно то, что эта реакция осуществляется только в анаэробных условиях. Эта реакция необходима клетке, так как НАДН, образующийся в 6-й реакции, в отсутствие кислорода не может поступать и окисляться в митохондриях.

При наличии кислорода пировиноградная кислота превращается в ацетил-S-КоА.