Биохимия клетки (энергетика)

Процессы мышечного сокраще­ния, передачи нервного импульса, синтеза белка и др. идут с затратами энергии. В клетках энергия исполь­зуется в виде АТФ. Освобождение энергии, заключенной в АТФ, осу­ществляется благодаря ферменту АТФ-азе, который имеется во всех местах клетки, где требуется энер­гия. По мере освобождения энергии образуются молекулы АДФ, Ф, Н⁺.

Ресинтез АТФ осуществляется в ос­новном за счет запаса КрФ. Когда КрФ отдает свою энергию для ресинтеза АТФ, то образуется Кр и Ф. Эти молекулы распространяются по цитоплазме и активизируют фер­ментативную активность, связан­ную с синтезом АТФ. Существуют два основных пути образования АТФ: анаэробный и аэробный.

Анаэробный путь, или глико­лиз, связан с ферментативными сис­темами, расположенными на мемб­ране саркоплазматического ретику­лума и в саркоплазме. При появле­нии рядом с этими ферментами Кр и Ф запускается цепь химических ре­акций, в ходе которых гликоген или глюкоза распадается до пирувата с образованием молекул АТФ. Моле­кулы АТФ тут же отдают свою энер­гию для ресинтеза КрФ, а АДФ и Ф вновь используются в гликолизе для образования новой молекулы АТФ. Пируват имеет две возможности для преобразования:

1) подойти к митохондриям, превратиться в Ацетил-коэнзим-А, подвергнуться окислительному фосфорилированию до образования углекислого газа, воды и молекул
АТФ. Этот метаболический путь - гликоген-пируват-митохондрия-уг­лекислый газ и вода - называют аэ­робным гликолизом;

2) с помощью фермента ЛДГ-М (лактат-дегидрогеназы мышечного
типа) пируват превращается в лактат. Этот метаболический путь - гликоген-пируват-лактат – называется анаэробным гликолизом и сопровождается образованием и накоплением ионов водорода.

Аэробный путь, или окисли­тельное фосфорилирование, связан с митохондриальной системой. При появлении рядом с митохондриями Кр и Ф с помощью митохондриаль­ной КФК-азы выполняется ресинтез КрФ за счет АТФ, образовавшейся в митохондрии. АДФ и Ф поступают обратно в митохондрию для образо­вания новой молекулы АТФ. Для синтеза АТФ имеется два метаболи­ческих пути:

1) аэробный гликолиз;

2) окисление липидов (жиров). Аэробные процессы связаны с

поглощением ионов водорода, а в медленных мышечных волокнах (MB сердца и диафрагмы) преобла­дает фермент ЛДГ-Н (лактат-дегидрогеназа сердечного типа), который более интенсивно превращает лак-тат в пируват. Поэтому при функци­онировании медленных мышечных волокон (ММВ) идет быстрое устранение лактата и ионов водорода.

Увеличение в MB лактата иН+ приводит к ингибированию окисле­ния жиров, а интенсивное окисле­ние жиров приводит к накоплению в клетке цитрата, а он угнетает фер­менты гликолиза.