Расщепление фруктозо-1,6-дифосфата
Эта обратимая реакция расщепления фруктозо-1,6-дифосфата с образованием двух фосфотриоз: альдозы – глицеральдегид-3-фосфата и кетозы – дигидроксиацетонфосфата катализируется ферментом, называемым альдолазой.
Взаимопревращение фосфотриоз
Во вторую стадию гликолиза вступает только одна из образовавшихся фосфотриоз – глицеральдегид-3-фосфат. В свою очередь, вторая фосфотриоза - дигидроксиацетонфосфат способна обратимо изомеризоваться в глицеральдегид-3-фосфат под действием фосфотриозоизомеразы. Таким образом при расщеплении фруктозо-1,6-дифосфата под действием альдолазы образуются две молекулы глицеральдегид-3-фосфата.
Стадия запасания энергии в гликолизе
В результате последующих пяти реакций данной стадии гликолиза две молекулы глицеральдегид-3-фосфата превращаются в две молекулы пировиноградной кислоты (пирувата). Высвобождающаяся при этом энергия запасается в виде 4 молекул АТР.
Дополнительной реакцией данной стадии и всего гликолиза в целом является превращение в анаэробных условиях (в отсутствии кислорода) пирувата в молочную кислоту (L-лактат).
Рис. 9.2. Вторая (основная) стадия гликолиза
Окисление глицеральдегид-3-фосфата
Окисление глицеральдегид-3-фосфата в 1,3-дифосфоглицерат представляет собой обратимую реакцию окисления альдегидной группы фосфоальдозы с образованием смешанного ангидрида фосфорной и 3-фосфоглицериновой кислот – сверхмакроэргического фосфорилированного соединения способного отдать неорганический фосфат с образованием одной молекулы АТР. Данная реакция катализируется глицеральдегидфосфат-дегидрогеназой.
Роль акцептора водорода в этой реакции (гидрид-иона – :Н– ) играет кофермент NAD+, восстанавливающийся при этом до NADH. Пиридиновое кольцо NAD+ способно принимать на себя гидрид-ион от окисляемого субстрата (одновременно второй водород уходит в среду в виде протона Н+), переходя при этом в восстановленную форму. При необходимости NADH отдает его либо для восстановления другого соединения, либо участвует в дыхательной цепи для поддержания процессов окислительного фосфорилирования (синтеза АТР в митохондриях).
Глицеральдегидфосфат-дегидрогеназа состоит из 4 субъединиц, каждая из которых содержит по четыре SH-группы, принадлежащие остаткам цистеина. Ключевую роль в работе данного фермента играет SH-группа цистеина, находящегося в активном центре. Фермент необратимо ингибируется йодацетатом – JCH2COOH.
Основные этапы процесса окисления глицеральдегид-3-фосфата в 1,3‑дифосфоглицерат приведены на ниже следующей схеме (рис. 9.3):
Рис. 9.3. Описание реакций субстратного фосфорилирования
Как следует из рис. 9.3, сначала происходит связывание SH-группы фермента с атомом углерода альдегидной группы субстрата. Процесс окисления, связанный с переносом гидрид-иона от субстрата на NAD+ и Н+ в среду, сопровождается образованием высокоэнергетического ковалентного ацилферментного комплекса. Процесс высвобождения энергии при окислении субстрата (эта энергия запасена в тиоэфирной связи) сопряжен с образованием высокоэнергетического ацилфосфата - 1,3-дифосфоглицерата, который впоследствие отдает фосфорильную группу на ADP с образованием АТР.