Перенос фосфатной группы от 1,3-дифосфоглицерата на adp

В ходе данной реакции происходит перенос фосфатной группы от 1,3-дифосфоглицерата на ADP с образованием АТР и 3-фосфоглицерата. В роли катализатора реакции выступает фосфоглицераткиназа.

Последние две реакции носят название фосфорилирования на уровне субстрата. В результате суммирования этих реакций:

глицеральдегид-3-фосфат + Р_i + NAD⁺ ↔ 1,3-дифосфоглицерат + NADH + H⁺,

1,3-дифосфоглицерат + ADP ↔ 3-фосфоглицерат + АТР,

получим нетто выражение данного процесса:

глицеральдегид-3-фосфат + ADP + Р_i + NAD⁺ ↔ ↔ 3-фосфоглицерат + АТР + NADH + H⁺.

Подводя итог, следует отметить, что энергия, высвободившаяся при окислении альдегидной группы до карбоксильной, запасается благодаря сопряженному синтезу АТР из ADP и Р_i, а 1,3-дифосфоглицерат играет роль промежуточного продукта процесса.

Превращение 3-фосфоглицерата в 2-фосфоглицерат

Это обратимая реакция переноса фосфатной группы в пределах одной молекулы субстрата (из третьего положения во второе). Осуществляется ферментом фосфоглицератмутазой.

Дегидратация 2-фосфоглицерата

Обратимая реакция отщепления воды от 2-фосфоглицерата с образованием фосфоенолпирувата приводит к перераспределению энергии внутри данной молекулы, что обеспечивает формирование сверхмакроэргического соединения. Реакция катализируется енолазой. Проявление активности фермента зависит от присутствия ионов Mg²⁺ и фермент, что вполне логично, ингибируется фторид-ионами (F^–) в присутствии фосфата (образующийся фторфосфат связывает Mg²⁺).

Перенос фосфатной группы с фосфоенолпирувата на adp

Данная реакция представляет собой второй пример фосфорилирования на уровне субстрата, что приводит к образованию еще одной молекулы АТР. Одновременно образуется конечный продукт аэробного гликолиза – пируват, который впоследствии полностью расщепляется в цикле лимонной кислоты. Реакция катализируется пируваткиназой – регуляторным ферментом, зависящим от присутствия ионов К⁺, Mg²⁺ (либо Mn²⁺).

В условиях клетки данная реакция является необратимой. Необратимость реакции обусловлена образованием сначала енолпирувата, который затем переходит в кетопируват (равновесие в условиях клетки при pH 7.0 сильно смещено в сторону образования последнего).

Поэтому и вся реакция смещается в сторону образования пирувата и АТР.

Восстановление пирувата до лактата

Продукт этой обратимой реакции (направление определяется соотношением в клетке концентраций NADН и NAD⁺) – лактат – сам по себе не несет какой-либо существенной физиологической роли и является «тупиковым продуктом». Данный процесс происходит в анаэробных условиях при интенсификации гликолиза и, соответственно, повышении уровня NADН (см. вставку на рис. 9.2), который в этом случае не утилизируется в окислительном фосфорилировании. Таким образом, эта реакция служит для реокисления NADН до NAD⁺ и, тем самым, обеспечивает дальнейшее протекание гликолиза.

При возобновлении аэробных условий (дыхания) происходит обратный процесс перехода лактата в пируват, а окисление NADН до NAD⁺ осуществляется за счет молекулярного кислорода.

Реакция окисления NADН в NAD⁺ катализируется лактат-дегидрогеназой (ЛДГ). Данный фермент существует в виде 5 изоформ (ЛДГ₁ – ЛДГ₅), обнаруженных в различных тканях и отличающихся по K_m и V_max. Лактатдегидрогеназа является тетрамером, состоящим из двух типов субъединиц – Н и М. Изоферменты отличаются между собой различной комбинацией этих двух субъединиц. Например, изоформа Н₄ (ЛДГ₁ – из сердца) имеет низкую K_m для пирувата и способна ингибироваться им в значительной степени, а М₄ (ЛДГ₅ – из мышечной ткани) характеризуется более высокими K_m, каталитической активностью и не ингибируется пируватом.