Биологическое окисление
- это совокупность реакций окисления, протекающих во всех живых клетках. Оно
проходит 3 способами:
1.отщепление атомов Н+
2.присоединение кислорода
3.перенос электронов
Тканевое дыхание -
это разновидность биологического окисления. В процессе тканевого дыхания в
организме вырабатывается АТФ.
Расщепление органических
веществ в организме проходит в 3 стадии:
1 и 2 стадия – это
специфические пути превращения органических веществ, Ш стадия -–общая,
объдиняет все пути превращения органических веществ. В ней образуется
наибольшее количество энергии.
С позиций термодинамики
метаболизм
представляет собой совокупность процессов, в которой реакции, потребляющие
энергию из внешней среды (эндэргонические), сопрягаются с энергодающими
(экзэргоническими) реакциями, что позволяет живым существам оказывать
постоянное сопротивление нарастанию энтропии.
Выяснение биохимических механизмов, приводящих к генерации различных форм
биологической энергии, является предметом биоэнергетики.
Источником энергии служат реакции, в ходе которых соединения, содержащие атомы углерода в
высо-ковосстановленном состоянии, подвергаются окислению
, а специальные дыхательные переносчики присоединяют протоны и электроны
(восстанавливаются) и в таком виде транспортируют атомы водорода к дыхательной
цепи.
Биологические
виды энергии.
Энергетические превращения в живой клетке подразделяют на две
группы: локализованные в мембранах
и протекающие в цитоплазме.
В каждом случае для «оплаты» энергетических затрат используется своя «валюта»:
в мембране это
ΔμН+ или ΔμNa+, а в цитоплазме – АТФ, креатинфосфат и
другие макроэргические соединения. Непосредственным источником АТФ являются процессы
субстратного и окислительного
фосфорилирования. Процессы субстратного фосфорилирования
наблюдаются при гликолизе
и на одной из стадий цикла трикарбоновых
кислот (реакция сукцинил-КоА —> сукцинат). Генерация
ΔμН+ и ΔμNa , используемых для окислительного фосфорилирования,
осуществляется в процессе транспорта электронов в дыхательной
цепи энергосопрягающих мембран.Энергия разности потенциалов на сопрягающих мембранах может обратимо
превращаться в энергию АТФ.
Эти процессы катализируются Н+-АТФ-синтазой в мембранах, генерирующих
протонный потенциал, или Na+-АТФ-синтазой (Na+-АТФазой) в «натриевых мембранах»
алкалофиль-ных бактерий, поддерживающих ΔμNa+ [Скулачев В.П., 1989]. Cвет или энергия субстратов дыхания утилизируется ферментами
фотосинтетической или дыхательной редокс-цепи (у галобактерий –
бактериородопси-ном). Генерируемый потенциал используется для совершения полезной
работы, в частности для образования АТФ. Будучи
макроэргическим соединением, АТФ выполнняет функцию
аккумулирования биологической энергии и ее последующего использования для
выполнения клеточных функций. «Макроэргичность» АТФ объясняется рядом
особенностей его молекулы.
Это прежде всего высокая плотность зарядов, сконцентрированная в «хвосте» молекулы, обеспечивающая
легкость диссоциации
терминального фосфата при водном гидролизе. Продукты этого гидролиза представляют
собой АДФ
и неорганический
фосфат и далее – АМФ и неорганический фосфат. Это
обеспечивает высокую величину свободной энергии гидролиза терминального
фосфата АТФ
в водной среде.
Тканевое
дыхание и биологическое окисление. Распад органических соединений в живых тканях, сопровождающийся
потреблением молекулярного кислорода
и приводящий к выделению углекислого
газа и воды
и образованию биологических видов энергии, называется тканевым дыханием.
Тканевое дыхание
представляют как конечный этап пути превращений моносахаров (в основном
глюкозы) до указанных конечных продуктов, в который на разных стадиях
включаются другие сахара
и их производные, а также промежуточные продукты распада липидов (жирные кислоты), белков (аминокислоты) и
нуклеиновых оснований. Итоговая реакция тканевого дыхания будет выглядеть
следующим образом:
С6Н12О6 + 6O2
= 6СO2+ 6Н2O + 2780 кДж/моль. (1)
Впервые
сущность дыхания
объяснил А.-Л. Лавуазье (1743-1794), обративший внимание на сходство между горением органических веществ вне организма и дыханием животных.
Постепенно становились ясными принципиальные различия между этими двумя
процессами: в организме
окисление протекает при
относительно низкой температуре
в присутствии воды,
и его скорость регулируется обменом веществ. В
настоящее время биологическое окисление определяется как совокупность реакций окисления субстратов в живых клетках, основная функция
которых - энергетическое обеспечение метаболизма. В развитие
концепций биологического окисления
в XX в. важнейший вклад внесли А.Н. Бах, О. Варбург, Г. Крепс, В.А.
Энгель-гардт, В.И. Палладин, В.А. Белицер, С.Е. Северин, В.П. Скулачев.
Потребление кислорода тканями зависит от
интенсивности реакций тканевого дыхания. Наибольшей
скоростью тканевого дыхания
характеризуются почки, мозг, печень, наименьшей – кожа, мышечная ткань (в покое). Уравнение
(2) описывает суммарный результат многоступенчатого процесса, приводящего к
образованию молочной
кислоты и протекающего без участия кислорода:
С6Н12Об =
2С3Н6О3 + 65 кДж/моль. (2)
Этот путь
отражает, по-видимому, энергетическое обеспечение простейших форм жизни,
функционировавших в бескислородных условиях. Современные анаэробные микроорганизмы
(осуществляющие молочнокислое, спиртовое и уксуснокислое брожение) получают для
жизнедеятельности энергию, производимую в процессе гликолиза или его
модификаций.
Использование
клетками кислорода открывает
возможности для более полного окисления субстратов. В аэробных
условиях продукты бескислородного окисления становятся субстратами цикла трикарбоновых кислот
(см. главу 10), в ходе которого образуются восстановленные дыхательные
переносчики НАДФН, НАДН и флавиновые
коферменты. Способность НАД+ и НАДФ+ играть роль промежуточного
переносчика водорода
связана с наличием в их структуре амида никотиновой кислоты. При
взаимодействии этих кофакторов с атомами
водорода имеет место
обратимое гидрирование
(присоединение атомов
водорода). При
этом в молекулу
НАД+ (НАДФ+) включаются 2 электрона
и один протон,
а второй протон
остается в среде.
Во флавиновых
коферментах (ФАД или ФМН),
активной частью молекул
которых является изоаллоксазиновое кольцо, в результате восстановления чаще всего
наблюдается присоединение 2 протонов и 2 электронов одновременно.Восстановленные формы этих кофакторов
способны транспортировать водород
и электроны
к дыхательной цепи митохондрий
или иных энергосопрягающих мембран.
Дыхательная цепь - это совокупность ферментов и
неферментных компонентов, которые принимают участие в окислении НАДН2
и ФАДН2 и переносе протонов и электронов на кислород.
В состав дыхательной цепи
входит НАДН –дегидрогеназа, флавинсодержащие дегидрогеназы, убихинон, цитохромы
(цитохромоксидаза), железосерусодержащие белки.
НАДН – ДГ берет участие в
окислении НАДН2 .
Убихинон – липофильное вещество, которое
свободно плавает в мембране (коэнзим Q). Транспорт электронов и протонов
проходит путем передачи двух протонов и двух электронов. Цитохромы находятся в
митохондриях. В составе дыхательной цепи можна выделить 4 полиферментных
комплекса. В транспорте берут участие железосерусодержащие белки (Fе S Б).
1 система - НАДН
–убихиноноксидоредуктаза
П система –
сукцинатубихиноноксидоредуктаза
Ш система –
убихинолцитохром-С-оксидоредуктаза
1У система – цитохром-С:
кислородоксидоредуктаза
В начале цепи энергия
протонов и электронов самая большая, а потом по мере транспорта их через
различные вещества, она разсеивается и в конце цепи энергия маленькая.
В норме процесс дыхания
всегда сопряжен с процессом фосфорилирования, т.е. процессом образования АТФ.
Есть вещества, которые
могут угнетать процесс дыхания, они называются ингибиторами. По каждой
оксидоредуктазе есть свои ингибиторы. Ими могут быть: ротенон, антимицин,
цианиды, чадный газ.
Есть вещества, которые
разъединяют процессы окисления и фосфорилирования, они называются
разъединителями этих процессов. Ними могут быть физические факторы (холод),
химические вещества. Используя ингибиторы, установлено, что в дыхательной цепи
есть 3 точки фосфорилирования. Если субстрат окисления НАДН2 , то
выделяется 3 молекулы АТФ, если субстрат сукцинат – то выделяется 2 молекулы
АТФ. Точка фосфорилирования – это часть дыхательной цепи, в которой выделяется
достаточно энергии, которая может быть использована для энергии АТФ.
Сопряжения дыхания
и фосфорилирования осуществляется пространственно и энергетически.
Пространственно – это все ферменты дыхания и фосфорилирования находятся во
внутренней мембране митохондрий. Через внутреннюю: мембрану с помощью
транслоказ в матрикс переносятся вещества, которые служат субстратом окисления
для дыхательной цепи. Окисление осуществляется только тогда, когда происходит
фосфорилирование. Этот процесс контролируется количеством АДФ и АТФ.
В природе есть 2
способа фосфорилирования:
1)
субстратное
2)
окислительное
Субстратное имеет место 2
раза в гликолизе и один раз в ЦТК. При нем субстрат окисляется, отщепляется е и
протоны и на их месте возникает макроэргическая связь.
Углеводы – это многоатомные альдегидо – и
кетоноспирты.
Они делятся на :
1.
Полисахариды
Гомополисахариды:
клетчатка, крохмал, гликоген.
Гетерополисахариды:
гепарин, гиалуроновая к-та, хондроитинсерная кислота.
1.
Олигосахариды, это в
основном дисахариды : мальтоза, лактоза, сахароза
2.
Моносахариды
Пентозы: глюкоза,
галактоза, фруктоза
Гексозы: рибоза,
дезоксирибоза
Биологическая роль
углеводов:
1.
Энергетическая роль
(60-80 %) резервные полисахариды: крахмал, гликоген – депо углеводов в
клетке, они распадаются до глюкозы – источник энергии.
2.
Структурная функция:
кислые гетерополисахариды являются структурным межклеточным веществом,
выполняющим роль биологического цемента (гиалуроновая кислота).
3.
Защитная роль: выполняют
гиалуроновая, хондроитинсерная кислоты. Они входят в состав биологического
смазочного вещества, защищающего поверхность клетки.
4.
Углеводы есть
субстратами для образования аминокислот и жиров.
5.
Кофакторная функция.
Гепарин – кофактор ферментов. При соединении с белком они образуют активный
белок – полисахаридный комплекс.
Суточная потребность –
450-550 г в углеводах
Легкоусвояемость
углеводов не более 100 г.
Углеводы нельзя заменить
другими веществами потому что:
1.Если употреблять меньше
100 г углеводов, то может возникнуть кетоз, так как будут усиленно окисляться
жиры.
2.Кроме того жиры и белки
окисляются на углеводном фоне. Нервная система использует углеводы как
энергетический материал.
3.Углеводы окисляются
даже в анаэробных условиях. Чаще всего мы употребляет крахмал (мучные изделия,
крупяные, картошка и др.) гликоген (мясо), сахарозу (сахар), лактозу (молочные
продукты), реже моносахариды (мед, фрукты, соки, овощи).
Пищеварение
углеводов:
Ротовая полость. Здесь
частично расщепляется крохмал и гликоген под действием амилазы. Амилаза
активируется NaCI (ионами С1-).
Конечными продуктами
пищеварения есть декстрины, частично мальтоза.
Мальтоза под действием
мальтазы расщепляется до глюкозы.
Желудок – отсутствуют
ферменты, которые переваривают углеводы. Действие a-амилазы слюны в желудке прекращается
так как рН среды (рН 1,5-2,5) резко кислое, а оптимальное рН для действия
амилазы слабощелочное 8,2-8,5.
12 – перстная кишка.
Сок поджелудочной железы
и кишечный сок.
амилаза
Крохмал
−> декстрины ® мальтоза
мальтаза
Мальтоза
−> 2 молекулы глюкозы.
сахараза
Сахароза
−> глюкоза + фруктоза
лактаза
Лактоза
−> глюкоза + галактоза
В основном пищеварение
происходит в полости кишечника. Но частично существует и пристеночное
пищеварение (мембранное) которое происходит в гликокаликсе энтероцитов так
расщепляются мальтоза, сахароза, лактоза.
Переваривание
клетчатки
У людей нет ферментов,
которые расщепляют клетчатку, они есть у микроорганизмов. Поэтому она
расщепляется в толстом кишечнике ферментом b-амилазой микроорганизмов.
Биологическая роль
клетчатки
1.
Стимулирует секрецию и
перистальтику кишечника.
2.
Формирует кал.
3.
Служит субстратом для
синтеза витаминов (В6 , В10 , К и др.).
4.
Поглощает токсические
вещества (своеобразный энтеросорбент).
Если в пище нет достаточно
клетчатки, могут возникать запоры, геморой. Если употреблять много клетчатки,
будет метеоризм, боли в животе, поносы.
Углеводы в кишечнике
расщепляются до моносахаридов (глюкозы, галактозы, фруктозы), которые
всасываются в кровь вторичным активным транспортом.
Судьба всосавшихся
моносахаридов
Свыше 90% всосавшихся
моносахаридов (главным образом глюкозы) через капиляры ворсинок попадает в
кровеносную систему и с током крови через воротную вену доставляется в
печень. Остальное количество моносахаридов попадает через лимфатическую систему
в венозную.
В печени значительная
часть глюкозы превращается в гликоген.
В крови глюкоза
содержится 3,5-5,5 ммоль/л. Анализ крови нужно делать натощак, в состоянии
физического и психического покоя. Если не учитывать эти факторы, то содержание
глюкозы в крови будет выше – гипергликемия, а после физической тяжелой
работы – ниже гипогликемия.
Регулятором уровня
глюкозы в крови является печень.
При повышенном содержании
глюкозы в крови происходит синтез гликогена (гликогеногенез). При
пониженном содержании глюкозы в крови происходит распад гликогена (гликогенолиз).
Если запас гликогена
печени исчерпывается, то глюкоза образуется из аминокислот или других веществ –
жиров (гликонеогенез).
Проникновение глюкозы в
клетки стимулирует инсулин.
Расщепление гликогена
стимулируют гормоны адреналин и глюкагон.
Расщепление гликогена
Происходит 2-мя путями:
1. Гидролитический с
помощью g -амилазы, происходит постепенное отщепление крайних молекул глюкозы.
2.Фосфоролитический. Под влиянием
адреналина и глюкагона с помощью посредников (аденилатциклазы, ц-АМФ,
протеинкиназы) фосфорилаз В (неактивная) превращается в фосфорилазу А
(активную).
Синтез и расщепление
гликогена диктуется потребностями клетки и уровнем глюкозы в крови.
Благодаря способности к
отложению гликогена (главным образом в печени и мышцах и в меньшей
степени в других органах и тканях создаются условия для накопления в норме
некоторого резерва углеводов. При повышении энергозатрат в организме в
результате возбуждения ЦНС обычно происходит усиление распада гликогена. Кроме
адреналина и глюкагона распад гликогена активируют тироксин, тиреотропный
гормон гипофиза.
Постоянство концентрации
глюкозы в крови является результатом одновременного протекания двух процессов:
поступления глюкозы в кровь из печени и потребления её из крови тканями, где
она используется в первую очередь как энергетический материал. В тканях
существуют два основных пути распада глюкозы:
1)
анаэробный (при
отсутствии кислорода)
2)
аэробный (для
осуществления которого необходим кислород)
ГЛИКОЛИЗ – сложный ферментативный процесс
последовательных превращений глюкозы, протекающий в тканях человека и животных
без потребления кислорода. Конечным продуктом гликолиза является молочная
кислота. В процессе гликолиза образуется АТФ.
Процесс может начинаться
и с гликогена, тогда он называется гликогенолизом. Другие гексозы (галактоза,
фруктоза, сахароза) сначала превращаются в глюкозу, которая затем подвергается
гликолизу.
Итак, гликолиз – не только
главный путь утилизации глюкозы
в клетках, но и
уникальный путь, поскольку он может использовать кислород, если последний
доступен (аэробные условия), но может протекать и в отсутствие кислорода (анаэробные
условия).
Анаэробный
распад включает те же реакции специфического пути распада глюкозы до пирувата,
но с последующим превращением пирувата в лактат (то есть термины анаэробный распад
и анаэробный гликолиз совпадают). Последовательность реакций гликолиза
приведена на рисунке:
В гликолизе
можно выделить три основных этапа. На первом этапе превращениям подвергаются
гексозы, на втором - триозы, на третьем - карбоновые кислоты. Характеристика
гликолиза: Характеристика гликолиза:большинство реакций обратимо, за
исключением трех (реакций 1, 3, 10); все метаболиты находятся в
фосфорилированной форме; источником фосфатной группы в реакциях
фосфорилирования являются АТР (реакции 1, 3) или неорганический фосфат (реакция
6); регенерация NAD+, являющаяся необходимым условием протекания гликолиза,
происходит при аэробном гликолизе посредством дыхательной цепи. В этом случае
водород транспортируется в митохондрии с помощью челночного механизма при
участии переносчиков. Это происходит потому, что мембрана митоходрий
непроницаема для протонов. При анаэробном гликолизе регенерации NAD+
осуществляется независимо от дыхательной цепи. В этом случае акцептором
водорода от NADH является пируват, который восстанавливается в лактат;
образование АТР при гликолизе может идти двумя путями: либо субстратным
фосфорилированием, когда для фосфорилирования ADP используется энергия
макроэргической связи субстрата (реакции 7, 9), либо путем окислительного
фосфорилирования ADP, сопряженного с дыхательной цепью (реакция 6).
Значение
анаэробного гликолиза
Анаэробный и
аэробный гликолиз энергетически неравноценны. Образование двух моль лактата из
глюкозы сопровождается синтезом всего двух моль АТР , потому что NADH, полученный
при окислении глицероальдегидфосфата, не используется дыхательной цепью, а
акцептируется пируватом. Анаэробный гликолиз, несмотря на небольшой
энергетический эффект, является основным источником энергии для скелетных мышц
в начальном периоде интенсивной работы, то есть в условиях, когда снабжение
кислородом ограничено. Кроме того, зрелые эритроциты извлекают энергию за счет
анаэробного окисления глюкозы, потому что не имеют митохондрий.
Анаэробный гликолиз – сложный
ферментативный процесс распада глюкозы, протекающий в тканях человека и животных
без потребления кислорода.
Конечным продуктом гликолиза
является молочная
кислота. В процессе гликолиза образуется АТФ.
В анаэробных
условиях гликолиз
– единственный процесс в животном организме, поставляющий
энергию. Именно благодаря гликолизу
организм человека и
животных определенный период может осуществлять ряд физиологических функций в
условиях недостаточности кислорода.
В тех случаях, когда гликолиз
протекает в присутствии кислорода,
говорят об аэробном гликолизе
.
Последовательность
реакций анаэробного гликолиза,
так же как и их промежуточные продукты, хорошо изучена. Процесс гликолиза катализируется
одиннадцатью ферментами,
большинство из которых выделено в гомогенном, клисталлическом или
высокоочищенном виде и свойства которых достаточно известны. Заметим, что гликолиз протекает в
гиало-плазме (цитозоле) клетки.
Первой ферментативной реакцией гликолиза является
фосфорили-рование, т.е. перенос остатка ортофосфата на глюкозу за счет АТФ. Реакция
катализируется ферментом
гексокиназой. Образование
глюкозо-6-фосфата в гексокиназной реакции сопровождается освобождением
значительного количества свободной энергии системы и может считаться
практически необратимым процессом. Наиболее важным свойством гексокиназы является ее
ингибирование глюкозо-6-фосфатом, т.е. последний служит одновременно и
продуктом реакции, и аллостерическим ингибитором. Фермент гексокиназа способен
катализировать фосфорилирование
не только D-глюкозы, но и других гексоз, в частности
D-фруктозы, D-маннозы и т.д. В печени, кроме гексокиназы, существует фермент глюкокиназа,
который катализирует фосфорилирование
только D-глюкозы. В мышечной ткани этот фермент отсутствует.
Второй
реакцией гликолиза
является превращение глюкозо-6-фос-фата под действием фермента
глюкозо-6-фосфат-изомеразы во фруктозо-6-фосфат.Эта реакция протекает легко в
обоих направлениях, и для нее не требуется каких-либо кофакторов.
Третья
реакция катализируется ферментом
фосфофруктокиназой; образовавшийся фруктозо-6-фосфат вновь фосфорилируется за
счет второй молекулы
АТФ. Данная реакция
аналогично гексокиназной практически необратима, протекает в присутствии ионов магния и является наиболее
медленно текущей реакцией гликолиза.
Фактически эта реакция определяет скорость гликолиза в целом.
Фосфофруктокиназа относится к числу аллостерических ферментов. Она
ингибируется АТФ
и стимулируется АМФ
. При значительных величинах отношения АТФ/АМФ активность
фосфофруктокиназы угнетается и гликолиз замедляется.
Напротив, при снижении этого коэффициента интенсивность гликолиза повышается. Так,
в неработающей мышце активность
фосфофруктокиназы низкая, а концентрация
АТФ относительно высокая.
Во время работы мышцы происходит интенсивное потребление АТФ и активность
фосфофруктокиназы повышается, что приводит к усилению процесса гликолиза. Четвертую
реакцию гликолиза
катализирует фермент
альдолаза. Под влиянием
этого фермента
фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на две фосфотриозы. Эта реакция обратима. В
зависимости от температуры
равновесие устанавливается на различном уровне. При повышении температуры реакция
сдвигается в сторону большего образования триозофосфатов
(дигидро-ксиацетонфосфата и глицеральдегид-3-фосфата).
Пятая реакция
– это реакция изомеризации
триозофосфатов. Катализируется ферментом
триозофосфатизомеразой. Равновесие данной изомеразной реакции сдвинуто в сторону
дигид-роксиацетонфосфата: 95% дигидроксиацетонфосфата и около 5%
глице-ральдегид-3-фосфата. В последующие реакции гликолиза может
непосредственно включаться только один из двух образующихся триозофосфатов, а
именно глицеральдегид-3-фосфат. Вследствие этого по мере потребления в ходе
дальнейших превращений альдегидной формы фосфотриозы ди-гидроксиацетонфосфат
превращается в глицеральдегид-3-фосфат.
Образованием
глицеральдегид-3-фосфата как бы завершается первая стадия гликолиза. Вторая стадия –
наиболее сложная и важная. Она включает окислительно-восстановительную реакцию
(реакция гликолитической оксидоредукции), сопряженную с субстратным фосфорилированием, в
процессе которого образуется АТФ.
В результате
шестой реакции глицеральдегид-3-фосфат в присутствии фермента глицеральдегидфосфатдегидрогеназы,
кофермента НАД и неорганического фосфата
подвергается своеобразному окислению с образованием
1,3-бисфосфоглицериновой кислоты и восстановленной формы НАД (НАДН). Эта
реакция блокируется йод- или бромацетатом, протекает в несколько
этапов.1,3-Бисфосфоглицерат представляет собой высокоэнергетическое соединение
(макроэргическая связь условно обозначена знаком «тильда» ~). Механизм действия
глицеральдегидфосфатдегидрогеназы
сводится к следующему: в присутствии неорганического фосфата
НАД+ выступает как акцептор водорода,
отщепляющегося от глицеральдегид-3-фосфата. В процессе образования НАДН
глицеральдегид-3-фосфат связывается с молекулой фермента за счет SH-групп
последнего. Образовавшаяся связь богата энергией, но она непрочная и
расщепляется под влиянием неорганического
фосфата, при этом образуется 1,3-бисфосфоглицериновая кислота.
Седьмая
реакция катализируется фосфоглицераткиназой,
при этом происходит передача богатого энергией фосфатного остатка (фосфатной
группы в положении 1) на АДФ
с образованием АТФ
и 3-фосфогли-цериновой кислоты (3-фосфоглицерат).
Таким
образом, благодаря действию двух ферментов
(глицеральде-гидфосфатдегидрогеназы и фосфоглицераткиназы) энергия,
высвобождающаяся при окислении
альдегидной группы глицеральдегид-3-фосфата до карбоксильной группы, запасается
в форме энергии АТФ.
В отличие от окислительного
фосфорилирования образование АТФ из
высокоэнергетических соединений называется субстратным фосфорилированием.
Восьмая
реакция сопровождается внутримолекулярным переносом оставшейся фосфатной
группы, и 3-фосфоглицериновая кислота превращается в 2-фосфоглицериновую
кислоту (2-фосфоглицерат).Реакция легкообратима, протекает в присутствии ионов Mg2+.
Кофактором фермента
является также 2,3-бисфосфоглицериновая кислота аналогично тому, как в
фосфоглюкомутазной реакции роль кофактора выполняет глюкозо-1,6-бисфосфат.
Девятая
реакция катализируется ферментом
енолазой, при этом 2-фосфоглицериновая кислота в результате отщепления молекулы воды переходит в
фосфоенолпировиноградную кислоту (фосфоенолпируват), а фосфатная связь в
положении 2 становится высокоэргической:
Енолаза
активируется двухвалентными катионами
Mg2+или Мn2+ и ингибируется фторидом.
Десятая
реакция характеризуется разрывом высокоэргической связи и переносом фосфатного
остатка от фосфоенолпирувата на АДФ (субстратное
фосфорилирование). Катализируется ферментом пируваткиназой:
Для действия пируваткиназы необходимы ионы Mg2+, а также
одновалентные катионы
щелочных металлов (К+ или
др.). Внутри клетки
реакция является практически необратимой.
В результате
одиннадцатой реакции происходит восстановление пировиноградной кислоты и
образуется молочная
кислота. Реакция протекает при участии фермента
лактатдегидрогеназы и кофермента
НАДН, образовавшегося в шестой реакции.