Регуляция гликолиза и других путей на «необратимых» стадиях реакции

Гексокиназная, фосфофруктокиназная и пируваткиназная стадии гликолиза (1, 3 и 10 ниже) являются единственными необратимыми этапами, а также этапами, на которых гликолиз регулируется.

гликолиз

Необходимо ли, чтобы регуляторный этап гликолиза был необратимым, и если да, то применимо ли это к метаболическим путям в целом?

Это вопрос домашнего задания? На чем основано ваше обобщение одного пути, а именно гликолиза? Что вы сделали, чтобы попытаться ответить на этот вопрос самостоятельно?
@ Дэвид, я перефразировал это - пожалуйста, не обращайте внимания на это обобщение. Я пытался найти объяснение в 7-м изд. Берга. Биохимия. В ней (и в «Биохимии Мэтьюза», из которой взяты лекции моего курса) утверждается, что реакции по существу необратимы в физиологических условиях, и продолжается объяснение контроля над ферментами этих реакций. На нашем курсе нам несколько раз говорили (без объяснений), что регуляция путей обычно происходит на необратимых этапах.
Это не вопрос домашнего задания; Я хочу знать, так ли это и почему, и если нет, то есть ли какие-то контрпримеры, которые некоторые из вас могут знать.
Ok. Я отвечу на ваш вопрос в выходные, если никто не вмешается первым. Слишком занят другими делами сегодня вечером.

Ответы (1)

Что касается гликолиза, то ответ прост. В некоторых клетках и тканях существует путь, работающий в противоположном направлении — глюконеогенез , — в котором «необратимые» этапы гликолиза фактически (и по необходимости) обращаются вспять другой ферментативной реакцией, в которой положение равновесия изменяется. в противоположном направлении.

Гликолиз и глюконеогенез

Очевидно, что если гликолиз метаболически уместен, то глюконеогенез неуместен. Единственный способ выключить, например, гликолиз и в то же время включить глюконеогенез — это регулировать активность различных ферментов на этих трех стадиях.

Таким образом, гликолиз представляет собой особый случай, когда многие реакции совпадают с другим путем, работающим в обратном направлении. Как насчет путей, в которых взаимопревращения происходят только в одном направлении? Классическими примерами являются пути биосинтеза, которые регулируются так называемым ингибированием «обратной связи» или «конечным продуктом» . Примером (для которого у меня есть своя схема) является синтез изолейцина из треонина в бактериях:

синтез иле

Когда концентрация изолейцина увеличивается до определенного количества (достаточного для нужд клетки), это ингибирует фермент треониндезаминазу, предотвращая расточительное превращение треонина в изолейцин.

Дело не в положении равновесия треониндезаминазной реакции (я еще не проверял), а в том, что это первый уникальный шаг на пути синтеза. Следовательно, регулирование этой стадии предотвращает ненужное удаление треонина таким образом, чтобы не допустить расточительного накопления промежуточных продуктов.

Мораль

Есть старая игра для вечеринок, в которой вы передаете ножницы своему соседу, говоря: «Я передаю тебе эти скрещенные ножницы» или «Я передаю тебе эти ножницы без скрещения». Затем посвященные сообщают вам, правильно ли вы выполнили операцию. Непосвященный игрок предполагает, что важно, скрещены ли ножницы . На самом деле, это зависит от того, скрещены ли ваши ноги . Остерегайтесь ложных ассоциаций.

Это полезная информация, но есть и другой аспект вопроса. Независимо от пути, я думаю, что термодинамика необратимой реакции делает ее хорошим кандидатом для регуляции в целом. Я полагаю, что это связано с тем, что реакция с большой разницей свободной энергии может «управлять» траекторией, а равновесная реакция — нет. Это рассматривается в Анализе метаболического контроля, см. en.wikipedia.org/wiki/Metabolic_control_analysis , хотя я не эксперт в этом...
После размышлений я намеренно избегал постановки вопроса о том, являются ли все этапы регуляции путей биосинтеза (например, теониндезаминаза, описанная выше) термодинамически необратимыми, отчасти потому, что я не знал, так ли это, а отчасти потому, что считаю это второстепенным по отношению к вопросу о где контролировать путь. Например, если бы во всех случаях первый совершенный шаг в путях биосинтеза был необратим, можно было бы заключить, что давление эволюции выбрало альтернативные химические процессы. Хороший вопрос, но на который я не могу ответить. Однако доказательства меня интересуют больше, чем теория.
@Roland Спасибо, это хороший способ взглянуть на это.
@David Это может быть отступление, но есть ли другие критерии, по которым следует регулировать шаги, кроме первых уникальных?
@idnap — не то, что я могу придумать, хотя другие могут. Я мог бы представить себе ситуацию, когда A ⇋ B → C ⇋ D и т. д., в которой регулируется B → C, а не A ⇋ B. Если реакция A ⇋ B не требует энергии или восстановительной способности (например, изомеризация) и равновесие был на полпути между двумя, не имело бы большого значения, если бы следующий шаг регулировался. Поскольку А уводилось в каком-то другом направлении, В превращалось обратно в А. Не могу придумать ни одного примера спонтанно.
@ Дэвид, я понимаю. Большое спасибо за вашу помощь
Регуляция гликолиза и других путей на «необратимых» стадиях реакции
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v