Question

1. Наведіть схему гліколізу: а) аеробного ь) анаеробного Вкажіть регуляторні ферменти, їхні активатори та інгібітори, енергетичний вихід. 2. Наведіть схему пентозофосфатного циклу. Вкажіть регуляторні ферменти, їхні активатори та інгібітори. Біологічне значення циклу

Answer 1

Ответ:Глюконеогенез – це процес синтезу глюкози з невуглеводних субстратів. Такими попередниками глюкози є лактат, піруват, більшість амі­нокислот, гліцерин, проміжні продукти циклу лимонної кислоти. Відбувається глюконеогенез у печінці й, невеликою мірою, в кірковій речовині нирок. Завдяки цьому процесу підтримується концентрація глюкози в крові після того, як вичерпаються запаси глікогену при вуглеводному чи повному голодуванні. Надзвичайно важливе значення глюконеогенезу для організму тварин і людини зумовлюється тим, що мозок має дуже малі запаси глікогену і глюкоза крові служить основним джерелом енергії для нього. При зменшенні концентрації глюкози в крові нижче певної критичної межі порушується функціонування мозку і може настати смерть. Механізм глюконеогенезу також забезпечує видалення з крові таких продуктів тканинного метаболізму, як лактат і гліцерин.У клітинах печінки здійснюється координована регуляція гліколізу і глюконеогенезу відповідно до фізіологічних потреб усього організму. Система контролю включає субстрати і проміжні продукти процесів, регуляторні ферменти та їх ефектори, гормони. Підкреслимо, що регуляторними ферментами глюконеогенезу і гліколізу є ті, що каталізують незворотні реакції і не беруть участі у протилежному процесі. ­Наприклад, піруваткарбоксилаза (активатор – ацетил-КоА) і фруктозодифосфатаза ­(активатор – цитрат, інгібітори – АМФ і фруктозо-2,6-дифосфат). На рис. показані регуляторні пункти гліколізу і глюконеогенезу та контрольні чинники.

Деякі ефектори одночасно впливають на активність регуляторних ферментів в обох процесах. Так, ацетил-КоА служить активатором піруваткарбоксилази і інгібітором піруваткінази. Крім того, ацетил-КоА є інгібітором піруватдегідрогеназного комплексу і, сповільнюючи розпад пірувату до ацетил-КоА, сприяє переходу пірувату в глюкозу. АМФ інгібує фруктозо-дифосфатазу і разом з тим активує відповідний фермент гліколізу – фосфофруктокіназу. Навпаки, цитрат – активатор фосфатази й інгібітор кінази..Глюконеогенез стимулюється не тільки активаторами піруваткарбоксилази і фруктозодифосфатази, а й інгібіторами регуляторних ферментів гліколізу (АТФ, аланін, жирні кислоти). Таким чином, коли в клітині є достатня концентрація палива для циклу лимонної кислоти (ацетил-КоА, оксалоацетату, цитрату, жирних кислот, аланіну) чи висока концентрація АТФ і низькі –АДФ та АМФ, посилюється біосинтез глюкози і гальмується гліколіз. У протилежній ситуації стимулюється гліколіз і гальмується глюконеогенез.. На глюконеогенез впливають такі гормони, як глюкагон й інсулін підшлункової залози та глюкокортикоїди кори надниркових залоз. При голодуванні глюкагон посилює розпад жирів у жировій тканині. Жирні кислоти надходять у печінку, де розпадаються до ацетил-КоА. Швидкість окиснення ацетил-КоА в циклі лимонної кислоти відстає від швидкості його утворення, і підвищений рівень ацетил-КоА в клітині активує піруваткарбоксилазу. В результаті посилюється глюконеогенез.

Важливим субстратом глюконеогенезу є молочна кислота, яка накопичується в організмі під час інтенсивної м'язової роботи внаслідок анаеробного розпаду глікогену. У період відновлення після напруженої роботи молочна кислота переноситься кров'ю з м'язів до печінки, де під дією лактатдегідрогенази окиснюється до пірувату. Частина останнього використовується для глюконеогенезу, а частина розпадається аеробним шляхом, забезпечуючи процес глюконеогенезу АТФ. Глюкоза потрапляє назад у скелетні м'язи і застосовується для відновлення запасу глікогену. Поєднання процесу анаеробного гліколізу в скелетних м'язах і глюконеогенезу в печінці називається циклом Корі.

Молочна кислота утворюється постійно в еритроцитах, мозковій частині нирок, сітківці ока, а в печінці й корі нирок переходить у глюкозу, яка повинна знову надходити в названі клітини і використовуватись. Таким чином, ця кислота, на відміну від глюкогенних амінокислот, не служить попередником для глюкози крові, що могла б використовуватись у мозку і нервах при голодуванні. Метою глюкозо-аланіновогоцікла також є прибирання пірувату, але, крім цього вирішується ще одна важлива задача - прибирання зайвого азоту з м'язи. При м'язовій роботі і в спокої в міоцену розпадаються білки і утворені амінокислоти рансамініруются з a-кетоглутаратом. Отриманий глутамат взаємодіє з пируватом. Утворений аланин є транспортною формою і пірувату і азоту з м'язи в печінку. У гепатоците йде зворотна реакція трансаминирования, аминогруппа передається на синтез сечовини, піруват використовується для синтезу глюкозиГлюкоза, утворена в печінці з лактату або аланіну, повертається назад в м'язи, відновлюючи під час відпочинку запаси глікогена.Кроме м'язової роботи, глюкозо-аланіновий цикл активується під час голодування, коли м'язові білки розпадаються і багато амінокислоти використовуються як джерело енергії, а їх азот необхідно доставити в печінку.

Объяснение: вротакде

Answer 2

Glycolysis Scheme:

Glycolysis is a metabolic pathway that occurs in the cytoplasm of cells and is the first step in both aerobic and anaerobic respiration. It involves the breakdown of glucose into two molecules of pyruvate, along with the production of ATP and NADH. Here is a simplified scheme of glycolysis:

1. Step 1: Glucose phosphorylation - Glucose is phosphorylated by the enzyme hexokinase, using ATP as a phosphate donor, to form glucose-6-phosphate. - This step is irreversible and serves to trap glucose inside the cell. - Regulatory enzyme: Hexokinase - Activator: Glucose - Inhibitor: Glucose-6-phosphate - Energy output: None

2. Step 2: Isomerization - Glucose-6-phosphate is converted to fructose-6-phosphate by the enzyme phosphoglucose isomerase. - Regulatory enzyme: Phosphoglucose isomerase - Activator: None - Inhibitor: None - Energy output: None

3. Step 3: Phosphorylation - Fructose-6-phosphate is phosphorylated by the enzyme phosphofructokinase-1 (PFK-1), using ATP, to form fructose-1,6-bisphosphate. - This step is the committed step of glycolysis and is highly regulated. - Regulatory enzyme: Phosphofructokinase-1 (PFK-1) - Activator: AMP, fructose-2,6-bisphosphate - Inhibitor: ATP, citrate - Energy output: None

4. Step 4: Cleavage - Fructose-1,6-bisphosphate is cleaved into two three-carbon molecules: dihydroxyacetone phosphate (DHAP) and glyceraldehyde-3-phosphate (G3P). - Regulatory enzyme: None - Activator: None - Inhibitor: None - Energy output: None

5. Step 5: Isomerization - DHAP is converted to G3P by the enzyme triose phosphate isomerase. - Regulatory enzyme: Triose phosphate isomerase - Activator: None - Inhibitor: None - Energy output: None

6. Step 6: Oxidation and ATP production - G3P is oxidized by the enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH), producing NADH and 1,3-bisphosphoglycerate. - Regulatory enzyme: Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) - Activator: NAD+ - Inhibitor: NADH - Energy output: 2 ATP (substrate-level phosphorylation)

7. Step 7: ATP production - 1,3-bisphosphoglycerate is converted to 3-phosphoglycerate by the enzyme phosphoglycerate kinase, producing ATP through substrate-level phosphorylation. - Regulatory enzyme: Phosphoglycerate kinase - Activator: None - Inhibitor: None - Energy output: 2 ATP (substrate-level phosphorylation)

8. Step 8: Isomerization - 3-phosphoglycerate is converted to 2-phosphoglycerate by the enzyme phosphoglycerate mutase. - Regulatory enzyme: Phosphoglycerate mutase - Activator: None - Inhibitor: None - Energy output: None

9. Step 9: Dehydration - 2-phosphoglycerate is dehydrated by the enzyme enolase, forming phosphoenolpyruvate (PEP). - Regulatory enzyme: Enolase - Activator: None - Inhibitor: None - Energy output: None

10. Step 10: ATP production - PEP is converted to pyruvate by the enzyme pyruvate kinase, producing ATP through substrate-level phosphorylation. - Regulatory enzyme: Pyruvate kinase - Activator: Fructose-1,6-bisphosphate - Inhibitor: ATP, alanine - Energy output: 2 ATP (substrate-level phosphorylation)

Overall, glycolysis produces a net gain of 2 ATP molecules through substrate-level phosphorylation and 2 NADH molecules, which can be used to generate additional ATP through oxidative phosphorylation in the mitochondria [[1]].

Pentose Phosphate Pathway Scheme:

The pentose phosphate pathway (PPP), also known as the hexose monophosphate shunt, is an alternative metabolic pathway that runs parallel to glycolysis. It serves to generate NADPH and ribose-5-phosphate, which are important for biosynthetic processes. Here is a simplified scheme of the pentose phosphate pathway:

1. Oxidative Phase - Glucose-6-phosphate is oxidized by the enzyme glucose-6-phosphate dehydrogenase, producing NADPH and 6-phosphoglucono-δ-lactone. - Regulatory enzyme: Glucose-6-phosphate dehydrogenase - Activator: NADP+ - Inhibitor: NADPH - Energy output: None

2. Hydrolysis - 6-phosphoglucono-δ-lactone is hydrolyzed by the enzyme lactonase, forming 6-phosphogluconate. - Regulatory enzyme: Lactonase - Activator: None - Inhibitor: None - Energy output: None

3. Decarboxylation - 6-phosphogluconate is decarboxylated by the enzyme 6-phosphogluconate dehydrogenase, producing ribulose-5-phosphate and NADPH. - Regulatory enzyme: 6-phosphogluconate dehydrogenase - Activator: None - Inhibitor: None - Energy output: None

The non-oxidative phase of the pentose phosphate pathway involves a series of reversible reactions that interconvert various sugar phosphates, allowing for the production of ribose-5-phosphate and the recycling of intermediates back into glycolysis.

Biological Significance of the Pentose Phosphate Pathway:

The pentose phosphate pathway has several important biological functions:

1. NADPH production: The pathway generates NADPH, which is essential for reductive biosynthesis reactions, such as fatty acid and cholesterol synthesis, and for maintaining cellular redox balance. 2. Ribose-5-phosphate production: The pathway produces ribose-5-phosphate, a precursor for the synthesis of nucleotides (DNA, RNA) and coenzymes (NAD+, FAD). 3. Detoxification: The pentose phosphate pathway plays a role in detoxifying reactive oxygen species (ROS) by generating reducing equivalents in the form of NADPH, which can be used to regenerate glutathione, an important antioxidant. 4. Regulation of glycolysis: The pentose phosphate pathway can provide intermediates that feed back into glycolysis, allowing for the regulation of glucose metabolism.

Overall, the pentose phosphate pathway is an important metabolic pathway that provides cells with the necessary reducing power and carbon skeletons for various biosynthetic processes [[2]].

I hope this information helps! Let me know if you have any further questions.