Превращение янтарной кислоты в фосфоенолпировиноградную (феп)
Поскольку в глиоксисоме отсутствуют ферменты, участвующие в превращении янтарной кислоты (сукцинатдегидрогеназа, фумаратгидратаза), то эта кислота не может подвергаться дальнейшим превращениям в глиоксилатном цикле. Из глиоксисом она поступает в митохондрию и включается в цикл трикарбоновых кислот, превращаясь сначала в фумаровую кислоту:
Фумаровая кислота в яблочную, а затем в щавелеуксусную кислоту (ЩУК):
Сопряжение глиоксилатного цикла с циклом трикарбоновых кислот приводит к интенсивному накоплению в растительной клетке оксалоацетата.
Последний здесь же в митохондриях восстанавливается в малат, который легко выходит из митохондрии в цитозоль клетки и вновь окисляется в оксалоацетат (переход оксалоацетата из митохондрии в цитозоль было рассмотрено ранее в разделе окисления жирных кислот с нечетным числом углеродных атомов).
Превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват (ФЕП) происходит в цитозоле клетки под действием фосфоенолпируваткарбоксилазы:
Превращение феп в глюкозу. Глюконеогенез
Образовавшийся фосфоенолпируват по пути глюконеогенеза превращается в глюкозу.
Глюконеогенез – это синтез глюкозы из неуглеводных продуктов, и большинство стадий этого процесса представляют собой обращение реакций гликолиза (см. рис. 2) на стадии превращения ФЕП → глюкоза только две реакции гликолиза необратимы, а на стадии ПВК → глюкоза – три реакции необратимы, поэтому в процессе глюконеогенеза на этих этапах используются другие ферменты.
Рисунок 10– Схема глюконеогенеза
В первой необратимой реакции (1) синтез ФЕП из пирувата осуществляется в несколько этапов. Первоначально пируват под влиянием пируваткарбоксилазы и при участии СО2и АТФ карбоксилируется с образованием оксалоацетата:
Затем оксалоацетат в результате декарбоксилирования и фосфорилирования под влиянием фермента фосфоенолпируваткарбоксилазы превращается в фосфоенолпируват. Донором фосфатного остатка в реакции служит гуанозинтрифосфат (ГТФ):
В процессе образования фосфоенолпирувата участвуют ферменты цитозоля и митохондрий. Пируваткарбоксилаза, которая катализирует реакцию
ПВК→оксалоацетат, является аллостерическим митохондриальным ферментом, поэтому образовавшийся оксалоацетат находится в митохондрии, последний, как было описано ранее, непроницаем для мембраны митохондрий. Поэтому здесь же, в митохондриях, оксалоацетат восстанавливается в малат, который легко выходит из митохондрий в цитозоль и вновь окисляется в оксалоацетат, который уже в цитозоле клетки превращается в фосфоенолпируват (ФЕП).
Фосфоенолпируват, образовавшийся из пирувата, в результате ряда обратимых реакций гликолиза (рис. 10), превращается во фруктозо-1,6-дифосфат. Далее идет вторая (2) фосфофруктокиназная реакция, которая необратима. Превращение фруктозо-1,6-дифосфата во фруктозо-6-фосфат катализируется специфической фосфатазой:
В последующей обратимой стадии биосинтеза глюкозы фруктозо-6-фосфат превращается в глюкозу-6-фосфат. Последний, в результате третьей (3) необратимой реакции, под влиянием фермента глюкозо-6-фосфатазы превращается в глюкозу:
3 Этап. Превращение глицерина в глюкозу.
Этот этап идет через образование глицерина в фосфодиоксиацетон (см. п. 1.2.2.), который под действием фермента триозофосфатизомиразы превращается в 3-фосфоглицериновый альдегид:
Далее при взаимодействии фосфодиоксиацетона и 3-фосфоглицеринового альдегида образуется фруктозо-1,6-дифосфат:
Фруктозо-1,6-дифосфат по пути глюконеогенеза (рис. 10) превращается в глюкозу:
Как видно из рисунка 8 связывающими соединениями в процессе синтеза углеводов из жиров служат: ацетил-КоА, фосфоенолпируват (ФЕП), фосфодиоксиацетон и 3-фосфоглицериновый альдегид.
Ацетил-КоА и глицерин – главные продукты распада липидов – служат исходными соединениями для биосинтеза глюкозы. Ацетил-КоА через глиоксилатный цикл и цикл Кребса переходит в ФЕП, а из нее – в глюкозу путем обращения реакций гликолиза (глюконеогенез). Превращение глицерина идет через фосфодиоксиацетон и последующей изомеризации в 3-фосфоглицериновый альдегид, а затем описанным выше способом до глюкозы. Из образовавшейся глюкозы могут синтезироваться различные олиго- полисахариды