Биологический каталог




Нейрохимия

Автор М.И.Прохорова, Н.Д.Ещенко, С.Ю.Туманова и др.

нии белков, могут окисляться после превращения их в различные компоненты ЦТК. Как известно, существует несколько путей ввода углеродных скелетов аминокислот в ЦТК (см. с. 49), причем относительная роль их в пополнении пула метаболитов ЦТК различна в разных тканях. Наиболее интенсивно метаболизм аминокислот протекает в пече-

54

ни, где эти соединения играют значительную роль в энергетическом обмене.

В энергетическом метаболизме нервной ткани особое место принадлежит аминокислотам глутаминовой группы. Более детально их роль и пути метаболизма рассматриваются в специальном разделе (гл. 7), здесь лишь уместно упомянуть, что для -головного мозга характерно высокое содержание аминокислот этой группы (табл. 13) и значительная активность ферментов их обмена в митохондриях.

Таблица 13

Среднее содержание аминокислот глутаминовой группы в головном мозгу и печени крыс (Rose, 1970; Miimada е. а., 1973)

Аминокислота В ЦСЛОЙ ТК'с ни, мкмоль г В обогащенных фракциях коры больших полушарий мозга, нмоль мг белка Мозг Печень Нейроны Нейроглия

Глутаминовая 7,3-9,5 1,5-1,7 14,13 + 2,08 23,01 +2,89

Глутамнн 3,8-4,7 1,8—2,3 6,94 ±1,38 4,79 + 0,60

Аспарагиновая -{-аспа- 4,5-5,8 0,4-0,7 6,03 ±1,46 6,33 + 0,76

рагин

ГАМ К 1,9-2,4 Следы 3,15+1,15 4,10 + 0,45

Активность аспартатаминотрансферазы (L-аспартат: 2-оксо-глутарат-аминотрансфераза, 2.6.1.1) в митохондриях мозга взрослых крыс составляет в среднем 30—35 мкмолей субстрата/мин в расчете на 1 г ткани, что в 7—10 раз превышает активность фермента в мозгу новорожденных животных, а также значительно выше, чем в митохондриях печени. Высокая активность трансаминаз и глутаматдегадрогеназы в митохондриях головного мозга указывает на возможность использования аминокислот данной группы в качестве дополнительного энергетического источника, что особенно важно при различных экстремальных состояниях.

Из других путей метаболизма аминокислот, которые играют определенную, хотя и небольшую роль в энергетическом мета-* болизме головного мозга, можно упомянуть превращение аспар-тата и аспарагина в оксалоацетат, а также аланина и серина в пируват. Очень невелико значение аминокислот как предшественников таких компонентов ЦТК, как сукцинил-КоА (изо-лейцин, метионин, валин) или фумарат (тирозин, фенил-аланин).

Суммируя приведенные данные, можно сделать заключение, что основным путем ввода окисляемых субстратов в ЦТК в головном мозгу служит образование ацетил-КоА в пируватдегид-рогеназной реакции. Дополнительным источником для пополнения пула метаболитов ЦТК могут быть аминокислоты глутами-

Таблица И

Содержание основных компонентов и активность ферментов ЦТК в головном мозгу и печени крыс (Ещенко, Путилина, 1973; Прохорова и др., 1975; Голубев, Ещенко, 1976; Ещенко, Прохорова, 1976)

Компоненты ЦТК Содержание, ммкмоль.г ткани 1 Ферменты ЦТК Активность ферментов в митохондриях, ммкмоль суб-страта/мг белка за 1 мин Мозг Печень Печень

Ацетил-КоА* + Оксалоацетат i Цитрат 1 11,9+0,9 7,49 ±0,35 4,0-5,0 9,01 ±0,40 Цитратсинтаза 8,2 + 0,3 М ±0,3

320±12 228 ±9 Аконитаза** 46,0 ±3,1 —

Изоцитрат 4 д-Кетоглутарат Сукцинат Фумарат 1 27,3 ±3,5 125±10 24,0 ±3,0 114±9 НАД-изоцитратдегидрогеназа НАДФ- изоцитратдегидрогеназа а-Кетоглутаратдегидрогеназа 28,3 + 2/2 19,6 ±1,5 58,9 ±3,7 5.6 + 0,4 32,0 ±2,4 64,5 ±4,9

791 ±26 804 + 24 Сукцинатдегидрогеназа 106,0+15,7 145,2 ±20,1

— — Фумараза — —

Малат Оксалоацетат 356 + 21 7,49 + 0,35 420 + 28 9,01+0,40 НАД-малатдегидрогеназа 407 ±35,5 385,0.t 40,2

* Содержание ацетил-КоА приведено по данным Rcytu ** Активность аконигалы - по данным PateJ, Ш74.

lolds, Blass, 1975 - в мозгу и по данным Gumaa, Mclean,

Grcenbaum, 1971 — и печени.

новой группы, в то время как кетоновые тела и свободные жирные кислоты интенсивно окисляются лишь мозгом растущих животных.

При рассмотрении особенностей регуляции ЦТК в головном мозгу прежде всего следует остановить внимание на тех его стадиях, которые протекают с наименьшей скоростью и могут служить точками контроля общей скорости потока метаболитов через цикл. В табл. 14 приведены полученные нами данные о средней величине активностей ферментов ЦТК и содержании его основных компонентов в головном мозгу и печени крыс. Видно, что к наиболее медленным этапам, которые могут лимитировать скорость потока субстратов через цикл, в головном мозгу, как и в других тканях, относятся реакции синтеза и окисления цитрата.

Цитратсинтазная реакция и регуляция ее скорости в головном мозгу

Реакция образования лимонной кислоты из ацетил-КоА и оксалоацетата привлекает особое внимание среди этапов ЦТК, поскольку она служит основным путем ввода в цикл окисляемых метаболитов, а активность цитратсинтазы, катализирующей ее, значительно ниже активности других ферментов ЦТК-Именно из-за этих обстоятельств цитратсинтазная реакция рассматривается многими исследователями как важный регуляторный этап, контролирующий скорость потока метаболитов через ЦТК.

Скорость необратимой в физиологических условиях реакции биосинтеза лимонной кислоты находится под контролем нескольких одновременно действующих факторов. В опытах с очищенными ферментативными препаратами найдено, что ЛХ.Ф является отрицательным аллостерическим модулятором цитратсинтазы. Эффект нуклеотида обусловлен повышением константы Михаэлиса фермента для ацетил-КоА. Субстраты реакции— ацетил-КоА и оксалоацетат — также участвуют в регуляции активности цитратсинтазы (цитрат-оксалоацетат-лиаза, ацетили-рующая КоА; 4.1.3.7). На основании сопоставления величин констант Михаэлиса, полученных на очищенных препаратах фермента и реально существующих в тканях животных концентраций этих метаболитов, Кребс пришел к выводу, что в условиях in vivo из этих двух регуляторных факторов основным является концентрация щавелевоуксусной„.^кислоты. Действительно, внутримитохондриальная концентрация оскалоацетата равна по расчетам (2,0—5,0)-10~7М, т. е. значительно ниже константы Михаэлиса цитратсинтазы ((1,6—4,0) • Ю-6 М). В то же время концентрация ацетил-КоА, составляющая в митохондриях (2,0—5,0)-10~5 М, гораздо выше соответствующей константы фермента (Ки = (1,4—1,6) • 10~7М). Следовательно,

57

в физиологических условиях накопление этого субстрата в митохондриях не может существенно влиять иа скорость биосинтеза лимонной кислоты.

Таким образом, in vivo скорость цитратсинтазной реакции контролируется главным образом двумя факторами: концентрацией отрицательного аллостерического эффектора фермента АТФ (точнее его относительной долей в общем пуле адениновых нуклеотидов внутри митохондрий) и концентрацией щавелевоуксусной кислоты. Как показали эксперименты с радиоактивными предшественниками и расчеты скоростей метаболических потоков на начальном этапе ЦТК, относительная регуля-торная роль этих факторов в функционально различных органах неодинакова.

Нами был проведен корреляционный а

страница 18
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Нейрохимия" (12.4Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(24.10.2019)