Рис. 13-8. Аналогия, поясняющая энергетические аспекты катаболизма и анаболизма на примере скатывающегося с горы валуна. Катаболизм можно сравнить со спуском с горы, так как он сопровождается потерей свободной энергии. Особенно много энергии теряется на крутых, почти отвесных участках пути (обозначены стрелками). Анаболизм напоминает подъем в гору; он требует затраты свободной энергии, которая может поступать лишь небольшими, строго определенными порциями. Трактор, например, смог бы втащить валун обратно на вершину горы только при условии, что он пройдет другим, более пологим путем, минуя крутые участки, на преодоление которых потребовалось бы слишком много энергии.
Если бы для расщепления и для биосинтеза использовался один и тот же путь, т. е. имело бы место простое обращение последовательности реакций, то, например, торможение катаболического пути вследствие ингибирования одного из его ферментов неизбежно влекло бы за собой также и замедление соответствующего биосинтетического пути. Для того чтобы синтез и распад какого-либо соединения могли регулироваться независимо друг от друга, эти метаболические пути должны быть совершенно различными, а если у них все же имеются какие-то общие ферментативные стадии, то регулировать скорость процесса должны те ферменты, которые в противоположной последовательности реакций не участвуют (рис. 13-9).
Вторая причина, по которой соответствующие катаболические и анаболические пути неидентичны, состоит в том, что эти последовательности реакций должны регулироваться раздельно.
Можно было бы счесть ненужным расточительством наличие двух отдельных метаболических путей между двумя данными пунктами. Есть, однако, важные причины для того, чтобы катаболические и анаболические пути не совпадали. Первая из них заключается в том, что путь, по которому идет расщепление той или иной биомолекулы, может быть непригодным для ее биосинтеза по энергетическим соображениям. Расщепление какой-нибудь сложной органической молекулы можно сравнить со спуском с горы, а ее биосинтез с подъемом в гору; в первом случае свободная энергия выделяется, а во втором ее требуется затратить, чтобы осилить подъем. Попробуем пояснить это с помощью простой аналогии. Если столкнуть с вершины горы валун, то он покатится вниз, теряя при этом энергию. На некоторых, особо крутых участках пути, при отвесном падении, теряются сразу большие количества энергии. Втащить валун трактором на вершину по тому же пути, по которому он скатился вниз, скорее всего не удастся. Трактор сможет, вероятно, подняться вверх по более пологой дороге, минуя крутые склоны (рис. 13-8). На этот обходный путь потребуется дополнительная энергия. Биосинтетический путь тоже требует дополнительных затрат энергии на преодоление крутых участков энергетической «горки».
Катаболический путь и соответствующий ему, но противоположный по направлению анаболический путь между данным предшественником и данным продуктом обычно не совпадают. Могут различаться и промежуточные продукты, и отдельные стадии этих путей. Например, протекающее в печени расщепление глюкозы до пирувата представляет собой процесс, состоящий из 11 последовательных стадий, катализируемых специфичными ферментами. Казалось бы, синтез глюкозы из пирувата должен быть простым обращением всех этих ферментативных стадий ее распада; такой путь представляется на первый взгляд и самым естественным, и наиболее экономичным. Однако в действительности биосинтез глюкозы в печени протекает иначе. Он включает лишь 9 из 11 ферментативных стадий, участвующих в ее распаде, а две недостающие стадии заменены в нем совсем другим набором ферментативных реакций, свойственным одному только биосинтетическому пути. Точно так же неидентичны и соответствующие пути катаболизма и анаболизма, связывающие, например, белки с аминокислотами или жирные кислоты с ацетил-СоА.
13.7. Соответствующие катаболические и анаболические пути различаются, и эти различия имеют важное значение.
Для отображения сканов страниц необходимо включить JavaScript в настройках браузера.
популярных научных изданий
Комментариев нет:
Отправить комментарий