Полный курс здоровья для всей семьи - Александр Анваер

Теперь, вооружившись теоретически, можем переходить к рассмотрению первого этапа энергетических преобразований глюкозы – к гликолизу.

Итак, глюкоза проникает в клетку, где ее тотчас атакует фермент гексокиназа. Происходит это в цитозоле, то есть в цитоплазме клетки – не в ядре, и не в митохондрии. (Названия биохимических субстратов запоминать, естественно, не надо. Надо лишь понять суть происходящего). Этот фермент катализирует фосфорилирование глюкозы – она присоединяет остаток фосфорной кислоты, на что расходуется одна молекула АТФ с образованием глюкозо-6-фосфата. (Это название говорит лишь о том, что фосфат присоединяется к 6 атому глюкозы). Глюкоза – это спирт, содержащий альдегидную группу, но есть еще кетоспирт – фруктоза, являющийся изомером глюкозы. Оба сахара довольно легко превращаются друг в друга. Так вот, следующим этапом глюкозо-6-фосфат изомеризуется во фруктозо-6-фосфат. После этого по ходу гликолиза происходит расходование еще одной молекулы АТФ (как мы видим, пока энергия только расходуется, но не создается). В результате еще одного фосфорилирования образуется фруктозо-1,6-дифосфат: фосфатные группы присоединились к обоим концам молекулы.

После этого, под воздействием специфического фермента происходит расщепление фруктозо-1,6-дифосфата на две фосфорилированных трехуглеродных молекулы – на дигидроксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат. Первое из этих соединений легко переходит во второе, и именно оно участвует в дальнейших реакциях гликолиза.

Еще на минутку отвлечемся. В клетке присутствует особое вещество – никотинамидадениндинуклеотид, или, сокращенно НАД. Это соединение способно присоединять, переносить и отдавать протоны и электроны, то есть служит окислителем и восстановителем.

Так вот, глицеральдегид-3-фосфат взаимодействует с НАД, окисляется до фосфоглицериновой кислоты, и присоединяет неорганический фосфат с образованием 1,3-бифосфорной кислоты. Одновременно образуется НАДH + Н⁺. Вот теперь, наконец, происходит то, ради чего все, собственно, и затевалось. 1,3-бифосфоглицериновая кислота отдает фосфат АДФ с образованием 1 молекулы АТФ. Из молекулы глюкозы образовалось две молекулы 1,3-бифосфорной кислоты, и, значит, мы получили в ходе гликолиза уже 2 молекулы АТФ. Счет сравнялся. Дальше происходит еще несколько реакций, распространяться о которых не будем за недостатком места и, чтобы не загромождать изложение. В их результате образуется очень активное и богатое энергией вещество – фосфоенолпируват. Это соединение отдает фосфорильную группу АДФ с образованием еще одной молекулы АТФ и пировиноградной кислоты. Учитывая, что из одной молекулы глюкозы образуется две молекулы фосфоенолпирувата, мы имеем еще две молекулы АТФ. Побеждаем с преимуществом в два очка. То есть, как выяснилось, окисление может быть эффективным даже в отсутствие кислорода.

Что же происходит дальше? Дальше происходит самое интересное. Все, кто занимался спортом, слышали, что есть в клетках молочная кислота, которая накапливается в крови при интенсивной физической нагрузке. Начало этому накоплению полагается здесь, в исходе гликолиза. Дело в том, что при наличии кислорода пировиноградная кислота поступает в цикл трикарбоновых кислот (об этом мы еще поговорим), а, если кислорода недостаточно, то цикл этот оказывается блокированным, и природа идет по другому пути: с использованием НАДН + Н⁺ пировиноградная кислота восстанавливается в молочную кислоту с образованием НАД. Если снабжение кислородом восстанавливается, то молочная кислота окисляется в пировинградную кислоту и запускается цепь реакций цикла трикарбоновых кислот (цикл Кребса).

Именно поэтому в интенсивно работающей мышце, когда ей приходится работать в анаэробных условиях, активируется путь гликолиза с повышенным образованием молочной кислоты. (Продвинутые тренеры не зря контролируют допустимость нагрузок по уровню молочной кислоты в крови).