4. Sự chuyển hoá trung gian của glucose
4.2.2. Pha chuẩn bị của quá trình đường phân cần ATP.
Pha này xảy ra 5 phản ứng:
1. Sự phosphoryl hóa của glucose.
Trong bước đầu tiên của quá trình đường phân glucose được phosphoryl hóa ở C-6 thành glucose-6-phosphate. ATP là chất cho phosphate (Hình 6.7).
Phản ứng này xảy ra trong tế bào và được xúc tác bởi hexokinase. Tên chung kinase được sử dụng cho các enzyme xúc tác chuyển nhóm phosphate cuối cùng từ ATP đến một số chất nhận hexose, trong trường hợp của hexokinase các kinase nằm trong lớp transferase.
Hexokinase xúc tác sự phosphoryl hóa không chỉ của D-glucose mà còn của các hexokinase khác, như D-fructose và D-mannose. Hexokinase. Cũng giống như nhiều kinase khác nó cần Mg2+cho sự hoạt động, vì cơ chất thực sự của enzyme không phải là ATP 4-
mà là phức hợp MgATP2- (xem hình 6.8).
Hình 6.7. Phosphoryl hoá glucose
Hình 6.8: Sự tạo thành phức hợp Mg2+Hexokinase có mặt trong các tế bào của tất cả các loài. Tế bào gan cũng có dạng hexokinase gọi là hexokinaseD hoặc glucokinase. Các hexokinase khác nhau trong động học và các đặc tính
2. Sự biến đổi của glucose - 6- phosphate thành fructose-6-phosphate.
Phosphohexose isomerase (phosphoglucose isomerase) xúc tác sự đồng phân hóa của aldolase, glucose - 6 - phosphate thành fructose – 6- phosphate(hình 6.9).
Hình 6. 9.Đồng phân hoá glucose 6 - phosphate
Đây là phản ứng thuận nghịch nên sự thay đổi năng lượng tự do nhỏ. Phosphohexose isomerase cũng cần Mg2+ và đặc biệt cho glucose – 6-phosphate.
3. Sự phosphoryl hoá fructose 6-phosphate thành fructose 1,6-diphosphate
Hình 6.10.phosphoryl hoá fructose 6- phosphate
Đây là phản ứng thứ 2 quan trọng của quá trình đường phân, phosphofructokinase-1 xúc tác chuyển nhóm phosphate từ ATP đến fructose 6- phosphate thành fructose-1,6-diphosphate (hình 6.10).
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Giáo trình Hoá Sinh động vật ……… 159
Trong một số vi khuẩn và vi sinh vật đơn bào và trong cả thực vật, có phosphofructokinase sử dụng pyrophosphate (PPi) mà không sử dụng ATP như là chất cho nhóm phosphate trong sự tổng hợp của fructose –1,6 – diphosphate.
Fructose-6-phosphate + PPi → + 2 Mg Fructose-1,6-diphosphate + Pi (ΔG0'= - 14KJ/mol)
Phosphofructokinase –1 giống hexokinase là enzyme điều hoà, nó là điểm chính của sự điều hoà trong quá trình đường phân. Hoạt tính của PFK-1 tăng khi sự cung cấp ATP của tế bào suy giảm hoặc khi có sự vượt trội của các sản phẩm ATP bị bẻ gãy như ADP và AMP. Enzyme ức chế mỗi khi tế bào có nhiều ATP và khi nó được cung cấp tốt bởi các nhiên liệu khác như acid béo. Fructose –2,6-diphosphate, tương tự cấu trúc đối với sản phẩm của phản ứng này, nhưng không phải là chất trung gian trong quá trình đường phân, mà là chất kích thích có hiệu lực của cả hai enzyme phụ thuộc ATP và phụ thuộc PPi.
4. Cắt fructose 1,6- diphosphate
Enzyme fructose-1,6-diphosphate aldolase thường được gọi đơn giản là aldolase, xúc tác trở lại sự ngưng tụ aldol. Fructose-1,6- diphosphate được cắt thành 2 triose phosphate khác nhau là glyceraldehyde –3- phosphate và dihydroxyacetone phosphate (hình 6.11)
Hình 6.11. Cắt Fructose 1,6- diphosphate
Aldolase của mô động vật có xương sống không đòi hỏi cation hóa trị hai, nhưng trong nhiều vi sinh vật aldolase là enzyme có Zn2+. Mặc dầu phản ứng aldose có sự thay đổi năng lượng tự do chuẩn lớn trong hướng cắt, trong các tế bào nó có thể tiến hành nhanh chóng theo các hướng khác nhau. Trong suốt quá trình đường phân các sản phẩm phản ứng (2 triose phosphate) được di chuyển nhanh bởi bước 2 tiếp theo, phản ứng hướng theo chiều cắt.
5. Sự chuyển hóa lẫn nhau của các triose phosphate.
Chỉ một trong 2 triose phosphate được tạo thành là aldose glyceral dehyde–3-phosphate có thể được biến đổi với các bước phản ứng tiếp của quá trình đường phân. Tuy nhiên, dihydroxy acetone phosphate lại nhanh chóng biến đổi thành glyceraldehyde-3-phosphate bởi enzyme thứ 5 của quá trình đường phân, triose phosphate isomerase (hình 6.12). Phản ứng này kết thúc pha chuẩn bị của quá trình đường phân, trong đó phân tử hexose bị phosphoryl hóa ở vị trí C-1 và C-6 và sau đó tạo thành 2 phân tử glyceral dehyde-3-phosphate. Các hexose khác như D- fructose, D-manose và D-galactose cũng biến đổi thành glyceral dehyde –3- phosphate.
Hình 6.12.Sự chuyển hóa lẫn nhau của các triose phosphate