ที่มา : http://www.biocarta.com/genes/index.asp

1. การควบคุมการเข้าสู่วิถีไกลโคไลซิสของหน่วยกลูโคส

1.1 การควบคุมปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันของกลูโคสโดยเอนไซม์เฮกโซไคเนส เอนไซม์เฮกโซไคเนสทำหน้าที่เร่งปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันของกลูโคสและเฮกโซสอื่น ๆ เฮกโซไคเนสเป็นเอนไซม์อัลโลสเตริกถูกยับยั้งได้โดยคือ กลูโคส-6-ฟอสเฟต ส่วนในตับมีเอนไซม์อีกชนิดหนึ่งเป็นส่วนใหญ่ คือ กลูโคไคเนส เอนไซม์ชนิดนี้ไม่พบในเนื้อเยื่ออื่น ๆ และมีคุณสมบัติที่ต่างจากเฮกโซไคเนส ดังนี้คือ
      ก. กลูโคไคเนส มีค่า KM สำหรับกลูโคสที่สูงเพราะฉะนั้นจะแอกตีฟเมื่อกลูโคสมีความเข้มข้นสูง มีหน้าที่ในผลิตกลูโคส- 6- ฟอสเฟต สำหรับการสังเคราะห์ไกลโคเจน
      ข. กลูโคไคเนสจำเพาะที่จะเร่งปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันของกลูโคสเท่านั้น
      ค. กลูโคไคเนสไม่ถูกยับยั้งโดยกลูโคส-6-ฟอสเฟต
1.2 การควบคุมปฏิกิริยาการสลายไกลโคเจน โดยเอนไซม์ไกลโคเจนฟอสโฟรีเลส ไกลโคเจนฟอสโฟรีเลสเป็นเอนไซม์ควบคุมที่พบทั้งในตับและกล้ามเนื้อ ในกล้ามเนื้อลายพบเอนไซม์นี้ 2 รูป คือรูปแอกตีฟ หรือฟอสโฟรีเลส a และรูปที่แอกตีฟน้อยกว่า หรือฟอสโฟรีเลส b ประกอบด้วย 2 หน่วยย่อยที่เหมือนกัน แต่ละหน่วยย่อยมีกรดอะมิโนซีรีนที่สำคัญที่จะถูกฟอสโฟรีเลต การเปลี่ยนจากฟอสโฟรีเลส a เป็น ฟอสโฟรีเลส b ในกล้ามเนื้อลายมี 2 ลักษณะ ดังนี้คือ

1. การดัดแปรแบบโควาเลนท์ (covalent modification) เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันและดีฟอสโฟรีเลชันของหมู่ OH ของซีรีน โดยมีเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยา ดังนี้ คือ
      1.1 ฟอสโฟโปรตีน ฟอสฟาเทส-1 (phosphoprotein phosphatase-1) หรือฟอสโฟรีเลส ฟอสฟาเทส-1 เร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนจากฟอสโฟรีเลส a ไปเป็นฟอสโฟรีเลส b โดยการไฮโดรไลซ์หมู่ฟอสเฟตออกจากโมเลกุลของฟอสโฟรีเลส เอนไซม์นี้จะถูกยับยั้งโดย Ca2+ และ AMP
      1.2 ฟอสโฟรีเลส ไคเนส (phosphorylase kinase) เร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนฟอสโฟรีเลส b กลับไปเป็นฟอสโฟรีเลส a โดยการเติมหมู่ฟอสเฟตจาก ATP ปฏิกิริยานี้ต้องการ Ca2+

2. การดัดแปรแบบนอนโควาเลนท์ (noncovalent modification) ฟอสโฟรีเลส ทั้ง a และ b มีโครงรูปได้ 2 แบบ คือ แบบ T (tense) ซึ่งไม่แอกตีฟ และแบบ R (relaxed) ซึ่งแอกตีฟ โครงรูปของฟอสโฟรีเลส b ถูกควบคุมโดย AMP ATP และกลูโคส-6-ฟอสเฟต และภายใต้สรีรสภาพส่วนใหญ่จะอยู่ในโครงรูปแบบ T เนื่องจากผลของการยับยั้งด้วย ATP และกลูโคส-6-ฟอสเฟต ส่วน ฟอสโฟรีเลส a จะไม่ถูกควบคุม และส่วนใหญ่จะอยู่ในโครงรูปแบบR เมื่อระดับของกลูโคสต่ำ แต่เมื่อกลูโคสมีระดับสูงไกลโคเจนฟอสโฟรีเลส a จะมีโครงรูปเปลี่ยนจากแบบ R เป็นแบบ T ที่ไม่แอกตีฟ


ที่มา : http://www.bgu.ac.il/~aflaloc/bioca/phosphorylase.gif

                            ปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันและดีฟอสโฟรีเลชันเป็นตัวกำหนดสัดส่วนของเอนไซม์ที่แอกตีฟที่สำคัญ ในขณะที่เซลล์กล้ามเนื้อพัก เอนไซม์ฟอสโฟรีเลสเกือบทั้งหมดจะอยู่ในรูป b ที่ไม่แอกตีฟ เมื่อกล้ามเนื้อทำงานระดับของ AMP ที่เพิ่มขึ้นจะไปกระตุ้น รูป b ให้แอกตีฟ เมื่อฟอสโฟรีเลส b โครงรูปแบบ T ที่ไม่แอกตีฟจับกับอัลโลสเตริกมอดูเลเตอร์ คือ AMP ซึ่งเป็นตัวกระตุ้น จะทำให้เปลี่ยนไปเป็นโครงรูปแบบ R ที่แอกตีฟ การกระตุ้นด้วย AMP นี้จะถูกยับยั้งด้วย ATP และกลูโคส-6-ฟอสเฟต ซึ่งเป็นเนกาทิฟมอดูเลเตอร์ (negative modulator) เพราะฉะนั้นแอกติวีตีของฟอสโฟรี เลส b จึงขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของ AMP และ ATP แต่ฟอสโฟรีเลส a จะไม่ถูกกระตุ้นด้วย AMP จึงไม่ขึ้นอยู่กับ AMP แต่ฟอสโฟรีเลส b ขึ้นอยู่กับ AMP ฟอสโฟรีเลส a ส่วนใหญ่อยู่ในโครงรูปแบบRที่แอกตีฟ แต่สามารถเปลี่ยนโครงรูปไปเป็นแบบ T ที่ไม่แอกตีฟได้ เมื่อระดับของกลูโคสสูงขึ้น ในตับพบทั้งฟอสโฟรีเลส a และฟอสโฟรีเลส b การเปลี่ยนแปลงเป็นรูปใดรูปหนึ่ง มีลักษณะเหมือนในกล้ามเนื้อ การสลายไกลโคเจนในตับเพื่อผลิตกลูโคสอิสระในเลือด เพราะฉะนั้น กลูโคส-1-ฟอสเฟตที่ได้จะถูกเปลี่ยนไปเป็นกลูโคส-6-ฟอสเฟต และโดยใช้เอนไซม์ กลูโคส-6-ฟอสฟาเทสเปลี่ยนไปเป็นกลูโคสอิสระในเลือด ในตับฮอร์โมนแอดรีนะลิน สามารถกระตุ้นการเปลี่ยนฟอสโฟรีเลส b ไปเป็น a ได้ทำให้เพิ่มความเข้มข้นของกลูโคสในเลือด นอกจากนี้ฮอร์โมนแอดรีนะลินยังส่งสัญญาณไปยังกล้ามเนื้อ ทำให้เกิดการสลายไกลโคเจน ได้กลูโคสเข้าสู่วิถีไกลโคไลซิส จนกระทั่งถึงแลกเตตทำให้เกิดการสร้าง ATP จำนวนมาก แอดรีนะลินนี้มีผลทำให้ความสัมพันธ์ของฟอสโฟรีเลส a ต่อฟอสโฟรีเลส b สูงขึ้น

2. การควบคุมปฏิกิริยาในวิถีไกลโคไลซิสระหว่างกลูโคส-6-ฟอสเฟตและไพรูเวต

                            การควบคุมในช่วงดังกล่าวนี้มีปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้อง 2 ปฏิกิริยา ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ผันกลับไม่ได้ และเร่งโดยเอนไซม์ 2 ชนิด คือฟอสโฟฟรักโทไคเนส (PFK) และไพรูเวตไคเนส

ตาราง แสดงตัวยับยั้งและตัวกระตุ้นแบบอัลโลสเตริกของเอนไซม์ฟอสโฟฟรักโทไคเนส

ตัวกระตุ้น
ตัวยับยั้ง
AMP
ATP
ฟรักโทส-2, 6-บิสฟอสเฟต
ATP
ADP
Mg2+
ADP
Ca2+


                 สารที่ควบคุมวิถีไกลโคไลซิสอีกชนิด คือ ß-D-ฟรักโทส 2,6-บิสฟอสเฟต (ß-D- fructose 2,6-bisphosphate) เป็นตัวกระตุ้นของเอนไซม์ฟอสโฟฟรักโทไคเนส มันสามารถกระตุ้นเอนไซม์นี้ในตับโดยเพิ่ม affinity ของเอนไซม์สำหรับฟรักโทส-6-ฟอสเฟต และลดผลของการยับยั้งโดย ATP การควบคุมการสร้างและการสลายฟรักโทส 2,6-บิสฟอสเฟต ฟรักโทส-6-ฟอสเฟต เร่งการสร้างฟรักโทส2,6-บิสฟอสเฟต และยับยั้งการสลายฟรักโทส2,6-บิสฟอสเฟต เมื่อระดับของกลูโคสในเลือดต่ำ จะทำให้ระดับของฟอสโฟรีเลตเอนไซม์ (phosphorylated enzyme) สูงขึ้น ซึ่งเป็นผลให้ระดับของฟรักโทส 2,6-บิสฟอสเฟตลดลง

                 ไพรูเวตไคเนส เป็นเอนไซม์อัลโลสเตริกหรือเอนไซม์ควบคุมในตับ และกล้ามเนื้อ เอน ไซม์ชนิดนี้จะถูกยับยั้งแบบ อัลโลสเตริกโดย ATP นอกจากนี้ยังถูกยับยั้งด้วยอะซีติลโคเอและกรดไขมันโซ่ยาว ไพรูเวตไคเนสเป็นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยา ที่ผันกลับไม่ได้ปฏิกิริยาที่3ในวิถีไกลโคไล ซิส ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพบเอนไซม์ชนิดนี้3รูปคือ ชนิด L M และ A
                 ฟรักโทส 1,6-บิสฟอสเฟต ซึ่งเป็นผลผลิตของปฏิกิริยาที่ผันกลับไม่ได้ในวิถีไกลโคไลซิส สามารถกระตุ้นเอนไซม์ไพรูเวตไคเนสได้


ที่มา : http://www.metabolic-database.com/assets/images/autogen/a_pyruvate.gif

                 
                 วิถีการหายใจที่ใช้ออกซิเจน สามารถแบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน คือ

             1. ไพรูเวตที่ได้จากการสลายสารเชื้อเพลิงอินทรีย์ เช่น คาร์โบไฮเดรต รวมทั้งกรดไขมันและกรดอะมิโน ถูกออกซิไดส์ไปเป็นอะซีติล โคเอ
             2. วัฏจักรเครบส์ มีเอนไซม์เป็นตัวเร่งในหลายปฏิกิริยา และมีซิเตรตเป็นสารตัวกลางที่สำคัญ
             3.โซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเกี่ยวข้องกับการขนส่งถ่ายทอดอิเล็กตรอนหรืออะตอมHจากผลผลิตของวัฏจักรเครบส์ ซึ่งอยู่ในรูปของ NADH และ H+ ไปให้กับ O2เกิดเป็น H2O พลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจำนวนมากถูกนำไปใช้ในการสร้างATP เรียกว่าออกซิเดตีฟ ฟอสโฟรีเลชัน
             การเกิด CO2 ในวิถีการหายใจที่ใช้ออกซิเจนเกิดขึ้นในวัฏจักรเครบส์ ส่วนการสร้าง ATP เกิดขึ้นในโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน

HOME
NEXT


การควบคุมวิถีไกลโคไลซิส