бстратные циклы включают превращение глюкозы в глюкозо-б-фосфат и гликолиз глюкозо-6-фосфата с образованием глюкозы (рис. 11-11, наверху, слева), синтез и распад гликогена (наверху, справа), а также превращение фосфоенолпирувата в пируват и обратное превращение пирувата в фосфоенолпируват через оксалоацетат и малат (которые осуществляются частично в митохондриях).

Можно было думать, что клетки сводят к минимуму кругооборот субстрата в таких циклах, однако экспериментальные данные, полученные при исследовании печени крыс, показали, что в случае цикла фруктозо-1,6-дифосфатаза—фосфофруктокиназа реальная скорость составляет ~3 мкмоль • кг-1 • с-1 [54]. Неожиданно высокая скорость кругооборота веществ была обнаружена также в цикле Пируват—>-Окса-лоацетат—>-РЕР—-^Пируват [55]. Было высказано предположение о-том, что поддержание низкой скорости кругооборота субстратов в циклах в условиях слабого потока углерода (как в направлении гликолиза, так и в направлении глюкогенеза) обеспечивает системе более высокую чувствительность по отношению к аллостерическим эффекторам. Теоретические расчеты свидетельствуют о том, что увеличение скорости кругооборота веществ в цикле сопровождается значительным усилением ответа на эффекторы ([45], гл. 2). В присутствии соответствующих аллостерических эффекторов субстраты могут направляться в одну или в другую сторону, сохраняя небольшую скорость обращения в цикле.

Если в норме субстратные циклы находятся под строгим контролем^ то в патологических ситуациях они, по-видимому, могут служить источником неконтролируемого выделения тепла (дополнение 11-Е). Например, торокальная температура у шмеля в полете должна достигать по крайней мере 30°С. В холодные дни для обогрева летательных мышц насекомые используют субстратный цикл, катализируемый фосфофрук-токиназой и фруктозодифосфатазой [56].

Дополнение 11-Е

Злокачественная гипертермия и свиньи, чувствительные к стрессу

Известны случаи, когда во время операции температура пациента внезапно начинает бесконтрольно подниматься и даже чрезвычайные меры не могут спасти больного от быстрой смерти. Этот синдром злокачественной гипертермии связывают с действием галогенированных соединений, используемых при наркозе3,6. Однако часто нет никаких оснований подозревать у больных повышенную чувствительность к наркозу, в связи с чем было высказано предположение, что здесь могут играть роль какие-то дефекты мышечных тканей пациента. Биохимические исследования, направленные на выяснение причин синдрома гипертермии, были сильно облегчены открытием этого синдрома у определенных пород свиней, проявляемого при транспортировке. Оказалось, что у таких легко подверженных стрессу свиней в момент стресса происходит резкое повышение температуры, сопровождаемое судорогами мышц и сильным снижением содержания в них АТР.

Причина гипертермии, согласно имеющимся экспериментальным данным6, состоит в нарушении субстратного цикла (разд. Е, 6), включающего такие ферменты, как фосфофрук-токиназа и фруктозодифосфатаза, которые ответственны за внезапный гидролиз АТР и выделение тепла. Вопрос о том, каким образом анестетик вызывает такую ответную реакцик> организма у человека, остается неясным, однако можно предположить, что важную роль в этой реакции играет взаимодействие анестетика с клеточными мембранами, нарушающее нормальную работу гормональных регуляторных систем. Другое возможное объяснение связано с действием анестетиков» на митохондриальные мембраны0.

? Gordon /?. A., Britt В. A., Kalow W., eds., International Symposium on Malignant Hyperthermia, Thomas, Springfield, Illinois, 1973.

6 Clark M. G., Williams С. H., Pfeifer W. F., Btoxham D. P., Holland P. C4 Taylor C. A., Lardy H. A., Nature (London), 245, 99—101 (1973).

" Eikelenboom G., Sybesma Wl, J. Anim. Sci., 38, 504—506 (1974).

7. Состояние голодания

При длительном голодании запасы гликогена во всем организме истощаются и главным «топливом» становятся жиры. Глюкозы и пирувата хватает лишь на короткое время. Хотя гидролиз липидов и приводит к образованию некоторого количества глицерина (который окисляется до диоксиацетона и фосфорилируется), количество предшественников глюкозы, образованных этим путем, ограничено. (Следует при этом иметь в виду, что организм животного не может превращать аце-тил-СоА обратно в пируват.) Таким образом, потребность в глюкозе и в пирувате сохраняется. Первое из этих соединений необходимо для процессов биосинтеза, а второе играет важную роль в качестве предшественника оксалоацетата — субстрата, регенерирующегося в цикле трикарбоновых кислот. В результате всего этого в процессе голодания организм вынужден перестроить свой метаболизм. Надпочечники выделяют глюкокортикоиды (например, кортизол; гл. 12, разд. И, 3,6). Через механизмы индукции ферментов эти гормоны повышают количество различных ферментов в клетках органов-мишеней, таких, как, например, печень. Глюкокортикоиды повышают, кроме того, чувствительность клеточных рецепторов к циклической AMP, а следовательно, и к так