Другой путь распада полисахаридов и олигосахаридов — фосфоролиз — наиболее характерен для гликогена. Реакция фосфоролиза заключается в присоединении фосфорной кислоты по месту разрыва гликозидной связи между остатками моносахаридов в молекулах олиго- или полисахаридов.
Реакции фосфоролиза ускоряются специфическими ферментами — фосфорилазами (гликозилтрансферазами), причем фосфоролитическому расщеплению подвергаются лишь 1,4-гликозидные связи. Поэтому в случае фосфоролиза, например, амидопектина распад прекращается в точках разветвления молекулы, где имеются 1,6-связи. Дальнейший фосфоролиз будет происходить лишь после расщепления 1,6-связей в остаточном декстрине при посредстве амило-1,6-гликозидазы.
Таким образом, при распаде олиго- и полисахаридов возникают свободные моносахариды или их фосфорные эфиры. В дальнейшем обмене моносахаридов участвуют только их фосфорные эфиры, свободные же монозы фосфорилируются, превращаясь в фосфорные эфиры, представляющие собой гораздо более реакционноспособные соединения по сравнению со свободными моносахаридами.
Фосфорилирование моносахаридов осуществляется при их взаимодействии с АТФ и ускоряется ферментами — фосфотрансферазами, носящими название киназ. Фосфорилирование глюкозы идет по схеме:
глюкокиназа
Глюкоза + АТФ → Глюкозо-6-фосфат + АДФ.
В природе обнаружено около двух десятков индивидуальных фосфотрансфераз, переносящих остатки фосфорной кислоты от АТФ. Процесс обмена углеводов протекает через некоторые их формы, занимающие ключевые позиции (например, глюкозо-6-фосфат и рибулозо-5-фосфат).
Глюкозо-6-фосфат образуется в организме разными путями, в том числе при фосфорилировании глюкозы, и, за счет изомеризации (при участии фермента фосфоглюкомутазы) глюкозо-1-фосфата, который образуется в свою очередь в процессе фосфоролиза олиго- и полисахаридов.
Глюкозо-6-фосфат подвергается разнообразным превращениям. В процессе его окислительного распада запасается энергия в макроэргических связях АТФ. Кроме того, многие из промежуточных продуктов, образующихся при обмене глюкозо-6-фосфата, используются для синтеза аминокислот, нуклеотидов, глицерина, высших жирных кислот и т. п.
Катаболизм глюкозо-6-фосфата осуществляется преимущественно двумя путями:
- дихотомическим (гликолиз), когда на определенной стадии молекула распадается пополам,
- апотомическим (пентозофосфатный путь), когда молекула теряет первый углеродный атом.
Основные пути распада углеводов.
Схематическое изображение путей катаболизма полисахаридов
Взаимосвязи между путями распада углеводов сложны и определяются как видовыми особенностями, так и условиями жизнедеятельности организмов. Даже в различных тканях и органах одного и того же организма соотношения путей распада углеводов могут быть различными. У подавляющего большинства организмов аэробный путь распада углеводов в целом превалирует над анаэробным, а дыхание подавляет гликолиз и брожение.