Акушерство Анатомия Анестезиология Вакцинопрофилактика Валеология Ветеринария Гигиена Заболевания Иммунология Кардиология Неврология Нефрология Онкология Оториноларингология Офтальмология Паразитология Педиатрия Первая помощь Психиатрия Пульмонология Реанимация Ревматология Стоматология Терапия Токсикология Травматология Урология Фармакология Фармацевтика Физиотерапия Фтизиатрия Хирургия Эндокринология Эпидемиология

Синтез и распад гликогена.

Прочитайте:

Гликоген является депо (запасом глюкозы). Гликоген образуется в печени и других тканях:

- Н₂О

Ø Глюкоза + АТФ Глюкоза-6-фосфат + АДФ

гексокиназа

(глюкокиназа при больших

концентрациях сахара)

Гексокиназа малоспецифична, катализирует эту реакцию и с другими гексозами (фруктозой, маннозой и т.д.)

Ø Глюкозо-6-фосфат Глюкозо-1-фосфат

фосфоглюко-мутаза

Глюкозо-1-фосфат +УТФ УДФ - глюкоза + ПФ

УДФ – глюкозопирофосфорилаза

ПФ – соединение не стойкое и быстро расщепляется

Н₂О

ПФ 2Фн, поэтому реакция образования УДФ - глюкозы

^{пирофосфотаза}

практически необратима.

Ø (Глюкоза)_n + УДФ/ глюкоза (Глюкоза)_n₊₁ + УДФ

(порция гликогена) а)при образовании a-1,4-глюкогидных

n – не менее четырёх связей работает фермент; гликогенсинтаза

б)при образовании a-1,6-гликозидных

связей работает фермент; амило-1,4-1,6-

гликозилтрансфераза.

Ветвление цепи гликогена повышает его растворимость и, благодаря созданию большого количества не восстанавливающих концевых остатков, которые являются местами действия гликоген-синтазы, увеличивает скорость синтеза и расщепления гликогена.

По мере необходимости гликоген может расщепляться (и в печени, и в других тканях). Различают два пути расщепления гликогена:

Ø Амилолитический

Таким путём расщепляются боковые цепи – это около 10% гликогена. В тканях есть a-амилазы (расщепляют срединные a-1,4-гликозидные связи) и a-амилазы (расщепляют концевые a-1,4- гликозидные связи). По сути, идёт гидролиз гликогена:

Н₂О

Гликоген Глюкоза

Амилаза

Полученную глюкозу, в какие бы процессы она потом ни вступала (синтез, распад), необходимо проактивизировать, т.е. получить фосфориокислый эфир глюкозы, т.е. фосфорилировать её:

Глюкоза +АТФ Глюкоза-6-Фосфат + АДФ

Как видно из приведённой реакции, мы затрачиваем при этом одну молекулу АТФ.

Ø Фосфоролитический (фосфоролиз):

Этим путём расщепляется до 90 % гликогена. Процесс выглядит по – другому:

1. Гликоген + Н₃РО₃ Глюкозо-1-фосфат

фосфорилаза

2. Глюкозо-1-фосфат Глюкозо-6-фосфат

фосфоглюкомутаза

Фосфорилаза расщепляет a-1,4- гликозидные связи, а a-1,6- гликозидные связи расщепляют a-1,6- гликозидазой. Но в реакции фосфоролиза участвует только активная форма – фосфорилаза «а», в то время, как в тканях вырабатывается и постоянно присутствует неактивная форма - фосфорилаза «b». Это впервые обнаружили в 1947 г. Дж. Корн, К. Корн. Превращение фосфорилазы «b» (неактивной) в фосфорилазу «а» (активную), происходит путём фосфорилирования. Фосфорилаза «b» представляет собой димер: каждая цепь содержит 841 АК, с молекулярной массой 100 000. При активации происходит фосфорилирование одного остатка серина (в 14 положении) в каждой субъединице.

Фосфорилаза «b» + АТФ Фосфорилаза «а» + АДФ

сер – ОН сер – О – РО₃Н₂

Этот процесс катализирует фермент: киназа фосфорилазы. (Активизирующее влияние на фосфорилазу «b» оказывает и АМФ (его много образуется при повышенном потреблении АТФ и, следовательно, возникает большая потребность в АТФ). АМФ оказывает активирующее влияние на фосфорилазу «b» вследствие аллостерического эффекта – путём связывания с регуляторным центром на каждой из субъединиц). Но этот фермент тоже вырабатывается неактивным, и также активизируется путём фосфорилирования. Однако частично активизировать киназу фосфорилазы могут и Са⁺⁺в концентрации 10^-7м. Этот механизм активации имеет для организма важное значение, т.к. мышечное сокращение запускается высвобождением Са⁺⁺-ионов. Таким образом, ращепление гликогена и мышечное сокращение связаны преходящим увеличением содержания Са⁺⁺в цитоплазме.

Фосфорилированию же киназы фосфорилазы способствует фермент протеинкиназа, которая активна лишь при присутствии в цитоплазме циклической формы АМФ.

АМФ образуется в плазматической мембране из АТФ:

АТФ: Аденин-рибоза-Ф-Ф-Ф Аденин-рибоза- Ф + ПФ

Аденилатциклаза (цАМФ)

Аденилатциклаза - мембраносвязанный фермент. На его активность в значительной степени влияют специфические гормоны.

Мы видим, что синтез и расщепление гликогена происходит разными путями. Главные ферменты синтеза и распада гликогена – это гликогенсинтеза и фосфорилаза. Синтез и расщепление гликогена координировано регулируются таким образом, что когда активируется гликогенсинтаза, то фосфорилаза остаётся почти неактивной и наоборот. На обмен гликогена большое влияние оказывают специфические гормоны:

инсулин (вырабатывается в поджелудочной железе (b-клетки)-повышай способность печени и мышц синтезировать гликoген (интимный механизм инсулина пока выяснен не в достаточной степени),Значительно лучше изучен механизм действия адреналина и глюкогона.

адреналин вырабатывается мозговым веществом надпочечников и вы-раженно стимулирует распад гликогена в мышцах и, в меньшей мере, в печени. Печень более чувствительна к гликогону, который вырабатывается a –клетками поджелудочной железы (при низком содержании глюкозы в крови).

Эрл Сазерленд установил, что действие адреналина и глюкогена на обмен углеводов опосредуется циклическим АМФ. Адреналин и глюкогон не проникают в свои клетки-мишени, они связываются с плазматическими мембранами и стимулируют аденилатциклазу.

Таким образом,получается следующая схема:

Адреналин (глюкагон)

Аденилатциклаза

АТФ цАМФ

Протеинкиназа

Киназа фосфорилазы

Фосфорилаза Фосфорилаза

«b» «а»

Фосфоролиз (распад гликогена)

Глюкозо-1-фосфат

Глюкозо-6-фосфат

Синтез гликогена тесно связан с его расщеплением. Активность гликоген-синтазы, подобно активности фосфорилазы, регулируется путем ковалентной модификации, т. е. фосфорилирования. В результате фосфорилирования гликоген-синтаза «а» (активная формула), превращается в неактивную форму-гликоген – синтазу «в».Фосфорилированная форма –гликоген-синтаза «в» требует для своей активности больших количеств глюкозо-6-фосфата.,тогда как дефосфорилированная «а» –форма активна и в присутствии и в отсутствии глюкозо-6-ффосфата. Таким образом,фосфорилирование оказывает противоположно направленное действие на активности гликоген-синтазы и гликоген-фосфорилазы. Так как фосфорилирование гликоген-синтазы «а» осущест-вляется протеинкиназой,то,когда протеин-киназа активна (см. схему, то-есть под действием адреналина и глюкогона), то она стимулирует выработку активной фосфорилазы «а» (через стАДНю киназы фосфорилазы) и неактивной гликоген-синтазы «в». Т. е. при повышенном распаде гликогена тормозится его синтез и наоборот.

Адреналин (глюкагон)