Biokhimia_T2_Strayer_L_1984 (1123303), страница 32
Текст из файла (страница 32)
16.2. Длн распада гликогена необходим также фермент, разрывающий связи в местах ветвления Под действием одной только фосфорилазы глнкоген распадается в ограниченной степени. п-1,6-гликозидные связи в точках ветвления нечувствительны к расщеплению фосфорилазой, поскольку ее действие на а-1,4-связи приостанавливается по достижении концевого остатка, отстоящего от точки ветвления на четыре остатка. Действие фосфорилазы иа две внешние ветви гликогеновой частицы показано на рис. 16.4. Пять а-1,4-гликозидиых связей на одной ветви и три на другой расщепляют- (в отличие от гидролиза, означающего рас- остов | Фосфорнпаза (высвобождается восемь молекул глюкозо ь фосфата) а б в ОСТОВ г д е ж Трансферазв ОСТОВ а б а г д е и ОСТОВ а б в г д е Рис. 16.4. Стадии расщепления гликогена.
ся фосфорилазой. На этой стадии процесс приостанавливается, поскольку концевые остатки а и г удалены от точки ветвления з на четыре остатка. На этом этапе требуется подключение новой ферментативной активности. Трансфераза переносит блок иэ трех гликоэильных остатков с одной внешней ветви на другую. п-1,4-гликозидная связь между в и Х разрывается и образуется новая п-1,4-связь между в и г. В результате такого переноса остаток Е обнажается и становится доступным .действию третьего деградирующего фермента, п-1,6- глюкоэидазы, известной также как дебранчинг-фермент. Этот фермент гидролизует а-1,6-гликозидную связь между остатками Х и з. Часть П. Генерирование 118 и хранение эиерппз о.т,б.глюкозндаза (высвобождавтоя ОДна МОп а Куле гп ЮкОЗЬС Таким образом, трансфераза и фермент, разрывающий связи в местах ветвления (п-1,6-глюкозидаза), превращают разветвленную структуру в линейную, что проклалывает путь для дальнейшего расщепления молекулы фосфорилазой.
В результате отщепления У все остатки от а до м становятся чувствительными к фосфорилазе. Интересно отметить, что одна полипептидная цепь в 160 кДа содержит и трансферазный, и а-1,6-глюкозидазный активные центры. 16.3. Фосфоглюкомутаза превращает глюкоза-1-фосфат в глюкоза-6-фосфат Глюкоза-! -фосфат, образовавшийся при фосфоролитическом расщеплении гликогена, превращается под действием фосфоглюкомутаэы в глюкоза-6-фосфат.
Равновесная смесь содержит 95% глюкозо-б-фосфата. В каталитическом центре активной молекулы фермента присутствует фосфорилированный остаток серина. Во время катализа эта фосфорильная группа, вероят- носн Гл акела о н он н он нос а-т,вглюиезидазл Глмлеглн й (а т остатков) Н ОН Глмлетли (л еетлтнел) Н ОН Фермент Фермент 0 СН,ОР 0 Фермент СН ОР- О 0 СН ОН ' О,росн ' О,РОСН НОСН Ро,т Н ОН глюлеее т,в емефеефат Н ОН Глюллмьт фетнйлт Н ОН Глюкеее+феецют П9 но, переносится на гидроксильную группу при С-6 глюкозо-1-фосфата с образованием глюкозо-1,6-бнсфосфата. Далее фосфорильная группа указанного промежуточного продукта переносится на остаток серина в активном центре. В результате происходит образование глюкозо-6-фосфата и регенерирование фосфорилированного фермента.
Фосфорильная группа мутазы медленно теряется в процессе гилролиза. Она восстанавливается благодаря переносу фосфорильиой группы от глюкозе-1,6-бисфосфата, который образуется из глюкоза-1-фосфата и АТР в реакции, каталнзируемой фосфоглюкокиназой. Эти процессы подобны реакциям, каталнзируемым глнколитическим ферментом фасфоглицерамутазай (разд. 12.7). Роль 2,3-бисфосфоглицерата (2,3-БФГ) во взаимопревращении 2-фосфоглицерата и 3-фосфоглицерата подобна таковой глюкозо-1,6-бисфосфата во взаимо- превращениях фосфоглюкоз.
Кроме того, в обеих реакциях промежуточным продуктом служит фосфорилированный фермент. 16.4. Печень содержит глюкозо-6-фос- фатазу, гидролитическнй фермент, отсутствующий в мышцах Главная функция печени — это поддержи- вать содержание глюкозы в крови на отно- сительно постоянном уровне. Печень выс- вобождает глюкозу в кровь в период мышечной активности и в интервалах меж- ду приемами пищи. Высвобождаемая глю- Ро,т НО ОН коза поглощается преимущественно мозгом и скелетными мыщцами. Фосфорилированная глюкоза в противоположность неэтерифицированной глюкозе не может легко диффундировать из клеток.
Печень солержит гнцролитическнй фермент глюкоза-б-фасфатазу, который н обеспечивает возможность выхода глюкозы из этого органа. Этот фермент играет важную роль в глюконеогенезе (разд. 15.14). Глюкоза-6-фосфат + КгО— — Глюкоза + Р,. 16. Гликоген и обмен диеахарндов о с НН СН ОЬ ~н Увияззвпфззфззтпззм ВЭВР ззюззм1 носи Н Н Н 0 ОН Н НО 0 Р О+ Н ОН ОВР«зазззз гзюзззо злаззфзт Глюкозо-6-фосфатаза имеется также в почках и кишечнике, но ее нет в мьиицах и мозгу.
Следовательно, глюкозо-6-фосфат задерживается мышцами и мозгом, которые нуждаются в больших количествах этого топлива для генерирования АТР. В то же время для печени глюкоза не является главным топливом, Печень запасает и высвобождает глюкозу прежде всего для удовлетворения потребности в ней других тканей (разд.
23.5). 16.5. Синтез и расщепление глнкогена происходят различнымн путями Реакция, каталнзируемая гликоген-фосфорилазой, легко обратима, потому что Абь' для элонгации гликогена с участием глюкозо-1-фосфата составляет — 0,5 клал/моль. Действительно, Кори удалось синтезировать гликоген из глюкозо-1-фосфата с использованием фосфорилазы и ветвящего фермента. Однако ряд последующих экспериментальных исследований показал, что (п у(уо гликоген синтезируется иным путем. Во-первых, реакция, катализируемая фосфорнлазой, находится в состоянии равновесия, когда отношение 1Р;ЦГлюкозо-1-фосфат) равно 3,6 при нейтральном значении рН, тогда как в клетках это отношение обычно превышает 100. Следовательно, )п у)уо фосфорилазная реакция должна идти в направлении распада гликогена. Во-вторых, гормоны, вызывающие повышение активности фосфорилазы, обычно усиливают распад гликогена.
В-третьих, больные с полным отсутствием в мышцах фосфорилазы (болезнь Мак-Ардля (МсАгсПе)) (разд. 16.19) способны к синтезу мышечного гликогена. В 1957 г. Луи Лелуа ().и)з Ее!о)г) и его сотрудники показали, что синтез гликогена происходит. другим путем. Донором гликозильной группы служит уридиндифосфатглюкоза (П13Р-глюкоза), а не глюкозо-1- фосфат. Реакция синтеза гликогена — это не 1 0 — Р— 0 — Р— 0-- Р— 0-( УЗ»я»н ~ Ь- Ь- 0 Часть П. Генерирование 120 и хранение энергии НОСН, и „вЂ” нэ 0 0 ",,ОН нг' НО~ ~0 — Р— 0 — Р— 0— ! Эй О- О обращенная реакция его расщепления: Синтез; Гликоген„+ ()13Р-глюкоза ~ Гликоген„„+ (Л)Р.
Распад: Гликоген„», -~- Р,. Гликоген„-ь Глюкоза-1-фосфат. Мы знаем теперь, что аути биосинтеза и расщепления в биологических системах почти всегда различны. Обмен гликогена— первый пример этого важного принципа. Существование раздельных путей синтеза и распада обеспечивает значительно большую гибкость процессов, как в энергетическом, так и в регулятор»ам плане. Клетка не отдается больше только «на милость» закона действия масс. Глнкоген может синтезироваться вопреки высокому соотношению 1ОртофосфатЯГлюкозо-1-фосфат). 16.6. 13ОР-гтокоза — активированная форма глюкозы 1ЛЭР-глюкоза, донор глюкозы в биосннтезе гликогена, представляет собою активированиую форму глюкозы, аналогично тому как АТР и ацетил-СоА являются активированными формами ортофосфата и ацетата соответственно. Атом углерода С-1 гликозильного компонента 1Л)Р-глюкозы активирован, потому что его гидроксильная группа образует эфирную связь с дифосфатным компонентом )Л)Р.
(ЛЭР-глюкоза синтезируется из глюкоза-1-фосфата и уридинтрифосфата (13ТР) в ходе реакции, катализируемой с)1)Р-глю- НОСН, Н Н ОН Н 0 — НΠΠ— Р— Π—:. 0-(УР»язч ~ + РР, Н ОН носн носн н он н он Гпиквгвн (и остатков) носн, н) о,н ,'н ) Он НЛ но н Он носн носн н он н он НОР Гаиквгвн 1п + ) остатков) РР., + Н,О - 2Р, носы, ) — — 0 н о о ;,ОН Н '. НО '~ь à Π— Р— 0 — Р— О-)Уаиднн) + Н ОН О- ОНПР.гпввазв каза-пирафасфарилаэий. Пирофосфат, освобождающийся при этой реакции, происходит из двух обращенных наружу фосфорильных остатков 11ТР. Реакция легко обратима, но пирофосфат быстро гидролизуется )п у)уо в ортофосфат неорганической пирофосфатазой.
Необратимый по своей природе гидролиз пирофосфата запускает синтез 1Л)Р-глюкозы. Глюкоза-1-фосфат + 1)ТР 1ЛлР-глюкоза + РР;, Глюкоза-1-фосфат + ).)ТР + Н,О 1ЛлР-глюкоза + 2Р, Синтез 130Р-глюкозы может служить примером часто повторяющейся в биохимии темы: многие реакции биасинтеза запускаются гидрализом пирафосфата. Широкое значение имеет другой аспект этой реакции. Нуклеозидпифосфатные сахара служат донорами гликозильной группы в биосинтезе многих дисахаридов и полисахаридов. 16.7. Гликогеи-сиитаза катализирует веревок глюкозы от ШУР-глюкозы к растущей цепи Новые глюкозильные фрагменты присоединяются к невосстанавливаюшнм концевым остаткам гликогена. Активированный глюкозильный компонент )ЛЭР- глюкозы переносится на гидроксильную группу С-4-конца гликогена, образуя а-!,4- гликозидную связь.
В происходящей реакции злонгации 1ЛЭР замещается этой кон- о о !) + Π— Р— 0 — Р— 0 — 1Урнянн 1 он 0 0 цевой гидроксильной группой растущей молекулы гликогена. Реакция катализнруется гликаген-синтазай, осуществляющей присоелинение глюкозильных остатков только при условии, что полисахаридная цепь уже содержит более четырех остатков. Таким образом, для синтеза гликогена требуется наличие затравки, образуемой другой синтетазой. 16.8.
Ветвящий фермент образует альфа-1,6-связи Гликоген-синтаза катализирует только синтез а-1,4-связей. Для образования а-1,6- связей, благодаря которым гликоген становится разветвленным полимером, требуется другой фермент, Ветвление имеет важное зиачгние в там отношении, чта ано повышает Растворимость гликоггна. Кроме того, благодаря ветвлению создается большое количество невосстанавливаюших концевых ос~атков, которые являются местами действия гликоген-фосфорилазы и гликогеи-синтазы. Таким образом, вгпмлениг увеличивает скорость синтеза и расщепления гликагена. Ветвление происходит после присоединения некоторого количества глюкозильных остатков через а-1,4-связь под действием гликоген-синтазы.
Ветвь создается путем разрушения а-1,4-звена и образования а-1,6-звена, что представляет собой реакцию, отличную от реакции, устраняющей ветвление. Блок остатков, обычно в количестве семи, переносится ближе к внутренней части молекулы. Вгтвнщий фермент, 16. Гликогеи и обмен диеахаридов 12! катализирующий эту реакцию, обладает очень строгой специфичностью. Блок, состоящий нз семи (нли около этого) остатков, должен включать в себя невосстанавливающий конец и происходить из цепи длиной минимум в одинналцать остатков.
Кроме того, новая точка ветвления должна быть отдалена от предсуществующей точки ветвления по меньшей мере на четыре остатка. 16.9. Гликоген — очень эффективная резервная форма глюкозы Какова цена превращения глюкоза-6-фосфата в гликоген и обратного превращения гликогена в глюкоза-6-фосфат? Соответствующие реакции уже были описаны, за исключением приведенной ниже реакции 5, представляющей собою регенерацию (3ТР.
ПОР фосфорилируется за счет АТР в реакции, каталнзируемой нуклеаэид-дифасфакипазаи. 1) Глюкоза-6-фосфат— Глюкоза-1-фосфат 2) Глюкоза-1-фосфат + 13ТР -+ (Л3Р-глюкоза + РР, 3)РРч + НО ~ 2Р, 4) СОР-глюкоза е Гликоген„ вЂ” Глнкоген„, + (3)3Р 5) (313Р + АТР— ° 1.)ТР + А)3Р Суммарная реакция: Глюкозо-6-фосфат + АТР + Глнкоген„+ Н,О -~ Гликоген„ч, + АОР + 2Р, Таким образом, олна высокоэнергетическая фосфатная связь расходуется при включении глюкозо-6-фосфата в гликоген. Выход энергии при распаде гликогена чрезвычайно высок. Около 90;~; остатков подвергаются фосфоролитическому расщеплению с образованием глюкоза-1-фосфата, который превращается в глюкоза-6- фосфат без энергетических затрат. Остальные 10;„' остатков принадлежат ветвям и расщепляются гидролнтически.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
