Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_1 (1123306), страница 60
Текст из файла (страница 60)
гл. !3). В табл. )8. ! даны реакции, в которых происходит образование высокоэнергетических фосфатов при катаболизме глюкозы, с указанием эффективности процесса в аэробных и анаэробных условиях. ЛИТЕРАТУРА В!аы Х Р. РЬогг)ега оГ ругичаге гпе1аЬо)1ат„йепго)о8у„)978, 29, 280.
Волг Р.й. (егЦ ТЬе Епхутеа, Згг) ег)., Уо!а. 5--9, Асадеппс Ргеаа, 1972. 2)И.еаг Г., ЯатИе Р.3., ИЪе!ап И~, ). (ег)г7 СагЬоЬуг)га)е Ме)аЬо!)яп ап4 !)а Р)аогг)ега, 2 и~)а., Асаг)еппс Ргеаа, 1968. ОгеепЬега )Э.М. г'егЦ МегаЬо))с Ра)Ьиауа, Зп) ед., Уо1. 1. Асадегп)с Ргеа, 19б7. Яаа))е Р.З.. Б(етег )э..г".. И%е1ап И'. Х (е~)'.г) СагЬоЬуг)гаге МегаЬо)Ьт апг) 1ь О)аогг)его, Уоб 3, Асаг)еппс Ргева, 1981. Репе ~а)е С, М.
1ег).1 ТЬе Ке8п)акоп оГСагЬоЬуг)гаге Гоппабоп апд дойга)!оп )п Мапппа)а, ~Бпиегягу Рагй Ргеы, 198 !. Глава 19 Метаболизм гликогена Пыпер Мейес ВВЕДЕНИЕ Гликоген печени Мышечный гликоген Внеклеточная глюкоза 4,0% = 72 г' 0,7% = 245 га 0 1% = 1О г" 327 г Итого Глнкоген — главная-форма запасання углеводов у животных; в растениях эту роль играет крахмал. Гликоген запасается главным образом в печени (до 6% от массы печени) н в мышцах, где его содержание редко превышает 1% (табл.
19.1). Как и крахмал, гликоген является разветвленным полимером а- глюкозы (см. рис. 14.15). БИОМЕДИЦИНСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ Функция мышечного гликогена состоит в том, что он является легкодоступным источником гексозных единиц, используемых в ходе гликолиза в самой мышце. Гликоген печени используется главным образом для поддержания физиологических концентраций глюкозы в крови, прежде всего в промежутках между приемами пищи. Через 12 — 18 ч после приема пищи запас гликогена в печени почти полностью истощается. Содержание мышечного гликогена заметно снижается только после продолжительной и напряженной физической работы.
Повышенное содержание гликогена в мышцах может наблюдаться при диете с высоким содержанием углеводов, если перед этим запасы гликогена были снижены в результате высокой мышечной нагрузки. Под названием «болезни накопления гликогена» объединяют ряд наследственных болезней, при которых наблюдается нарушение мобилизации гликогена или отложение его в нефизнологических формах. Таблица 19.1. Запасы углеводов в организме нормального взрослого человека (массой 70 кг) после приема пипнк " Масса иечеии 1ЖЮ г. " Масса мышц 35 кг.
" Общий объем виеклеточиой жидкости Ю л. ГЛИКОГЕНЕЗ Биосинтез гликогеиа (рис. 19.1) Глюкоза фосфорнлнруется до глюкозо-6- фосфата, это та же реакция, которая является первой стадией гликолиз а. Реакция катализируется в мышцах гексокииазой, а в печени — глюкокииазой. Глюкоз о-6-фосфат превращается в глюкозо- 1-фосфат в результате реакции, катализируемой фасфоглюкомутазой. Этот фермент(Ф) находится в фосфорнлированной форме, его фосфогруппа (Р) участвует в обратимой реакции, интермедиатом которой является глюкозо-1,6-бисфосфат: Ф вЂ” Р + Глюкозо-6-фосфат+ Ф + Глюкозо- 1,6-бисфосфат е Ф вЂ” Р + Глюкозо-1-фосфат. Далее глюкозо-1-фосфат реагирует с уридинтрифосфатом (11ТР); в результате образуется активный нуклеотид уридиндвфосфаттлюкоза (1Л)РСНс)' (рис.
19.2). Реакция между глюкозо-1-фосфатом и уридинтрифосфатом катализируется ферментом 111)РС1сиирофосфорилазой: 1.)ТР + Глюкозо-1-фосфат И)Р01с + РРс Последующий гидролиз неорганического пирофосфата, катализируемый иеорганическои нирофосфатазой, сдвигает равновесие реакции вправо. При действии фермента гликогенеиитазы (или глюкозилтрансферазы) образуется гликозидная связь между атомом С, активированной глюкозы, находящейся в составе 1ЛЭРО1с, и атомом С, концевого остатка глюкозы в гликогене с освобождением уридиндифосфата (Ш)Р).
Для иницинрова- ' Известны и другие нуклеозиддифосфатсахара, например 1ЛЭР1За1. Кроме того, один н тот же сахар может быть связан с различными нуклеотидами. Например, глюкоза может быть связана с урндиновым (как в приведенном выше примере), гуанозиновым, тнмнднновым, аденознновым и цитидиновым нуклеотидами.
Гяави 19 Гликоген 11- 4 и 1 6 глюкозильныезвеньл) х Свободнал глюкоза, обоазовавшалел лон отгиеллении ветвей моно- шунт Глюкоза ния этой реакции требуется молекула гликогена в качестве «затравки». Эта затравка может синтезироваться на остове пептндной цепи подобно тому, как это происходит при синтезе других гликопротеинов (см. гл. 54): (ЛЭРО)с+ (С,)„- ШУР+ (С„)„„. Глнкоген Гликоген ,Сн,Он Урацил Механизм ветвлении О О и и -Р- О- Р-О- 1 ! О О Присоединение остатка глюкозы к «затравочной» цепи глнкогена происходит на внапнем, невосстанавливающем конце молекулы; «ветви» гликогенового «дерева» удлиняются путем последовательного образования (1- 4)-связей (рис.
19.3), После того как длина линейного участка цепи достигнет как минимум П остатков глнжозы, ветвзииий (браичинг) фермент (ямало-)1- 41- )1- 6)-траисглаокозидаза) переносит фрагмент (1 — 4)-цепн (с минимальной длиной в 6 остатков глюкозы) на соседнюю цепь, присоединяя к ней переносимый фрагмент Н ОН Ри бова Глюкоза Дифосфат Уридин Рис. 19.2.
Уридиндифосфатглюкоза (Ш)РЫс). Рис. 1Гг.1. Схема гликогенеза н гликогенолиза в печени. Иа включение одной молекулы. глюкозы в состав гликогена расходуются две высокоэнергетические фосфатные связи. ® - — стимуляпия; 9 — ингибирование. Инсулин понимает уровень сАМР только в том случае. если повышение уровня сАМР было вызвано глюкагоном или адреналином, т, е. по отношению к последним инсулин выступает как антагонист. Мгглибомизм г якогеиа ! Добавление ' 14С-гпюкозы гликогкн- синтдзд Рвс. 19З. Биосинтез глнкогена.
Механизм ветвления установлен с использованием 1'~С) глюкозы. ГЛИКОГЕНОЛИЗ Путь распада и расщепления в точках ветвления (см. рис. 19.1) Ф Рвс. 19.4. Стадии глнкогенолиза. (1 6)-связью; таким образом образуется точка ветвлении в молекуле. Ветви растут путем последовательного присоединения (1 4)-глюкозильных единиц и дальнейшего ветвления. Действие ветвящего фермента изучалось на животных путем добавления в пищу "С-меченной глюкозы с последующим исследованием гликогена печени через определенные интервалы времени (рис. 19.3). Стадией, лимитирующей скорость гликогеноли- за, является реакция, катализируемая фосфорилазой: (С,)„+ Р, — (С,)„, + Глюкозо-1-фосфат Гликоген Гликоген Фермент специфично катализирует фосфоролитическое расщепление (фосфоролиз) (1 - 4)-связей гликогена, продуктом является глюкозо-1-фосфат.
Остатки глюкозы отщепляются от дальних концов молекулы гликогена до тех пор, пока на ветвях, идущих от точки ветвления (11 — 61-связи), не останется примерно по 4 остатка глюкозы (рис. 19.4). Другой фермент («-11- 4! — «-11- 41-глюкантраисфераза) переносит трисахаридный фрагмент с одной цепи на другую, экспонируя (1 — 6)-пункт ветвления. Гидролитнческое расщепление (1 — 6)-связей осуществляет деветвящий (дебранчинг) фермент (а мило-11 — 61- глюкозидаза); по-видимому, это второй внд активности глюкантрансферазы '.
После удаления ветви ' Поскольку (1 - 6)-связь расщепляется гндролнтнческнм путем, образуется ! моль свободной глюкозы, а не 1 моль глюкозо-1-фосфата, в результате содержание глюкозы в крови может повышаться даже в отсутствие глюкозо-б-фосфатазы, как зто наблюдается, например„в случае гликогеноза типа 1 (болезнь фон Гнрке, см. ниже) после введения гдюкагона нлн едреналнна. на цепь гликогена снова действует фосфорилаза. Совместное действие фосфорилазы и других рассмотренных выше ферментов приводит к полному распаду гликогена.
Реакция„катализнруемая фосфоглюкомутазой, обратима; поэтому из глюкозо- 1-фосфата может образовываться глюкозо- 6-фосфат. В печени и ночках (но не в мышцах) имеется специфический фермент глюкозо-б-фосфатаза, отщепляюший фосфат от глюкозо-6-фосфата. Образовавшаяся глюкоза диффундирует из клеток в кровь. Это заключительная стадия гликогенолиза в печени. приводящего к повышению содержания глюкозы в крови. Глава т9 192 МЕХАНИЗМЫ КОНТРОЛЯ ГЛИКОГЕНОЛИЗА И ГЛИКОГЕНЕЗА Активация с участием сАМР Активация и ииактнвацня фосфорилазы (рис.
19.а1) 1Ьйацалтор Неактивная Активная аланнлат- цнклаза аданнлат- циклаза Гликотан „ тонн. Ооаватаза 1 Ат Рис. 19.5. Регуляция активности фосфорилазы в мыишах (п — число остатков глюкозы). Последовательность реакций образует каскад; зто позволяет усиливать гормональный сигнал на вавилой стадии. Главные ферменты, контролирующие метаболизм гликогена,— глнкогенфосфорнлаэа и гликогенсинтаза — регулируются сложной серией реакций, в которых используются как аллостернческне механизмы (см. с.
104), так н ковалентная модификация путем фосфорилнрования и дефосфорилирования фермента (см. с. 108). В печени фосфорилаза находится как в активной, так и в неактивной форме. В активной фосфорилазе (фосфорилазе а) гидроксильная группа одного нз остатков сернна фосфорилирована. Под действием специфической фосфатазы (протенифосфатазы-1) фермент превращается в неактивную фосфорилазу Ь в результате гидролитического отщеплення фосфата от остатка серина. Реактивация происходит путем рефосфорилирования за счет АТР прн действии специфического фермента книазы фосфорилазы. Мышечная фосфорилаза иммунологически и генетически отличается от соответствующего фермен- та печени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
