Lenindzher Основы биохимии т.3 (1128697), страница 16
Текст из файла (страница 16)
25-11). Несмотря на большое число стадий в этой последовательности событий, активность глнкоген-фосфорилазы успевает достичь пика уже через несколько минут после связывания вдреналина клетками печени. Последовательность стадий, приведенную на рис. 25-11, можно рассматривать как каскад действия одних ферментов на другие.
Каждый фермент в этом каскаде активирует множество молекул следующего фермента. Таким путем достигается большое и быстрое усиление поступающего сигнала; по имеющимся оценкам это усиление составляет примерно 25 млн. раз. В итоге связывание всего лишь нескольких молекул ацреналина адренорецепторами печени приводит к быстрому выбросу в кровь нескольких граммов глюкозы. Каскадный процесс, схематически показанный на рис.
25-11, в печени и скелетных мышцах протекает одинаково вплоть до образования глюкоза-6-фосфата. Но в мьпппах нет глюкоза-б.фосфатазы, н поэтому в них не образуется свободной глюкозы. Павь|шение концентрации глюкоза-6-фосфата здесь прииодит к значительному увеличению скорости гликолиза с образованием молочной кнслотъь в ходе которого вырабатывается АТР, доступный для использования в процессе сокрашения.
Как показали сравнительно недавние исследования, ацреналин стимулирует распад гликогена в печени через еще один каскад усиления, параллельный тому, который показан на рис. 25-11. В этом втором каскадном пропессе, который в опреде' ЧАСТЬ и!. НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ БИОХИМИИ ЧЕЛОВЕКА Рщшптор Через алреналнна кровь Клеточнел мембрана Глюкоза крови Внешний импульс 1 11ентральнак нервнМ снстема 1 Иозговое вещество налпочечннков Алреп алан ленных условиях оказывается преобладаюп1им.
роль вторичного внутриклеточного посредника играют ионы Са*+. Показанный на рис. 25-1! каскад запускается в печени не только адреналином, но также, как мы увидим ниже, гормоном поджелудочной железы — ппокагоном. Рнс. 25-11. Апрелалнл шшючает каскал уснленна в клетках печени. Свкзыванне несколькнх молекул апреналнна со спеннфнческнмн рецепторамн на поверхностн клетка нннцннрует послеловательнссть ферментатнвных реакций, в результате которых в кровь выбрасываетсв очень большое кслвчество глюкозы. 25.8.
Адреиалин также тормозит синтез гликойеиа Алреналин не толью стимулирует распад гликогена, но одновременно тормозит его синтез в печени нз глюкозы, что способствует максимальному поступлению глкжозы в кровь. Как видно на рис. 25-1 2, связывание адреналина на поверхности клеток печени и послелуюп1ее образование сАМРстимулируют катали- ГЛ. 25. ГОРМОНЪ| АМР зируемый протеинкинаэой процесс фосфорилирования гликоген-синтазы, в результате которого активная дефосфорилированная форма гликоген-синтазы превращается в неактивную фосфорнлированную форму 1разд.
2|)14). Следовательно, цепь реакций, которая приводит к уменьшению гликоген-синтазной активности, имеет тот же пусковой механизм, что и распад гликогена с образованием свободной глюкозы в крови. Рис 25.12. Торможение синтеза гликогена аЛреналином. Протеннкиназа, актнвирсваннал циклическим АМР, катализирует фосфорилирование гликоген-синтазы, леревод» тем самым фермент в малоактнвную форму (см. Разд. 2а14) В итоге весь доступный гликоген, глюкоза-б-фосфат и другие предшественники идут на образование свободной глюкозы, поступающей в кровь; этим достигается максимальное обеспечение мышц топливом и тем самым осуществляется подготовка организма к критической ситуации.
Адреналин действует не только на печень, но и на скелетные мышцы и сердце, где он способствует распаду гликогена также путем стимуляции мышечной фосфорилазы через образование сАМР. Поскольку в мышцах и сердце отсутствует глюкозо-б-фосфатаза, продуктом расщепления гликогена в этих органах является не глюкоза крови, а молочная кислота, образующаяся из глюкозо-6-фосфата в ходе гликолиза. Таким образом, стимуляция распада гликогена в мышцах ведет к увеличению скорости гликолиэа и образования АТР, что обеспечивает быстрое возрастание мышечной активности.
25.9. Фосфодиэстераза ннактннирует циклический аденозннмонофоефаз. До тех пор пока животное чувствуе~ себя в опасности и мозговой слой его надпочечников выбрасывает в кровь адреналин, аденилатциклазная система печени остается полностью активированной. В результате концентрация сАМР в клетках-мишенях поддерживается на относи- Алреналиа Рсаелтор Алеиилнтли«лаза АТР— — л АИР « РР, Неактивнаа ~ Акгиенан нрстеинюиата л иротсиакиназа Неактивна» Акти«ива ~ ~ ликоген. Атр гликсген- — — — — л синтеза «АРР синтеза 1Фосяюр«ли|они«на« 4юрма| тельно высоком уровне, что обеспечивает высокую скорость распада гликогена. Но как только опасность исчезает, секреция адреналнна прекращается и его содержание в крови быстро падает в результате ферментативного расщепления в печени.
По мере того как рецепторы адреналина становятся незанятыми, аденилатцнклаза возвращается в неактивное состояние и образование сАМР прекращается. Оставшийся в клетке сАМР разрушается под действием фосфолиэстеразы |рис. 25-1 3)- фермента, каталиэирующего гидролиз 3'-фосфатной связи в сАМР с образованием свободного 5'-аленозинмонофосфата (5'-АМР): 3', 5ксАМР + НзО. - ---- - Р"" 5к По мере уменьшения содержания сАМР в цитозоле происходит высвобождение сАМР, связанного с регуляторными субъединицами протеиикиназы, В результате регуляторные субъедииицы со- 794 ЧАСТЬ ПГ НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ БИОХИМИИ ЧЕЛОВЕКА Ннг н н циклический 3, йт АИРΠ— Р— О ОН !! 1 0 НзО ! Фосфоди зстернча, комплокс квльмодулин — Сн з+ Ння н с !! СН НС С / н н О ! Π— Р— О— О Кальмодулин Св он он Комплекс ' Св кальмодулин— Ся з+ Неак ф Активный комплекс фнрмонт— кнльмодулнн — Св з+ Рис.
25-13. Действие фосфсинмтерязы ив сАМР. Фосфолихтерязя многих тквней вктнви- руется июнями Свз", Этот зффскт непрямой; сначала ионы Св " сввзыямотся с регулятор- ным белком квльмодулином, в затем комплекс Ся*~ -квльмодулнн присоединяется к фосфо- днзсгервм, вызмввя яктиввняго ферменте. единяются вновь с каталитическимн и протеинкинаэа цереходит в неактивную форму.
Фосфорилиронанная форма кинаэы фосфорилазы далее подвергается дефосфорилированию так же, как фосфорилаза а, под действием фосфатазы фосфорилазы. Все это возвращает систему гликогенолиза в исходное состояние. Одновременно происходит реактивация глнкоген-синтазы путем ее дефосфорилиронания. Характерной особенностью фосфодиэстераэы является то, что оиа ингибирует- ся кофеином и глеофиллином -алкалоидами, содержащимися в небольших количествах в кофе и чае соответственно.
Эти алкалоиды пролонгируют или усиливают действие адреналина путем снижения скорости распада сАМР. В ряде тканей фосфодиэстераза активируется ионами Саз*. Этот эффект обусловлен связыванием ионов Саз со специфическим Са'+-связывающим белком, называемым кальмодулином. Комплекс Свл+— кальмодулии присоединяется к фосфодиэстераэе и активирует ее. Кальмодулин представляет собой недавно открытый Саз+-связывающий белок, широко распространенный во всем животном мире.
Почти у всех видов животных кальмодулин имеет одну и ту же аминокислотную последовательность, т.е. в эволюционном смысле это один из наиболее древних и в высшей степени консервативных животных белков. Концентрация ионов Са" в цитозоле регулирует многие функции клетки; в силу этого ионы Саз, подобно сАМР, играют важную регуляторную роль как вторичный посредник Кальмодулин участвует в пере- Рнс.
25-14. Квльмодулин играет роль медияторв во многих фсрментвтивных реакциях и сисгемвх мсмбрвнного транспорта, вктивируемых иона Свз ° . ГЛ. 25. ГОРМОНЪ| 795 Азы)нч ихь А хватка (гаикагои) ф ' Ветачк'и В-кзетк сузив) вах гсс тка Источник гормона Гормон А-клегки В-клетки )у-клетки Р-клетки Глю каган Инсулин Соматостатнн Панкреатнческнй по- л нпептнд Рис 25-|5.
Знлокринняя ~кань поджелулочиой ивлевы. Помимо экзокринных, нли ацинарных, клеток, синтезирующих пищеварительные фер- менты в форме их зимогенов (гл. 24), в пол- желудочной железе имеется эндокринная ткань, называемая островками Лангерганса. Остров- коваа ткань состоит из клеток разных типов, выделяющих специфические полине|пивные гормоны. А. Общий вил полжелудочной желе- зы. Е Схематическое июбражение островка Лангерганса, показаны типы клеток, перечис- ленные в табл 25-5 В. Электронная микро- фотография участка островка Лангерганса из поджелудочной железы человека. Видны А- В- и О-клетки. даче сигнала, вызывающего увеличение концентрации ионов Саз' в цитозоле, путем образования комплекса Саз+— кальмодулнн; далее этот комплекс связывается со специфическим Саэ'-регулируемым белком, стимулируя его активность (рис.
25-14). 25. Ы). 1')о|лжет|у;(очини железа гнгц(елне|' рнд | ормонон. ре| ьлйруннпйх ||рп|ю| сы мнгяполй |ма Рассмотрим еще один путь регуляции обмена углеводов, а также аминокислот и липидов, а именно регуляцию гормонами, ныделяемыми поджелудочной железой, эндокринная активность которой в свою очередь регулируется гормонами передней доли гипофиза.
Поджелудочная железа имеет дне основные биохимические функции. Одна-это биосинтез ряда ферментов, в часпюстн тринсина, химатринсина и карбонсингнтидазы, которые выде- остатка) Б 8 ' 5 мкм лаются в кишечник н участвуют в переваривании пищи. Эту функцию выполняют экзокринные клетки («вылеляюшне наружу», т.е. в проток поджелудочной железы) (рис. 25-15). Другая важная функция поджелудочной железы — это биосинтез инсулина и ряда других полнпептидных гормонов, которые регулирую~ обмен глюкозы и других основных питательных веществ. Эту функцию осуществляет эндокриннал ткань поджелудочной железы, представляющая собой скопление специализированных клеток, называемых островками Лангерганса.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
