Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Эта реакция, вероятно, идет через образование в качестве промежуточного продукта иона карбония. Расщепление связи между С-1 и О, сохранение конфигурации при С-1 и предположительное участие промежуточного иона карбония напоминают разрушение хитина, катализируемое лизоцимом. Реакция, катализируемая фосфорилазой, !и уйуо легко обратима. При рН 6,8 равновесное отношение ортофосфата к глюкозо-1-фосфату равно 3,6.
Лбо для этой реакции мало, потому что гликозидная связь замещается фосфоэфирной связью, которая имеет почти такой же потенциал переноса. Однако ш у!уо фосфоролиз сдвинут далеко в сторону распада гликогена, поскольку отношение 1Р, у 1Глюкозо-1-фосфат1 обычно превышает 100. Грвиулы ликогвив Рис. 16.3. Электронная микрофотография печеночной клетки. Плотные частицы в цитоплазме представляют собой гранулы гликогена. (Печатается с любезного разрешения д-ра Сеогйе Ра!аде,) Фосфоролитическое расщепление гликогена энергетически выгодно, потому что высвобождаемый сахар уже фосфорилирован. В противоположность этому гидролитическое расщепление давало бы глюкозу, которая для вступления на гликолитический путь должна была фосфорилироваться за счет АТР. Дополнительное преимущество фосфоролитического распада состоит в том, что глюкозо-1-фосфат в отличие от глюкозы не может диффундиФосфоролиз— расщепление связи ортофосфатом щепление водой).
НОСН НОСН НОСН + НО Фосфорилвза ОтО ' НО 3 Н ОН Н ОН Глюкоза 1 фосфвт Глн коган (л.! остатков) 16. Глнногеи н обмен днсахаридон 117 Н ОН Н ОН Глнкотон )л остатков) ровать из клетки. Каково значение способ- ности мышцы удерживать фосфорилиро- ванный сахар, мы увидим несколько позд- нее. 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 на 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-фермвнт. 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 остатнее) 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 мышцами.
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 ?ути 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—:.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
