Биохимия 2 (1984) (1128710), страница 33
Текст из файла (страница 33)
0-(УР»язч ~ + РР, Н ОН носн носн н он н он Гпиквгвн 1п 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 )Л)Р- глюкозы переносится на гидроксильную группу С-4-конца гликогена, образуя а-!,4- гликозидную связь. В происходящей реакции злонгации )ЛЭР 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 ПТР. ИЭР фосфорилнруется за счет АТР в реакции, каталнзируемой нуклеаэид-дифасфакииазпй. 1) Глюкоза-6-фосфат— Глюкоза-1-фосфат 2) Глюкоза-1-фосфат + 13ТР— (Л3Р-глюкоза + РР, 3) РР, + Н,О 2Р, 4) ШЭР-глюкоза е Гликоген„ вЂ” Гликоген„, + (3)3Р 5) (3)3Р + АТР— ° 1.)ТР + А)3Р Суммарная реакция: Глюкоза-6-фосфат + АТР + Гликоген„+ Н,О Гликоген„,, + АОР + 2Р; Таким образом, олна высокоэнергетическая фосфатная связь расходуется при нключении глюкоза-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 гидролнтическн. Одна молекула АТР используется для фосфорилировання каждой из этих молекул глюкозы в глюкоза-6-фосфат.
Полное окисление глюкоза-6-фосфата дает тридцать семь молекул АТР, а при запасаннн потребляется чуть больше одной молекулы АТР на молекулу глюкоза-б-фосфата, так что общая эффективность запасапил составл.чвт около 9?У'„. 16.10. Циклический АМР занимает центральное положение в координированном контроле синтеза и распада гликогена Существование раздельных путей для синтеза н распада гликогена означает, что эти процессы должны подчиняться стра~ой регуляции. Полное проявление активности обеих групп реакций в одно и то же время привело бы к «непроизводительному» гидролизу АТР.
В лействнтельности синтез и расщепление гликогепа каардииираванна регулиругатсл такилч образом. чта г.чикагеп-сиптаза вкатывается почти неактивной лри полной активности фасфарилазы и пааоарат, На обмен гликогена большое влияние оказывают специфические гормоны. Полипептидный гормон иксу,чип (разд, 2,6) повышает способность печени сннтсзировать глнкоген.
Механизм действия инсулина пока не раскрыт. Высокое содержание инсулина в крови говорит о состоянии сытости, тогда как его низкое содержание является сигналом голода (разл. 23.6). Значительно лучше изучен механизм действия адргпалигга и глгакагана, эффект которых противоположен эффекту инсулина. Мышечная активность или подготовка к ней приводит к высвобождению адреналнна мозговым веществом надпочечников. Адрв- НО Н НО / чг ~ Н С вЂ” СН вЂ” Н вЂ” Н 2 СН ОН г Адрвннпнн налип выраженно стимулирует распад гликогена в мышцах и в меньшей степени- в печени. Печень более чувствительна к глмкагану, полипептидному гормону, секретируемому и-клетками поджелудочной железы при низком содержании сахара в крови.
Глюкагон повышает содержание сахара в крови, стимулируя распад гликогена в печени. +Н и-Нгв-Бег-ОГ«-6!у-Тпг-Рпв-Тпг-Бвг-Авр-Туг- чр -Бвг-Еув-Туг-Евн-Авр-Бвг-Агд-Агд-А!в-6Ь- 2е Часть П, Генерирование 122 н храпение энергии -Авр-Рпв-ивь6!и-Тгр Ьви-Мвч-Авп-Тпг-СОО гв гвин»ген Ннг нФ .с н с ~сн Ъ нс с н нн, й с ~~сн нс с И О О О О вЂ” Р— Π— Р— О О "О О О— О=Р О Циклические АМР АТР еоеферипзза + АТР еееФориваза в з Зег — ОН Бег — Π— РО,г ' + АОР+ Нь 16. Глнкоген н обмен днсаха рядов 123 Эрл Сазерланд (Еаг! Бпгйег!апд) установил, что действие адреналина и глюкагона на метаболизм опосредуется циклическим АМР.
Это открытие привело к представлению об универсальном присутствии циклического АМР во всех формах жизни и о его ключевой роли в регуляции биологических процессов (гл. 35). Синтез этой регуляторной молекулы из АТР катализируется аденилагпциклазой, ферментом, связанным,с плазматическими мембранами. Процесс ускоряется последующим гидролизом пирофосфата.
Адреналин и глюкагон не проникают в свои клетки-мишени. Они связываются с плазматическими мембранами и стимулируют аденилатциклазу (разд. 35.3). Повышенное внутриклеточное содержание циклического АМР запускает ряд реакций, приводящих к активации фосфорилазы и ингибированию гликоген-синтазы. Мы рассмотрим теперь структурную основу регуляции активности указанных ключевых ферментов обмена гликогена и затем перейдем к каскаду реакций, устанавливающих связь между этими ферментами и циклическим АМР. 16.11.
Фосфорилаза активируется путем фосфорнлнрования специфического остатка серина Фосфорилаза скелетных мышц существует в двух взаимопревращающихся формах; активная фосфорилаза а и обычно неак- главная фосфорилаза Ь (рис. 16.5). Фермент представляет собою димер, мол. масса субъединиц которого равна 92 кДал. Фосфорилаза Ь превращается в фосфорилазу а путем фосфорилирования оцного остатка серина (серина-14) в каждой субъединнпе. Эта ковалентная модификация казализируется специфическим ферментом киназой фосфорилаэы, который был открыт Эдмондом Фишером (Ейпопг) Еьсйег) и Эдвином Кребсом (Ег)к1п КгеЬя). Фосфорилаза а инактивируется специфической фосфатазой, гидролизуюгцей фосфорильную группу, присоединенную к серину-14.
Мышечная фосфорилаза Ь активна только в присутствии высоких концентраций АМР, действующих аллостерически. АМР связывается с центром связывания нуклеотида и изменяет конформацию фосфорилазы Ь. АТР действует как отрицательный аллостерический эффектор, конкурируя с АМР. Глюкоза-6-фосфат также ингибирует фосфорилазу Ь преимущественно путем связывания с другим активным центром.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
