timin_o_a_lektsii_po_obschey_biokhimii (1) (832543), страница 37
Текст из файла (страница 37)
При этом напрежнем месте остается один остаток глюкозы и "открытая" доступная α1,6-гликозиднаясвязь.3. Амило-α1,6-глюкозидаза, "деветвящий" фермент – гидролизует α1,6-гликозиднуюсвязь с высвобождением свободной (нефосфорилированной) глюкозы. В результате образуется цепь без ветвлений, служащая субстратом для фосфорилазы.РЕГУЛЯЦ ИЯО Б МЕ Н А Г Л ИК О ГЕ НАМетаболизм гликогена в печени регулируется несколькими гормонами, одни из которых активируют ферменты синтеза гликогена, а другие – ферменты распада гликогена. Основные ферменты метаболизма гликогена активны либо в фосфорилированной, либо в дефосфорилированной форме.Присоединение фосфатов к ферментам производят протеинкиназы, источником фосфата является АТФ:o фосфорилаза гликогена активируется после присоединения фосфатной группы,o синтаза гликогена после присоединения фосфата инактивируется.Фосфорилирование указанных ферментов начинается после воздействия на клетку адреналина, глюкагона и некоторых других гормонов.
В результате адреналин и глюкагонвызывают гликогенолиз, активируя фосфорилазу гликогена.Дефосфорилирование этих ферментов осуществляют протеинфосфатазы. Активатором протеинфосфатаз, через сложный внутриклеточный механизм передачи сигнала, выступает инсулин. Таким способом инсулин запускает синтез гликогена за счет быстрой активации гликогенсинтазы и инактивации гликогенфосфорилазы.Строение и обмен углеводов198Одновременно инсулин и глюкокортикоиды увеличивают синтез гликогена, увеличивая количество молекул гликогенсинтазы.Для регуляции активности фосфорилазы и синтазы гликогена используется особыйкаскадный аденилатциклазный механизм (см ниже).А К ТИ В А ЦИ ЯФОС ФОР И ЛА ЗЫ Г ЛИ К ОГ ЕН АСкорость гликогенолиза лимитируется только скоростью работы фосфорилазы гликогена.
Ее активность может изменяться тремя способами:o ковалентная модификация,o кальций-зависимая активация,o аллостерическая активация с помощью АМФ.Ковалентная модификацияПри действии некоторых гормонов на клетку происходит активация фермента черезаденилатциклазный механизм, который является так называемым каскадным регулированием. Последовательность событий в данном механизме включает:1. Молекула гормона (адреналин, глюкагон) взаимодействует со своим рецептором;2.
Активный гормон-рецепторный комплекс воздействует на мембранный G-белок;3. G-белок активирует фермент аденилатциклазу;4. Аденилатциклаза превращает АТФ в циклический АМФ (цАМФ) – вторичный посредник(мессенджер);5. цАМФ аллостерически активирует фермент протеинкиназу А;6. Протеинкиназа А фосфорилирует различные внутриклеточные белки.
Одним из этих белков является синтаза гликогена, ее активность угнетается, другим белком – киназафосфорилазы, которая при фосфорилировании активируется;7. Киназа фосфорилазы фосфорилирует фосфорилазу "b" гликогена, последняя в результатепревращается в активную фосфорилазу "а";biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)1998.
Активная фосфорилаза "а" гликогена расщепляет α1,4-гликозидные связи в гликогене собразованием глюкозо-1-фосфата.Кроме гормонов, влияющих на активность аденилатциклазы через G-белки, существуют иные способы регуляции этого механизма. Например, после воздействия инсулина активируется фермент фосфодиэстераза, которая гидролизует цАМФ и, следовательно, ликвидирует развитие аденилатциклазного механизма действия глюкагона и адреналина, со всемивытекающими последствиями.Кальций-зависимая активацияАктивация ионами кальция заключается в активации киназы фосфорилазы не протеинкиназой, а ионами Ca2+ и кальмодулином. Этот путь работает при инициации кальцийфосфолипидного механизма (см "Гормоны") либо при отсутсвии стимуляции аденилатциклазы.
Это оправдывает себя, например, в мышцах при умеренной нагрузке, когда влияние адреналина через аденилатциклазу еще не произошло или недостаточно, но в цитоплазму подвлиянием нервных импульсов поступают ионы Ca2+.Аллостерическая активацияТакже существует активация фосфорилазы гликогена с помощью АМФ – аллостерическая активация благодаря присоединению АМФ к молекуле фосфорилазы "b". Способ работает в любой клетке – при увеличении расхода АТФ и накоплении продуктов его распадаАДФ и АМФ.ГЛИКОГЕНОВЫЕ БОЛЕЗНИЭто наследственные заболевания, обусловленные недостаточностью каких-либо ферментов, отвечающих за метаболизм гликогена. Средняя частота встречаемости составляет1:40000.Г ЛИ К ОГЕ Н ОЗЫСиндром гликогеноза возникает в результате дефекта фермента синтеза или мобилизации гликогена, что приводит к накоплению или изменению структуры гликогена в разныхтканях, чаще в печени и мышцах.
В настоящее время гликогенозы делят по патогенетическому признаку на печеночные, мышечные и смешанные формы.Всего существует 12 типов гликогенозов. По патогенетическому признаку гликогенозыделят:• печеночные – 0, I, III, IV, VI, VIII, IX, Х, ХI типов,• мышечные – V и VII типов,• смешанные – II типа.Строение и обмен углеводов200Печеночные гликогенозыГликогеноз I типа или болезнь фон Гирке обусловлен аутосомно-рецессивным дефектом глюкозо-6-фосфатазы. Из-за того, что этот фермент есть только в печени и почках,преимущественно страдают эти органы, и болезнь носит еще одно название – гепаторенальный гликогеноз. Даже у новорожденных детей наблюдаются гепатомегалия и нефромегалия, обусловленные накоплением гликогена не только в цитоплазме, но и в ядрах клеток.
Кроме этого, активируется синтез липидов с возникновением стеатоза печени. Так какфермент необходим для дефосфорилирования глюкозо-6-фосфата с последующим выходомглюкозы в кровь, у больных отмечается гипогликемия, и, как следствие, ацетонемия, метаболический ацидоз, ацетонурия.Гликогеноз III типа или болезнь Форбса-Кори или лимит-декстриноз – это аутосомно-рецессивный дефект амило-α1,6-глюкозидазы, "деветвящего" фермента, гидролизующего α1,6-гликозидную связь. Болезнь имеет более доброкачественное течение, и частотаее составляет примерно 25% от всех гликогенозов. Для больных характерна гепатомегалия,умеренная задержка физического развития, в подростковом возрасте возможна небольшаямиопатия.При гликогенозе IV типа (болезнь Андерсена, 1% всех гликогенозов), связанного сдефектом ветвящего фермента, образуется гликоген с короткими цепочками и резкоуменьшается скорость гликогенолиза.Гликогеноз VI типа (болезнь Херса, 25% всех гликогенозов), связан с дефицитом печеночной фосфорилазы гликогена.
При этом отсутствует мобилизация гликогена, развивается гепатомегалия и гипогликемия.Мышечные гликогенозыДля этой группы гликогенозов характерны изменения ферментов мышечной ткани. Этоприводит к нарушению энергообеспечения мышц при физической нагрузке, к болям в мышцах, судорогам.Гликогеноз V типа (болезнь Мак-Ардля, 1% всех гликогенозов) – отсутствие мышечной фосфорилазы. При тяжелой мышечной нагрузке возникают судороги, миоглобинурия,хотя легкая работа не вызывает каких-либо проблем.biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2018г)201Смешанные гликогенозыЭти заболевания касаются и печени, и мышц, и других органов.Гликогеноз II типа (болезнь Помпе, 10% всех гликогенозов) – поражаются все гликогенсодержащие клетки из-за отсутствия лизосомальной α1,4-глюкозидазы.
Происходитнакопление гликогена в лизосомах и в цитоплазме. Заболевание является наиболее злокачественным. Больные умирают в грудном возрасте из-за кардиомегалии и тяжелой сердечнойнедостаточности.А Г ЛИ К ОГЕ Н ОЗ ЫАгликогенозы – состояния, связанные с отсутствием гликогена.В качестве примера агликогеноза можно привести наследственный аутосомнорецессивный дефицит гликоген-синтазы. Симптомами является резкая гипогликемия натощак, особенно утром, появляется рвота, судороги, потеря сознания. В результате гипогликемии наблюдается задержка психомоторного развития, умственная отсталость.
Болезнь несмертельна при адекватном лечении (частое кормление), хотя и опасна.ОКИСЛЕНИЕ ГЛЮКОЗЫОкисление глюкозы в клетках происходит по двум направлениям:1. Окисление с образованием пентоз: рибозы, рибулозы, ксилулозы. Этот путь называетсяпентозофосфатный шунт и не связан с получением энергии2. Окисление с образованием пировиноградной кислоты (пирувата) и получением энергии.Второй путь, по которому глюкоза окисляется до пировиноградной кислоты, называется гликолизом. В зависимости от дальнейшей судьбы пирувата различают аэробное и анаэробное окисление глюкозы. Целью аэробного и анаэробного путей окисления глюкозы является получение АТФ.В аэробном процессе пировиноградная кислота превращается в ацетил-SКоА и далеесгорает в реакциях тканевого дыхания до СО2 и Н2О.Вместе с этим, существенное значение также имеетспособность пирувата карбоксилироваться в оксалоацетат (см "Регуляция ЦТК"), особенно эта реакцияактивна в печени.
Наличие избытка оксалоацетата"подталкивает" реакции ЦТК, ускоряет связываниеацетильной группы, ее окисление и синтез АТФ.В анаэробном процессе пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты (лактата), поэтому в микробиологии анаэробный гликолиз называют молочнокислым брожением.
Лактатявляется метаболическим тупиком и далее ни во чтоне превращается, единственная возможность утилизовать лактат – это окислить его обратно в пируват.Многие клетки организма способны к анаэробному окислению глюкозы. Для эритроцитов он является единственным источником энергии. Клеткискелетной мускулатуры за счет бескислородногорасщепления глюкозы выполняют мощную, быструю, интенсивную с предельным напряжением, работу (до 60 секунд), как, например, бег на короткие дистанции, напряжение в силовых видах спорта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
