Тимин О.А. Лекции по общей биохимии2020 (832729), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Резервы гликогена в клетках используются в зависимости от их функциональных особенностей.7В мышцах количество гликогена снижается обычно только во время физическойнагрузки – длительной и/или напряженной. Накопление гликогена здесь отмечается в периодвосстановления, особенно, если восстановление сопровождается приемом богатой углеводамипищи. И, конечно, количество гликогена в миоците снижается (как и во всех других клетках)во время голодания.Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, преждевсего между приемами пищи.
Через 12-18 часов голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются. Накапливается гликоген в печени только после еды, при гипергликемии.Это объясняется особенностями глюкокиназы, которая имеет низкое сродство к глюкозе и может работать исключительно при ее высоких концентрациях в крови.Строение и обмен углеводов196С ИНТ ЕЗГЛИКОГЕНАСинтез гликогена начинается с образования глюкозо-6-фосфата под действием глюкокиназы в печени или других гексокиназ в остальных тканях.
Как уже говорилось, глюкокиназа обладает низким сродством к глюкозе, и в гепатоцитах глюкоза будет задерживатьсятолько при ее высоких концентрациях.Непосредственно синтез гликогена осуществляют следующие ферменты:1. Фосфоглюкомутаза – превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат.2. Глюкозо-1-фосфат-уридилтрансфераза – фермент, осуществляющий ключевую реакцию синтеза. Необратимость этой реакции обеспечивается гидролизом образующегосядифосфата.3. Гликогенсинтаза – образует α1,4-гликозидные связи и удлиняет гликогеновую цепочку, присоединяя активированный С1 УДФ-глюкозы к С4-глюкозы на концевом участкегликогена.biokhimija.ruТимин О.А.
Лекции по общей биохимии (2020г)1974. Амило-1,4-1,6-гликозилтрансфераза, "гликоген-ветвящий" фермент – переноситфрагмент с минимальной длиной в 6 остатков глюкозы на соседнюю цепь с образованием1,6-гликозидной связи.М О Б И Л ИЗ АЦ И ЯГЛИКО ГЕ НАМобилизация гликогена (гликогенолиз) в тканях активируется при недостатке свободной глюкозы в клетке, а значит и в крови (голодание, мышечная работа). При этом уровеньглюкозы крови "целенаправленно" поддерживает только печень, в которой имеется глюкозо-6-фосфатаза, гидролизующая фосфатный эфир глюкозы. Образуемая при этом свободнаяглюкоза выходит через плазматическую мембрану в кровь.
Остальные органы используютгликоген только для собственных нужд.В гликогенолизе непосредственно участвуют три фермента:1. Фосфорилаза гликогена (кофермент пиридоксальфосфат) – расщепляет α1,4-гликозидные связи с образованием глюкозо-1-фосфата. Фермент работает до тех пор, пока до точкиветвления α(1-6) не останется 4 остатка глюкозы.2. α(1-4)-α(1-4)-Глюкантрансфераза – фермент, переносящий фрагмент из трех остатков глюкозы на другую цепь с образованием новой α1,4-гликозидной связи.
При этом на прежнем месте остается один остаток глюкозы и "открытая" доступная α1,6-гликозидная связь.Строение и обмен углеводов1983. 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 которыхактивируют ферменты синтеза гликогена, а другие – ферменты распада гликогена. Основныеферменты 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 глюкагон вызывают гликогенолиз, активируя фосфорилазу гликогена.Дефосфорилирование этих ферментов осуществляют протеинфосфатазы. Активаторомпротеинфосфатаз, через сложный внутриклеточный механизм передачи сигнала, выступаетинсулин. Таким способом инсулин запускает синтез гликогена за счет быстрой активациигликогенсинтазы и инактивации гликогенфосфорилазы.Одновременно инсулин и глюкокортикоиды увеличивают синтез гликогена, увеличивая количество молекул гликогенсинтазы.Для регуляции активности фосфорилазы и синтазы гликогена используется особый каскадный аденилатциклазный механизм (см ниже).biokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)А К ТИ В А ЦИ Я199ФОС 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 через аденилатциклазный 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 белковявляется синтаза гликогена, ее активность угнетается, другим белком – киназа фосфорилазы, которая при фосфорилировании активируется;7. Киназа фосфорилазы фосфорилирует фосфорилазу "b" гликогена, последняя в результатепревращается в активную фосфорилазу "а";8.
Активная фосфорилаза "а" гликогена расщепляет α1,4-гликозидные связи в гликогене собразованием глюкозо-1-фосфата.Строение и обмен углеводов200Кроме гормонов, влияющих на активность аденилатциклазы через G-белки, существуютиные способы регуляции этого механизма. Например, после воздействия инсулина активируется фермент фосфодиэстераза, которая гидролизует цАМФ и, следовательно, ликвидируетразвитие аденилатциклазного механизма действия глюкагона и адреналина, со всеми вытекающими последствиями.Кальций-зависимая активацияАктивация ионами кальция заключается в активации киназы фосфорилазы не протеинкиназой, а ионами Ca2+ и кальмодулином.
Этот путь работает при инициации кальций-фосфолипидного 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 под влиянием 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 распада АДФи 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 патогенетическомупризнаку 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.Печеночные 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 – гепаторенальныйbiokhimija.ruТимин О.А. Лекции по общей биохимии (2020г)201гликогеноз. 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 как фермент необходимдля дефосфорилирования глюкозо-6-фосфата с последующим выходом глюкозы в кровь, убольных 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 частота еесоставляет примерно 25% от всех гликогенозов. Для больных характерна гепатомегалия, умеренная задержка физического развития, в подростковом возрасте возможна небольшая миопатия.При гликогенозе IV типа (болезнь Андерсена, 1% всех гликогенозов), связанного с дефектом ветвящего фермента, образуется гликоген с короткими цепочками и резко уменьшается скорость гликогенолиза.Гликогеноз VI типа (болезнь Херса, 25% всех гликогенозов), связан с дефицитом печеночной фосфорилазы гликогена.
При этом отсутствует мобилизация гликогена, развиваетсягепатомегалия 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 мышечнойфосфорилазы. При тяжелой мышечной нагрузке возникают судороги, миоглобинурия, хотялегкая работа не вызывает каких-либо проблем.Смешанные 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.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
