Регуляция синтеза и распада гликогена в печени глюкагоном и адреналином

1 - глюкагон и адреналин взаимодействуют со специфическими мембранными рецепторами. Комплекс гормон-рецептор передает сигнал через аденилатциклазную систему на протеинкиназу А, переводя ее в активное состояние;

2 - протеинкиназа А фосфорилирует и активирует киназу фосфорилазы;

3 - киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу, переводя ее ι активную форму;

4 - протеинкиназа А фосфорилирует также гликогенсинтазу, переводя ее в неак тивное состояние;

5 - в результате ингибирования гликогенсинтазы и активации гликогенфосфорилазы ускоряется распад гликогена.

Характеристика некоторых гликогеновых болезней

Структура гликогена А. Строение молекулы гликогена: 1 – остатки глюкозы, соединённые α-1,4-гликозидной связью; 2 – остатки глюкозы, соединённые α-1,6-гликозидной связью; 3 – нередуцирующие концевые мономеры; 4 – редуцирующий концевой мономер. Б.Строение отдельного фрагмента молекулы гликогена.

Синтез гликогена (гликогенез) 1 – глюкокиназа или гексокиназа; 2 – фосфоглюкомутаза; 3 – УДФ-глюкопирофосфорилаза; 4 – гликогенсинтетаза (глюкозилтрансфераза); 5 – фермент «ветвления» (амило-1,4→1,6-гликозилтрансфераза). Светлые и заштрихованные кружки – глюкозные остатки.     Закрашенные кружки – глюкозные остатки в точке ветвления.

Катаболизм гликогена

В рамке – фрагмент гликогена с точкой ветвления.     Закрашенный кружок – глюкозный остаток, связанный α-1,6-гликозидной связью.     Светлые и заштрихованные кружки – глюкозные остатки в линейных участках и боковых ветвях, связанные α-1,4-гликозидной связью.   1 – гликогенфосфорилаза;   2 – олигосахарид-трансфераза;   3 – α-1,6-глюкозидаза.

Мобилизация гликогена

Зелёные кружочки – глюкозный остаток, связанный α1,6-гликозидной связью;

Красные кружки – гликозидные остатки в линейных участках и боковых ветвях, связанные α1,4-гликозидной связью.

1 – реакции фосфоролиза – отщепление глюкозного остатка в форме глюкозо-1-фосфата. В реакции используется неорганический фосфат;

2 – перенос трёх мономеров, оставшихся неотщеплёнными до точки ветвления, на нередуцирующий конец цепи и удлинение этой цепи;

3 – отщепление глюкозного остатка в точе ветвления (гидролиз α1,6-гликозидной связи) и образование свободной глюкозы;

4 – повторяющееся действие гликогенфосфорилазы и других ферментов с образованием основного продукта – глюкозо-1-фосфата;

5 – образование глюкозо-6-фосфата и использование его в печени и мышцах.

Инозитолфосфатный механизм регуляции синтеза и распада гликогена в печени адреналином и Са²⁺

1 - взаимодействие адреналина с α₁-рецептором передает сигнал через инозитолфосфатную систему. Это сопровождается активацией фосфолипазы С, мобилизацией Сa²⁺ из ЭР и активацией протеинкиназы С (ПКС).

2 - протеинкиназа С фосфорилирует гликогенсинтазу и переводит ее в неактивное состояние.

3 - комплекс 4Са²⁺-кальмодулин активирует киназу фосфорилазы и кальмодулинзависимые протеинкиназы.

4 - киназа фосфорилазы фосфорилирует гликогенфосфорилазу и тем самым ее активирует.

5 - гликогенфосфорилаза катализирует первую реакцию распада гликогена.

3. Гликолиз: последовательность реакций. Гликолитическая оксидоредукция. Субстратное фосфорилирование. Метаболизм глюкозы в клетке При нормальном рационе питания концентрация глюкозы в крови поддерживается на уровне 3,3-5,5 ммоль/л (60-100 мг/дл). Фосфорилирование свободных моносахаридов (используется АТФ) – обязательная реакция на пути их использования. Она приводит к образованию более реакционно-способных соединений и поэтому может рассматриваться как реакция активации. Фосфорилирование глюкозы – практически необратимая реакция, т.к. протекает с использованием значительного количества энергии. В печени глюкоза фосфорилируется с помощью ферментов – глюкокиназы (в период пищеварения) и гексокиназы (в постабсорбтивный период).   Гликолиз – это главный путь утилизации глюкозы; он протекает во всех клетках. Гликолиз – это не только главный путь метаболизма глюкозы, ведущий к образованию ацетил-СоА и его окислению в цикле лимонной кислоты, но – также и главный путь метаболизма фруктозы и галактозы, поступающих с пищей. Особенно важна в биомедицинском отношении способность гликолиза к образованию АТР в отсутствие кислорода; это позволяет поддерживать интенсивную работу скелетной мышцы в условиях недостаточной эффективности аэробного окисления; ткани с повышенной гликолитической активностью способны сохранять активность в периоды кислородного голодания. В то же время в сердечной мышце, адаптированной к работе в аэробных условиях, возможности осуществления гликолиза ограниченны, она тяжело переносит нарушение кровоснабжения (ишемию).   Все ферменты гликолитического пути находятся во внемитохондриальной растворимой клеточной фракции (цитозоле). Они катализируют реакции превращения глюкозы в пируват и лактат, которые протекают в определённой последовательности (схема приведена ниже). Суммарное уравнение процесса анаэробного распада глюкозы (гликолиз): С₆Н₁₂О₆ + 2Н₃РО₄ + 2АДФ → 2С₃Н₆О₃ + 2АТФ + 2Н₂О Глюкоза Лактат Последовательность реакций гликолиза

Гликолиз в эритроцитах всегда завершается образованием лактата, поскольку в этих клетках отсутствуют митохондрии, содержащие ферменты системы аэробного окисления пирувата. 90% потребностей эритроцита в энергии обеспечивается гликолизом. Анаэробное расщепление глюкозы может происходить в мышцах, мозге, желудочно-кишечном тракте, мозговом слое почек, сетчатке и коже. Печень, почки и сердце обычно утилизируют лактат, но в условиях гипоксии образуют его.

Хотя бóльшая часть гликолитических реакций обратима, три из них носят ярко выраженный экзергонический характер и поэтому могут рассматриваться как физиологически необратимые. Это реакции, катализируемые гексокиназой (и глюкокиназой), фосфофруктокиназой ипируваткиназой. На уровне этих реакций осуществляется регуляция гликолиза.