2. Регуляция катехоламинами и глюкагоном мобилизации гликогена.
Изменения активности этих ферментов происходят в результате фосфорилирования за счет АТФ и дефосфорилирования. Важно заметить, что фосфорилирование гликогенсинтетазы и гликогенфосфорилазы приводит к противоположным изменениям их активности. Гликоген фосфорилаза фосфорилируясь становится неактивной гликогенсинтетаза «b» :
АДФ
АТФ
Фосфорилаза «b» Фосфорилаза «а»
(неактивная) (активная)
АДФ
АТФ
Гликогенсинтетаза «а» гликогенсинтетаза «b»
(активная) (неактивная)
Фосфорилирование гликогенфосфорилазы «b» обеспечивается фосфорилаз-киназой, которая в свою очередь активируется цАМФ-зависимой протеинкиназой. Фосорилирование гликогенсинтетазы «а» катализируется непосредственно цАМФ-зависимой протеинкиназой. В целом мобилизация гликогена-это конечное звено каскада реакций запускаемые появлением в клетке 3^5^ - АМФ (цАМФ). Наибольшее значение каскадный механизм мобилизации гликогена имеет для мышц, где для кратковременных мышечных нагрузках главным энергетическим субстратом служит глюкоза. При переходе от состояния покоя к интенсивной мышечной работе потребность скелетных мышц в энергии за доли секунды возрастает в сотни раз. Каскадный механизм мобилизации гликогена обеспечивает быстрое включение боиэнергетических процессов поставкой субстрата. Мобилизация гликогена начинается с возникновения готовности и необходимости организма выполнять мышечную работу, например, при любой стрессовой ситуации. При этом из мозгового вещества надпочечников в кровь секретируется гормон адреналин, который взаимодействуя с рецепторами мембран миоцитов активирует фермент аденилатциклазу. Аденилатциклаза ипользуя АТФ, синтезирует множество молекул цАМФ, что является фактором усиления нейро-гуморального сигнала на клетку и ткань в целом. Далее молекулы цАТФ активируют цАМФ-зависимые протеинкиназы, которые активируют фосфорилазкназу. Фосфорилазкиназа активирует фосфорилазу «b» ,переводя её в фосфорилазу «а». Далее идет фосфоролиз гликогена, т.е. его мобилизация. Когда необходимость в мышечной работе отпадает, секреция адреналина прекращается. Уровень его отпадает, активность аденилатциклазы снижается, а цАМФ разрушается фосфодиэстеразой. Фосфорилаза и гликогенсинтетаза дефосфорилируется,мобилизация гликогена прекращается и усиливается синтез гликогена. Глюкагон - "гормон голода", вырабатываемый α-клетками поджелудочной железы в ответ на снижение уровня глюкозы в крови. По химической природе глюкагон - пептид. Адреналин выделяется из клеток мозгового вещества надпочечников в ответ на сишалы нервной системы, идущие из мозга при возникновении экстремальных ситуаций (например, бегство или борьба), требующих внезапной мышечной деятельности. Адреналин является сигналом "тревоги". Он должен мгновенно обеспечить мышцы и мозг источником энергии.
3. Понятие о специфических и общих путях катаболизма. Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты. Специфические и общие пути катаболизма . В катаболических процессах можно выделить два звена: - специфические пути катаболизма, разные для различных классов соединений (белков, жиров, углеводов и др.), - общие пути катаболизма - единые пути катаболизма для различных классов веществ, являющиеся продолжением специфических путей. С общими путями катаболизма, в основном, связаны главные биоэнергетические процессы, сопряженные с высвобождением и накоплением энергии в клетке.К специфическим путям катаболизма относятся реакции гидролиза белков, углеводов, липидов происходящие в желудочно-кишечном тракте или в тканях, реакции разрушения моносахаридов, аминокислот, жирных кислот, спиртов, происходящие в клетках и, в конце концов, завершающиеся образованием пировиноградной кислоты или ацетильным радикалом в форме ацетил-КоА.
Окислительное декарбоксилирование пировиноградной кислоты
Окислительное декарбоксилирование пирувата катализируется мультиэнзимным пируват-дегидрогеназным комплексом, локализованным на внутренней мембране митохондрий со стороны матрикса. Пируват-дегидрогеназный комплекс (окислительная декарбоксилаза пировиноградной кислоты) состоит из трех ферментов (Е1,Е2,Е3): Е1-пируватдекарбоксилаза с коферментом ТПФ (тиаминпирофосфат), Е2-дигидролипоил-трансацетилаза с коферментом липоевая кислота (ЛК) и кофактором - НS-КоА, Е3-дигидролипоил-дегидрогеназа с коферментом ФАД и кофактор - НАД Пировиноградная кислота (пируват) и ацетил-КоА являются теми метаболитами, которые, включаясь в общие пути катаболизма, разрушаются до углекислого газа и воды, поставляют энергию для синтеза АТФ в митохондриях. К общим путям катаболизма относятся следующие метаболические процессы (оба эти процесса локализованы в митохондриях): - окислительное декарбоксилирования пировиноградной кислоты; - превращение ацетил-КоА в цикле трикарбоновых кислот Кребса (Ц Т К ).Пируват (пировиноградная кислота) является одним из центральных метаболитов углеводного обмена. При окислительном декарбоксилировании пирувата образуется ацетил-КоА - ключевой субтсрат цикла трикарбоновых кислот Кребса. В анаэробных условиях из пирувата образуется молочная кислота. В процессе глюконеогенеза из пируват синтезируется глюкоза. Повышение уровня пирувата наблюдается при гиповитаминозе В1, при интенсивной мышечной работе, при сердечной декомпенсации, сахарном диабете, при гепатитах. В ликворе концентрация пирувата резко повышается после черепно-мозговой травмы, при менингите, абсцессе мозга.
Окисление пирувата
4. Витимин В3(пантотеновая к-та) β-аланин и 2,4-дигидрокси-диметил-масляная кислота.
Коферментная форма: HS-KoA (кофермент или коэнзим А - кофермент ацилирования). Строение КоА: а) тиоэтиламин б) пантотеновая кислота в) 3’-фосфоаденозин-5’-дифосфат. Участие в метаболизме: HSКоА - кофермент ацилирования, то есть входит в состав ферментов, которые катализируют перенос ацильных остатков. Поэтому В3 участвует:
а) в β-окислении жирных кислот и их биосинтезе
б)в окислительном декарбоксилировании α-кетокислот (пируват, α-кетоглутарат)
в) в биосинтезе нейтрального жира, липоидов, стероидов, гема гемоглобина, ацетилхолина.