Вопрос 1.

Напишите реакции биосинтеза гликогена..

Тратится 1 АТФ, 1 УТФ

Биологическое значение синтеза гликогена – запас гликогена для последующего использования его в качестве источника глюкозы, которая участвует в реакциях распада с образованием АТФ – источника энергии для процессов жизнедеятельности.

Особенности синтеза гликогена в печени и в мышцах: а)в печени синтезируется для поддержания нормального уровня глюкозы в крови, для нужд всего организма, а в мышцах – для своих потребностей – мышечного сокращения б)синтез в печени происходит при гипергликемии, во время принятия пищи, а в мышцах после физической нагрузки в период восстановления.

Вопрос 2.

Напишите реакции синтеза глюкозы из молочной кислоты (глюконеогенез): значение, химизм обратимых и необратимых реакций, регуляция. В чем заключается и какова роль глюкозо-лактатного цикла (цикл Кори)?

Глюкозо-лактатный цикл (цикл Кори) – это связь глюконеогенеза в печени и образо-

вания лактата в эритроцитах или мышцах из глюкозы. В эритроцитах молочная кислота образуется непрерывно, так как для них анаэробный гликолиз является единственным способом образования энергии.

В скелетных мышцах высокое накопление молочной кислоты является следствием

гликолиза при очень интенсивной, субмаксимальной мощности, работе. Но даже при работенизкой и средней интенсивности в скелетной мышце образуется некоторое количество лактата. Утилизоваться он может только одним способом – превратиться в пировинограднуюкислоту. Однако, сама мышечная клетка ни при работе, ни во время отдыха не способна превратить лактат в пируват из-за особенностей изофермента ЛДГ-5.

Поэтому во время и после нагрузки (при восстановлении) лактат удаляется из мышцы.

Это происходит довольно быстро, всего через 0,5-1,5 часа в мышце лактата уже нет. Малая

часть молочной кислоты выводится с мочой. Большая часть лактата захватывается гепато-

цитами, окисляется в пировиноградную кислоту и вступает на путь глюконеогенеза. Полу-

ченная глюкоза используется самим гепатоцитом или выходит в кровь, пополняя запасы в

мышце или других клетках.

Рис. 7-50. Цикл Кори (глюкозолактатный цикл). 1 - поступление лактата из сокращающейся мышцы с током крови в печень; 2 - синтез глюкозы из лактата в печени; 3 - поступление глюкозы из печени с током крови в работающую мышцу; 4 - использование глюкозы как энергетического субстрата сокращающейся мышцей и образование лактата.

Повышение содержания лактата в крови может быть следствием нарушения метаболизма пирувата.

Вопрос 3.

Билет 21.

Вопрос 1.

Гликогено́лиз — биохимический процесс расщепления гликогена до глюкозы, осуществляется главным образом в печени и мышцах и не требует затрат энергии. Основная задача гликогенолиза — поддержание постоянного уровня глюкозы в крови.

Фосфорилазы переводят полисахариды (в частности, гликоген) из запасной формы в метаболически активную форму; в присутствии фосфо-рилазы гликоген распадается с образованием фосфорного эфира глюкозы (глюкозо-1-фосфата) без предварительного расщепления на более крупные обломки молекулы полисахарида. В общей форме эту реакцию можно представить в следующем виде:(C₆H₁₀O₅)_n+ H₃PO₄–> (C₆H₁₀O₅)_n–1+ Глюкозо-1-фосфат, где (С₆Н₁₀О₅)_n означает полисахаридную цепь гликогена, а (С₆Н₁₀О₅)_n-1,– ту же цепь, но укороченную на один глюкозный остаток.

На рис. 10.1 изображены процесс распада гликогена до глюкозо-1-фосфата и участие в этом процессе цАМФ.Фермент фосфорилаза существует в двух формах, одна из которых (фосфорилаза а) активна, в то время как другая (фосфорилаза b) обычно неактивна. Обе формы могут диссоциировать на субъединицы. Фосфорилаза b состоит из двух субъединиц, а фосфорилаза а – из четырех. Превращение фосфо-рилазы b в фосфорилазу а осуществляетсяфосфорилированием белка: 2 Фосфорилаза b + 4 АТФ –> Фосфорилаза а + 4 АДФ.

Катализируется эта реакция ферментом, который называется киназой фосфорилазы b. Установлено, что эта киназа может существовать как в активной, так и в неактивной форме. Неактивная киназа фосфорилазы превращается в активную под влиянием фермента протеинкиназы (киназа киназы фосфорилазы), и не просто протеинкиназы, а цАМФ-зависимой протеинкиназы.

Активная форма последней образуется при участии цАМФ, которая в свою очередь образуется из АТФ под действием фермента аденилатцик-лазы, стимулируемой, в частности, адреналином и глюкагоном. Увеличение содержания адреналина в крови приводит в этой сложной цепи реакций к превращению фосфорилазы b в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождению глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата из запасного полисахаридагликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу b катализируется ферментом фосфатазой (этареакция практически необратима).

Образовавшийся в результате фосфоролитического распада гликогена глюкозо-1-фосфат превращается под действием фосфоглюкомутазы в глюкозо-6-фосфат. Для осуществления данной реакции необходима фосфо-рилированная форма фосфоглюкомутазы, т.е. ее активная форма, которая образуется, как отмечалось, в присутствии глюкозо-1,6-бисфосфата .

Образование свободной глюкозы из глюкозо-6-фосфата в печени происходит под влиянием глюкозо-6-фосфатазы. Данный фермент катализирует гидролитическое отщепление фосфата:

Рис. 10.2. Распад и синтез гликогена (схема).

Жирными стрелками указан путь распада, тонкими - путь синтеза. Цифрами обозначены ферменты: 1 - фосфорилаза; 2 - фос-фоглюкомутаза; 3 - глюкозо-6-фосфатаза; 4 - гексокиназа (глюкокиназа); 5 - глюко-зо-1-фосфат-уридилтрансфераза; 6 - глико-генсинтаза.

Заметим, что фосфорилированная глюкоза в противоположность неэте-рифицированной глюкозе не может легко диффундировать из клеток. Печень содержит гидролитический фермент глюкозо-6-фосфатазу, который и обеспечивает возможность быстрого выхода глюкозы из этого органа. В мышечной ткани глюкозо-6-фосфатаза практически отсутствует.

На рис. 10.2 отражены представления о путях распада и синтеза гликогена в печени.

Можно считать, что сохранение постоянства концентрации глюкозы в крови является результатом одновременного протекания двух процессов: поступления глюкозы в кровь из печени и потребления ее из крови тканями, где она используется в первую очередь как энергетический материал.

Гликогенолиз—анаэробный распад гликогена. Его энергетическая ценность 4-1=3АТФ в расчете на один гексозный остаток. При аэробном окислении мышечного гликогена образуется 39 молекул АТФ в расчете на каждую отщепляемую от гликогена молекулу глюкозы.

Сравнение этих процессов позволяет сделать следующие выводы:

• синтез и распад гликогена протекают по разным метаболическими путям;

• печень запасает глюкозу в виде гликогена не столько для собственных нужд, сколько для поддержания постоянной концентрации глюкозы в крови, и, следовательно, обеспечивает поступление глюкозы в другие ткани. Присутствие в печени глюкозо-6-фосфатазы обусловливает эту главную функцию печени в обмене гликогена;

• функция мышечного гликогена заключается в освобождении глюкозо-6-фосфата, потребляемого в самой мышце для окисления и использования энергии;

• синтез гликогена - процесс эндергонический. Так на включение одного остатка глюкозы в полисахаридную цепь используется 1 моль АТФ и 1 моль УТФ;

• распад гликогена до глюкозо-6-фосфата не требует энергии;

• необратимость процессов синтеза и распада гликогена обеспечивается их регуляцией.