BIOCHIMIE15
.docCOURS 15. LA VOIE DES PENTOSES PHOSPHATES de la transformation du glucose. L'échange du glycogène. LES GLYCOGÉNOSES.
La voie des pentoses phosphates de la transformation du glucose
La voie des pentoses phosphates – la voie alternative de l'oxydation du glucose. Il fournit aux cellules le coenzyme NADPH, utilisé comme le donneur de l'hydrogène dans les réactions de réduction et d`hydroxylation, et assure les cellules du ribose, participant à la synthèse des nucléotides et des acides nucléiques.
La voie des pentoses phosphates n'amène pas à la synthèse de l`ATP.
Les enzymes de la voie sont localisés dans le cytosol.
À la voie des pentoses phosphates de la transformation du glucose on distingue les phases oxydative et non oxydative de la formation des pentoses.
La phase oxydative comprend deux réactions de la déshydrogénation. Le coenzyme des déshydrogènases est NADP +, qui se réduit à NADPH. Les pentoses se forment à la décarboxylation oxydative.
La phase non oxydative insère les réactions du transfert de deux carbones (transcétolisation) ou de trois carbones (transaldolisation) d'une molecule sur une autre. Cette phase sert pour la synthèse des pentoses. Le processus est réversible, et les hexoses peuvent se former des pentoses.
La voie des pentoses phosphates de la formation des pentoses passe dans le foie, le tissu adipeux, la glande laitière, l'écorce des glandes surrénales, les erythrocytes.
1). La déshydrogénation du glucose-6-phosphate à la participation du glucose-6-phosphatedéshydrogènase et le coenzyme NADP+ avec la formation de la 6-phosphoglucono - lactone et NADPH (LA DIAPOSITIVE 2):
2). la 6-phosphoglucono - lactone est instable et s`hydrolyse avec la formation du 6-phosphogluconate (l`enzyme – 6-phosphogluconolactonase) (LA DIAPOSITIVE 3):
3). La déshydrogénation et la décarboxylation du 6-phosphogluconate avec la formation du ribulose-5-phosphate (le pentose) et NADPH à la participation de la 6-phosphogluconate déshydrogénase décarboxylée (LA DIAPOSITIVE 4):
4). Sous l'action de l`épimérase du ribulose-5-phosphate se forme le xylulose-5-phosphate (le pentose). Sous l'influence de l'isomérase le ribulozo-5-phosphate se transforme en ribose-5-phosphate (le pentose). Entre les formes des pentoses phosphates s'établit l'équilibre (LA DIAPOSITIVE 5):
À cette étape la voie des pentoses phosphates peut être terminée. À d'autres conditions commence la phase non oxydative du cycle des pentoses phosphates, qui passe aux conditions anaérobies. De plus, se forment les substances, caractéristiques pour la glycolyse (le fructose-6-phosphate, fructose-1,6-diphosphate, les phosphotrioses), et les substances, spécifiques pour la voie des pentoses phosphates (le sédoheptulose-7-phosphates, les pentose-5-phosphates, l`érythrose-4-phosphate).
5). La réaction de la coopération transcétolase du xylulose-5-phosphate et du ribose-5-phosphate (le coenzyme – le thiaminepyrophosphate, transfère le groupe glycoaldéhyde du xylulose-5-phosphate vers le ribose-5-phosphate) (LA DIAPOSITIVE 6):
6). La réaction transcétolase de la coopération du xylulose-5-phosphate et l`érythrose-4-phosphate (LA DIAPOSITIVE 7):
7). La réaction transaldolase – transaldolase catalyse le transfert du reste du dioxyacétone du sédoheptulose-7-phosphate sur le glyceraldéhyde-3-phosphate (LA DIAPOSITIVE 8):
Six molécules du glucose-6-phosphate au cycle des pentoses phosphates (LA DIAPOSITIVE 9) forment 6 molécules du ribulose-5-phosphate et 6 molécules de СО2.
De 6 molécules du ribulose-5-phosphate régénèrent 5 molécules du glucose-6-phosphate. Cela ne signifie pas que la molécule du glucose-6-phosphate s`oxyde entièrement: 6 molécules СО2 se forment de С-1-atomes de six molécules du glucose-6-phosphate.
L'équation totale des phases oxydative et non oxidative du cycle des pentoses phosphates (LA DIAPOSITIVE 10):
ou
Les produits intermédiaires du cycle (le fructose-6-phosphate et le glycéraldéhyde-3-phosphate) font partie de la glycolyse.
L'échange du glycogène
Le glycogène – le principal homolisaccharide de réserve de l`homme, dont le monomère est le glucose. Les restes du glucose sont joints dans les terrains linéaires par les liaisons -1,4-osidiques, dans les points de la ramification – par les -1,6- liaisons osidiques(LA DIAPOSITIVE 11).
La structure ramifiée du glycogène crée beaucoup de monomères terminaux, qui contribuent au fonctionnement des enzymes à sa désagrégation ou à la synthèse.
Le glycogène est déposé dans le foie et les muscles de squelette et se trouve dans le cytosol en forme des granules.
Les voies métaboliques de la synthèse et la désagrégation du glycogène sont diverses.
La synthèse du glycogène (la glycogénèse) se passe pendant 1-2 heures après la consommation de la nourriture glucidique et demande les dépenses de l`АТP.
1). La phosphorylation du glucose à la participation de l`hexokinase (dans le foie – glucokinase) avec la formation du glucose-6-phosphate, qui passe au glucose-1-phosphate (l`enzyme – phosphoglucomutase) (LA DIAPOSITIVE 12):
2). À la participation du glucose-1-phosphate-uridyltransférase le glucose-1-phosphate avec l`UTP forme l`UDP-glucose et le pyrophosphate:
Le glucose-1-phosphate + UTP «+ РРi.
3). Le transfert du reste glucidique, faisant partie de l'UDP-glucose, sur la chaîne glucosidique du glycogène (la quantité «pour appâter», amorce), l`enzyme - glycogènesynthase (LA DIAPOSITIVE 13) :
Le glycogènesynthase catalyse la formation de -1,4- liaison osidique.
La formation de la liaison -1,6-osidique assure l`enzyme glycogènebranché, qui transfère le fragment oligosaccharide (6-7 restes du glucose) sur le 6-e groupe hydroxylé du reste du glucose de la même ou d`autre chaîne du glycogène.
La désagrégation du glycogène (le glycogénolyse) – de la forme de réserve le glycogène passe à la forme métabolique (le glucose).
En présence des phosphorylases le glycogène se désagrège en glucose-1-phosphate sans désagrégation préalable en plus grands restes.
La phosphorylase existe sous deux formes – la phosphorylase a (est active) et la phosphorylase b (est inactive). Les deux formes peuvent dissocier en sous-unités. La phosphorylase b comprend 2 sous-unités, la phosphorylase a – 4.
La transformation de la phosphorylase a à la phosphorylase se réalise par la phosphorylation de la protéine avec la participation de la kinase phosphorylase:
2 phosphorylase b + 4 АТP → phosphorylase a + 4 АDP.
La kinase est activée cAMP-dépendant protéinekinase, qui se forme de АТP sous l'action de l`adénylcyclase. L`adénylcyclase est activée par le glucagon et l'adrénaline. Finalement le glycogène se désagrège et le glucose entre au sang.
Le glucose-1-phosphate sous l'action du phosphoglucomutase se transforme en glucose-6-phosphate (LA DIAPOSITIVE 14):
Dans le foie du glucose-6-phosphate se forme le glucose par voie de l`élimination hydrolytique du phosphate (l`enzyme – le glucose-6-phosphatase) (LA DIAPOSITIVE 15):
La commutation des processus de la synthèse et de la mobilisation du glycogène
Ce processus dans le foie se passe au passage de l'état de la digestion à la période postabsorbtive ou les états du repos au régime du travail musculaire.
À la commutation de ces voies métaboliques dans le foie participent l'insuline, le glucagon et l'adrénaline; aux muscles - l'insuline et l'adrénaline. Leur influence se réalise par voie du changement dans le sens inverse de l'activité de 2 enzymes - clés - glycogènesynthase et glycogènephosphorylase - à l'aide de leur phosphorylation et déphosphorylation.
Le signal primaire pour la synthèse de l'insuline et du glucagon - c`est le changement de la concentration du glucose du sang. L'insuline et le glucagon assistent constamment dans le sang, mais au passage de l`état absorbtif à l`état postabsorbtif change leur concentration relative - l'indice insuline-glcagon. À la période postabsorbtive l'indice insuline-glucagone baisse, et le facteur décisif c`est l'influence du glucagon, qui stimule la désagrégation du glycogène dans le foie. Le mécanisme de l'action du glucagon insère la cascade des reactions, amenant à l'activation du glycogènephosphorylase.
Pendant la digestion l'indice insuline-glucagon augmente. Sous l'influence de l'insuline passe la stimulation du transport du glucose aux cellules du tissu musculaire, le changement de l'activité et de la quantité des enzymes par voie de la phosphorylation et la déphosphorylation, l'induction de leur synthèse.
L'insuline active la phosphodiestérase et réduit la concentration de cАМP dans la cellule. Les glycogènesynthases activent la phosphatase, elle se déphosphorylise et passe à l'état actif; induit la synthèse du glucokinase, en accélérant la phosphorylation du glucose dans le foie.
L'adrénaline a le mécanisme similaire avec le glucagon de l'action aux cellules du foie. L`interaction de l'adrénaline avec β - récepteurs des cellules du foie actionne le système adénylate-cyclase. La coopération de l'adrénaline avec α- récepteurs met en marche le mécanisme inositolphosphate de la transmission transmembranaire du signal hormonal. Le résultat de l'action des deux systèmes sont la phosphorylation des enzymes - clés et la commutation de la synthèse du glycogène en sa désagrégation.
La désagrégation du glycogène dans les muscles de squelette est stimulée par les réductions musculaires. La kinase de la phosphorylase (Са2 +-dépendant) est activée au travail musculaire sous l'influence de l'impulsion nerveuse, puisque dans le sarcoplasme dans ce cas augmente la concentration des ions du calcium. Le résultat de l'action de l'adrénaline dans les muscles sont aussi l'intensification des protéineskinases cAMP-dépendant et l'activation des phosphorylases par la voie de la déphosphorylation.
L'adrénaline produit l'action double sur l'échange des hydrates de carbone: inhibe la synthèse du glycogène de l'UDP-glucose, puisque pour la manifestation de l'activité maxima de la glycogènesynthase très hautes concentrations du glucose-6-phosphate sont nécessaires, et accélère la désagrégation du glycogène, puisque il contribue à la formation de la phosphorylase active a. En tout, le résultat total de l'action de l'adrénaline consiste en accélération de la transformation du glycogène au glucose.