18. Опишите схему каскада реакций, обеспечивающих превращение фосфорилазы «b» в фосфорилазу «a».

Гликоген-фосфорилаза (или просто фосфорилаза) катализирует последовательное удаление гликозильных остатков с невосстанавливающего конца молекулы гликогена. Она расщепляет альфа-1,4-гликозидные связи между мономерами в составе гликогена. При этом отщепляются сразу молекулы глкозо-1-фосфата, а не более длинные составляющие.

Фосфорилаза существует в двух формах «А» и «В», где первая активная, а вторая неактивная. Для превращения неактивной формы в активную необходим каскад реакций, рассмотренный ниже.

1. Адреналин или глюкагон взаимодействуют с внеклеточной частью рецептора.

2. Путем последовательного изменения молекулы рецептора происходит активация аденилатциклазы на внутренней поверхности клеточной мембраны

3. При участии аденилатциклазы и АТФ происходит образование молекулы цАМФ

4. цАМФ переводит киназу фосфорилазы из неактивного состояния в активное

5. Киназа фосфорилазы осуществляет фосфорилирование фосфорилазы «В», т.е. активирует её

19. Опишите реакции распада гликогена. В чем особенность мобилизации гликогена в печени и мышцах?

Последовательность реакций при распаде гликогена:

1. При участии фосфорилазы «А» (кофермент пиридоксальфосфат) происходит расщепление остатков глюкозы на линейном участке молекулы с образованием глюкозо-1-фосфата до момента, пока до точки ветвления не останется 4 остатка.

2. При участии альфа-1,4-альфа-1,4-глюкотрансферазы 3 остатка из оставшегося перед точкой ветвления фрагменты переносятся на другую цепь. На месте остается 1 остаток глюкозы с альфа-1,6-гликозидной связью.

3. При участии амило-1,6-глюкозидазы происходит расщепление альфа-1,6-гликозидной связи с образование молекулы глюкозы.

Накопление гликогена может осуществляться во всех тканях, но наибольшие запасы в печени и мышцах. При этом цели распада гликогена в этих органах различаются.

В печени распад осуществляется при голодании и последующем падении содержания глюкозы в крови, а также при сильной мышечной нагрузке. Образовавшийся глюкозо-6-фосфат дефосфорилируется, выходит в кровь и направляется в другие ткани и органы. Цель: обеспечение глюкозой организма.

В мышцах распад происходит при длительной или значительной физической нагрузке, при этом дефосфорилирования глюкозо-6-фосфата не происходит. Цель: обеспечение глюкозо-6-фосфатом собственных клеток.

20. Опишите реакции взаимопревращения сахаров (галактозы в глюкозу и фруктозы в глюкозы). В чем причина и симптомы развития нарушения этих процессов?

Превращение галактозы осуществляется по следующему пути:

1. При участии галактокиназы и молекулы АТФ происходит фосфорилирование галактозы с образованием галактозо-1-фосфата.

2. При участии галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы и молекулы УМФ происходит образование УДФ-галактозы.

3. При участии эпимиразы происходит превращение УДФ-галактозы в УДФ-глюкозу.

4. В дальнейшем использовать УДФ-глюкозу можно по-разному:

   1. Переносить УМФ на галактозо-1-фосфат

   2. Отправляться в реакции синтеза гликогена

   3. Превращаться в свободную глюкозу по следующему пути:

5. При участии глюкозо-1-фосфат-уридилтрансферазы происходит преобразование УДФ-глюкозы в глюкозо-1-фосфат.

6. При участии фосфоглюкомутазы происходит превращение глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6-фосфат.

7. При участии глюкозо-6-фосфатазы происходит образование свободной глюкозы.

Превращение фруктозы осуществляется по нескольким путям:

1. При участии гексокиназы осуществляется фосфорилирование фруктозы до фруктозо-6-фосфата

2. Изомеризация фруктозо-6-фосфата до глюкозо-6-фосфата при участии фруктоглюкоизомеразы

3. Дефосфорилирование глюкозо6-фосфата до глюкозы при участии глюкозо-6-фосфатазы.

Однако этот путь слабо выражен в печени и одновременно является единственным путем превращения в мышцах.

1. Фосфорилирование фруктозы до фруктозо-1-фосфата при участии молекулы АТФ и фруктокиназы.

2. Дальнейшее превращение фруктозо-1-фосфата идет до образования глицеральальдегида и дикосиацетонфосфата, которые могут использоваться в различных реакциях, в том числе и для синтеза глюкозо-6-фосфата.

При дефекте одного из ферментов (галактокиназы, ГФУ-трансферазы, эпимеразы) происходит нарушение превращения галактозы в глюкозу, накопление галактозы в крови, что вызывает галактоземию.

Симптомы: дети отказываются от еды. Концентрация галактозы достигает 11,1-16,6 ммоль/л. Повышены также билирубин, белки плазмы крови, наблюдается гликозилированный гемоглобин. Развивается катаракта, задерживается психомоторное развитие, начинается цирроз печени.

Причина: избыток галактозы превращается в спирт галактитол, накапливающийся в хурсталике и нарушающий внутриглазное давление.

Нарушение превращения фруктозы вызывают фруктозурию, которую делят на эссенциальную (дефект фруктокиназы не вызвыает специфических симптомов) и наследственную.

Дефект фруктозо-1-фосфатальдолазы, которая в норме присутствует в печени, кишечнике и корковом веществе почек, проявляется после введения в рацион младенца соков и фруктов, содержащих фруктозу. 

Патогенез связан со снижением мобилизации гликогена из-за ингибирования гликогенфосфорилазы фруктозо-1-фосфатом и ослаблением глюконеогенеза, т.к. дефектный фермент способен участвовать в реакциях аналогично фруктозо-1,6-дифосфат-альдолазе. Проявляется заболевание снижением концентрации фосфатов в крови, гиперфруктоземией, тяжелой гипогликемией. Отмечается вялость, нарушения сознания, почечный канальцевый ацидоз. 

Диагноз ставится исходя из "непонятного" заболевания печени, гипофосфатемии, гиперурикемии, гипогликемии и фруктозурии. Для подтверждения проводят тест толерантности к фруктозе. Лечение включает диету с ограничением сладостей, фруктов, овощей.