52 Вопрос

Гликогенолиз, виды, ферменты гликогенолиза и его значение для организма. Регуляция. Гликогенозы.

Гликогенолиз: Известно, что фосфоролитический распад играет ключевую роль в мобилизации полисахаридов.

Рис. 10.1. Гормональная регуляция фосфоролитического отщепления остатка глюкозыотгликогена.

Фосфорилазы переводят полисахариды(в частности,гликоген) из запасной формы в метаболически активную форму; в присутствии фосфо-рилазыгликогенраспадается с образованием фосфорного эфираглюкозы(глюкозо-1-фосфата) без предварительного расщепления на более крупные обломкимолекулыполисахарида. В общей форме этуреакциюможно 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 гликогенадо глюкозо-1-фосфата и участие в этом процессецАМФ.Ферментфосфорилаза 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 осуществляетсяфосфорилированиембелка:

2 Фосфорилаза b + 4 АТФ–> Фосфорилаза а + 4АДФ.

Катализируется эта реакцияферментом, 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 влияниемферментапротеинкиназы(киназа киназы фосфорилазы), и не простопротеинкиназы, а цАМФ-зависимойпротеинкиназы.

Активная форма последней образуется при участии цАМФ, которая в свою очередь образуется изАТФпод действиемферментааденилатцик-лазы, стимулируемой, в частности,адреналиномиглюкагоном. Увеличение содержанияадреналинавкровиприводит в этой сложной цепиреакцийк превращению фосфорилазы b в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождениюглюкозыв виде глюкозо-1-фосфата из запасногополисахаридагликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу b катализируетсяферментомфосфатазой(этареакцияпрактически необратима).

Образовавшийся в результате фосфоролитического распада гликогенаглюкозо-1-фосфат превращается под действиемфосфоглюкомутазыв глюкозо-6-фосфат. Для осуществления даннойреакциинеобходима фосфо-рилированная формафосфоглюкомутазы, 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 в печени

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 глюкозав противоположность неэте-рифицированнойглюкозене может легко диффундировать изклеток.Печеньсодержит гидролитическийферментглюкозо-6-фосфатазу, который и обеспечивает возможность быстрого выходаглюкозыиз этого органа. Вмышечной тканиглюкозо-6-фосфатаза практически отсутствует.

Можно считать, что сохранение постоянства концентрацииглюкозывкровиявляется результатом одновременного протекания двух процессов: поступленияглюкозывкровьизпечении потребления ее изкровитканями, где она используется в первую очередь как энергетический материал.

В тканях(в том числе впечени) распадглюкозыпроисходит двумя основными путями: анаэробным (при отсутствиикислорода) и аэробным, для осуществления которого необходимкислород.

Гликогеновые болезни – это наследственные заболевания, обусловленные недостаточностью каких-либо ферментов, отвечающих за метаболизм гликогена.

Гликогенозы

печеночные, мышечные и смешанные формы.

Печеночные гликогенозы

гликогеноз I типа или болезнь фон Гирке обусловлен аутосомно-рецессивным дефектом глюкозо-6-фосфатазы.

Гликогеноз III типа или болезнь Форбса-Кори или лимит-декстриноз – это аутосомно-рецессивный дефект амило-α1,6-глюкозидазы, Еще два печеночных гликогеноза – гликогеноз IV типа (болезнь Андерсена), связанный с дефектом ветвящего фермента и гликогеноз VI типа (болезнь Херса), связанный с дефицитом печеночной фосфорилазы гликогена встречаются довольно редко.

Мышечные гликогенозы

Для этой группы гликогенозов характерны изменения ферментов мышечной ткани. Это приводит к нарушению энергообеспечения мышц при физической нагрузке, к болям в мышцах, судорогам.

Гликогеноз V типа (болезнь Мак-Ардля) – отсутствие мышечной фосфорилазы.

Смешанные гликогенозы

Эти заболевания касаются и печени, и мышц, и других органов.

Гликогеноз II типа (болезнь Помпе) – поражаются все гликогенсодержащие клетки из-за отсутствия лизосомальной α-1,4-глюкозидазы, поэтому данная болезнь относится к лизосомным болезням накопления. Происходит накопление гликогена в лизосомах и в цитоплазме/Агликогенозы – состояния, связанные с отсутствием гликогена. В качестве примера агликогеноза можно привести наследственный аутосомно-рецессивный дефицит гликоген-синтазы.