Гликогенфосфорилаза

(ГЛИКОГЕН)n (ГЛИКОГЕН)n-1 + глюкозо-1-фосфат

Н₃РО₄

Места ветвления разъединяет «деветвящий фермент» - амило-(1→6)-гликозидаза – рис. 12.

Рис.12. Функционирование деветвящего фермента.

Вначале этот фермент переносит 3 остатка глюкозы на другую ветвь гликогена (трансферазная активность фермента), затем он гидролизует α(1→6)гликозидную связь и освобождает молекулу глюкозы у точки ветвления (глюкозидазная активность фермента).

Затем, после действия этого фермента, включается вновь гликогенфосфорилаза. Отщепившийся под влиянием гликогенфосфорилазы глюкозо-1-фосфат превращается в глюкозо-6-фосфат (фермент – фосфоглюкомутаза):

Фосфоглюкомутаза

Глюкозо-1-фосфат Глюкозо-6-фосфат

В мышцах, в отличие от печени, глюкозо-6-фосфат не превращается в свободную глюкозу, так как в миоцитах отсутствует фермент глюкозо-6-фосфатаза. В печени (а также в почках) под действием этого фермента образуется глюкоза:

Фосфатаза глюкозо-6-фосфата

Глюкозо-6-фосфат Глюкоза + Н₃РО₄

Только свободная глюкоза, в отличие от глюкозо-6-фосфата, способна проходить через плазматическую мембрану клеток в межклеточное пространство. Таким образом, печень является органом, поддерживающим нормальный уровень глюкозы в крови. В этом заключается её огромная роль в поддержании жизнедеятельности организма.

Главным регулируемым ферментом гликогенолиза является гликогенфосфорилаза. Фосфорилаза может находиться либо в неактивном, дефосфорилированном, состоянии – фосфорилаза b, либо в активном, фосфорилированном, состоянии – фосфорилаза a. Неактивная форма фермента, состоящая из 2-х субъединиц, превращается в активную, состоящую из 4-х субъединиц, с помощью киназы фосфорилазы b.

киназа фосфорилазы b

2фосфорилаза b + 4 АТФ фосфорилаза a + 4 АДФ

фосфатаза

Киназа фосфорилазы b может также находится в активной и неактивной формах. Превращение неактивной киназы в активную осуществляется цАМФ-зависимым ферментом протеинкиназой:

Протеинкиназа

Неактивная Активная

киназа фосфорилазыb киназа фосфорилазы b

Содержание цАМФ в гепатоцитах подчиняется гормональному контролю, в котором принимают участие инсулин, адреналин и глюкагон (рис 13).

Рис.13 Аденилатциклазный механизм.

Адреналин и глюкагон, активируя аденилатциклазу, способствуют образованию цАМФ, который запускает «каскадный механизм» фосфорилирования ферментов распада и синтеза гликогена. В результате фосфорилирования образуется фосфорилированная, т.е. активная, гликогенфосфорилаза и фосфорилированная, т.е. неактивная гликогенсинтаза. В этих условиях будет осуществляться распад гликогена.

Напротив, под действием инсулина, включающего механизм дефосфорилирования ключевых ферментов, появятся дефосфорилированная, т.е. неактивная гликогенфосфорилаза, и дефосфорилированная, т.е. активная, гликогенсинтаза. В этих условиях будет происходить синтез гликогена.

Активность обоих обоих ключевых ферментов синтеза и распада гликогена в печени регулируется также Са⁺⁺ – выход кальция из внутриклеточных депо в цитозоль клетки контролируется инозитолтрифосфатом (ИТФ), который освобождается фосфолипазой С при распаде входящего в состав мембраны фосфатидилинозитол пирофосфата (ФИФФ).

Заключение. Т.о. глюкоза, поступившая в клетки с помощью транспортных систем приобретает заряд (-2) и начинается дальнейшее окисление эфира- глюкозо-6 фосфата.

Метаболизм глюкозо-6 фосфата включает следующие направления:

1. Дихотомический путь протекает как в анаэробных (гликолиз), так и аэробных условиях (в этом пути «туловище» глюкозы расщепляется пополам – дихотомия);

2. Апотомическом пути (apex - верхушка). Этот путь называется также пентозофосфатным.

3. Синтез гликогена как резервного материала клеток

4. Окисление глюкозы и последующее отщепление 6-го углеродного атома глюкозы – глюкуроновый путь, с последующим образованием аминосахаров- глюкозаминогликанов( ГАГ).

доц.кафедры Дата

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра биологической химии

Обсуждено на заседании кафедры (МК или ЦУНМС)____________________

Протокол № _______

ЛЕКЦИЯ

По биологической химии

для студентов 2-го курса лечебного факультета

Тема: Углеводы 2. Тканевой обмен углеводов

Время 90 мин

Учебная цель:

Сформировать представления о путях и механизмах обмена глюкозы в организме

ЛИТЕРАТУРА

1.Биохимия человека:, Р.Марри, Д.Греннер, П.Мейес, В.Родуэлл.- М.книга ,2004.- т.1.- с. 172-177., 181-188., 191-194.

2.Основы биохимии:А.Уайт, Ф.Хендлер,Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман.-М. книга,

1981,т. 2,.с.612-642.

3.Наглядная биохимия: Кольман., Рем К.-Г-М.книга 2004г.,-с. 138-140., 148-152.

4. Биохимические основы ...под. ред. член- корр. РАН Е.С. Северина. М.Медицина,2000.-с.98-111.

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

1.Мультимедийная презентация

РАСЧЕТ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ

№п/п	Перечень учебных вопросов	Количество выделяемого времени в минутах
1.	Анаэробное расщепление углеводов.Гликолиз	30 мин
2.	Спиртовое брожение.Метаболизм этанола	30 мин
3.	Аэробный гликолиз ПВК ДГ комплекс. Эффект Пастера	30 мин

Всего 90 минут

Введение. Глюкоза является главным клеточным « топливом» при анаэробном получении энергии. Наиболее важную роль при сбраживании глюкозы играют два пути: молочнокислое и спиртовое брожение.

Анаэробное дыхание – гликолиз.

Цепь реакций гликолиза можно условно разделить на 2 звена: в первом осуществляется осуществляется распад глюкозы на 2 триозы (подготовительная стадия), во втором – окисление триоз в пируват с восстановлением последнего в лактат (стадия гликолитической оксидоредукции).

1-я реакция:

Глюкоза Глюкозо-6-фосфат

Фосфорилирование глюкозы гексокиназой и глюкокиназой (о значении этих ферментов см. выше) – первая регулируемая реакция процесса гликолиза. Образующийся глюкозо-6-фосфат считается аллостерическим ингибитором гексокиназы (но не глюкокиназы).

Так как глюкокиназнаяреакция является инсулинзависимой, можно вместо глюкозы больным диабетом назначать фруктозу (фруктоза фосфорилируется гексокиназой сразу во фруктозо-6-фосфат).

2-я реакция:

Глюкозо-6-фосфат обратимо изомеризуется во фруктозо-6-фосфат ферментом фосфогексоизомеразой.

3-я реакция:

Здесь, как и в первой реакции, происходит значительное падение свободной энергии, поэтому она необратима.

Эта реакция является главной регулируемой реакцией гликолиза. Она катализируется аллостерическим ферментом –фосфофруктокиназой,имеющим сложную четвертичную структуру.Аллостерическими активаторамифосфо-фруктокиназы служат АМФ, АДФ, фруктозо-6-фосфат;аллостерическими ингибиторами – АТФ и цитрат. Следует отметить двоякую роль АТФ – вначале эта молекула используется каксубстратреакции, а затем, связываясь с аллостерическим центром фермента, – какаллостерический ингибитор. Увеличение соотношения АТФ/АМФ приводит к угнетению активности фосфофруктокиназы. Так, в неработающей мышце концентрация АТФ относительно высока и гликолиз заторможен. Во время работы АТФ расходуется и активность фосфофруктокиназы повышается, следовательно, процесс гликолиза активируется.

Как было установлено позже, важнейшим аллостерическим регулятором фосфофруктокиназы является фруктозо-2,6-дифосфат.

4-я реакция:

Фруктозо-1,6-дифосфат

Альдолаза

СН₂―О―РО₃Н₂

│

С ═ О

│

СН₂―ОН

Диоксиацетон

фосфат

H

С ═ О