Биохимия. БХ КОЛЛОК2. Синтез гликогена (гликогеногенез)

• Название: Синтез гликогена (гликогеногенез)
• Анкор: Биохимия
• Дата: 23.06.2022
• Размер: 472.47 Kb.
• Имя файла: БХ КОЛЛОК2.docx
• Тип: Документы; #611809

Синтез гликогена (гликогеногенез)

Гликоген синтезируется в период пищеварения. Следует отметить, что синтез гликогена из глюкозы требует затрат энергии.

Глюкоза активно поступает из крови в ткани и фосфорилируется, превращаясь в глюкозо-6-фосфат. Затем глюкозо-6-фосфат превращается фосфоглюкомутазой в глюкозо-1-фосфат, из которой под действием (УДФ)-глюкопирофосфорилазы и при участии (УТФ) образуется УДФ-глюкоза.

Образованная УДФ-глюкоза далее используется как донор остатка глюкозы при синтезе гликогена. Эту реакцию катализирует фермент гликогенсинтаза (глюкозилтрансфераза).  В итоге образуется сильно разветвленный полисахарид.

Распад гликогена (гликогенолиз)

Распад гликогена или его мобилизация происходят в ответ на повышение потребности организма в глюкозе.

Сначала фермент гликогенфосфорилаза расщепляет только α-1,4-гликозидные связи при участии фосфорной кислоты последовательно отщепляет остатки глюкозы от нередуцирующих концов молекулы гликогена и фосфорилирует их с образованием глюкозо-1-фосфата. Это приводит к укорочению ветвей.

Фермент α-1,6-гликозидаза гидролизует α-1,6-гликозидную связь в точке ветвления и отщепляет молекулу глюкозы. Таким образом, при мобилизации гликогена образуются глюкозо-1-фосфат и небольшое количество свободной глюкозы. Далее глюкозо-1-фосфат при участии фермента фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-6-фосфат.

Мобилизация (распад) гликогена в печени и мышцах идет одинаково до образования глюкозо-6-фосфата. В печени под действием глюкозо-6-фосфатазы глюкозо-6-фосфат превращается в свободную глюкозу, которая поступает в кровь.

УГЛЕВОДЫ

Переваривание и всасывание углеводов

В ротовой полости под действием амилазы (a, b) слюны происходит частичный гидролиз гликозидных связей полисахаридов (крахмала).

В желудке специфических ферментов нет, а амилаза при низкой рН быстро инактивируется.

В тонком отделе кишечника происходит основной гидролиз сахаров.

Гликолиз

Последовательные реакции гликолиза катализируются группой из 11 ферментов. Процесс представляет собой две стадии (рис.4.11.1.). На первой из них глюкоза (Г) фосфорилируется  и затем расщепляется  с образованием двух молекул трехуглеродного соединения  - глицеральдегид-3-фосфата. Эту стадию рассматривают как подготовительную. Он включает и окислительно-восстановительные реакции, и этапы образования АТФ (т.е. накопления энергии).

 

ЛИПИДЫ

Переваривание и всасывание

В ротовой полости и желудке эти процессы не идут из-за отсутствия ферментов.

В 12-перстную кишку тонкого отдела кишечника с соком поджелудочной железы поступает липаза в виде неактивной формы – пролипазы. С желчью туда же поступают желчные кислоты, под действием которых липаза активируется.

 

Желчные кислоты ориентируются на каплях жира, что приводит к уменьшению поверхностного натяжения и дроблению их на более мелкие. Т.е. желчь эмульгирует жиры. На поверхности таких мелких капель адсорбируется липаза и гидролизует эфирные связи в молекулах триацилглицеридов. В результате от глицерина отщепляются поочередно остатки жирных кислот (ЖК).

 

Высвобождающиеся ЖК усиливают эмульгирование жиров. Желчные кислоты образуют комплекс с ЖК и моноацилглицеридами, который легко проникают в клетки слизистой оболочки кишечника. В толще слизистой желчные кислоты отщепляются от ЖК и с портальным кровотоком поступают обратно в печень, где вновь включаются в состав желчи.

 

Из кишечника ЖК транспортируются по лимфе и крови к органам и тканям. Поскольку эти вещества гидрофобны, то они переносятся по крови в комплексе с белками, образуя липопротеиды.

Окисление жирных кислот

Процесс b-окисления протекает в митохондриях и начинается с активации, т.е. присоединения КоА к ЖК с образованием

ацил-КоА

RCOOH +HSKoA+АТФ =  RCO-SКoA+АМФ.

 

Мембрана митохондрий непроницаема для ЖК даже в активированной форме, поэтому ацил-КоА соединяется со специальным переносчиком карнитином. Образуется ацилкарнитин, который проникает в митохондрии, где вновь распадается на карнитин и ацил-КоА. Процесс b-окисления включает 4 стадии (Рис. 4.12.1.).

1. 
   дегидрирование ацил-КоА до дегидроацил-КоА с участием ФАД-зависимой дегидрогеназы;
   

 

1. 
   присоединение к дегидроацил-КоА воды в b-положении с образованием гидрооксиацил-КоА при участии гидратазы;
   

 

1. 
   дегидрирование гидрооксиацил-КоА до b-кетоацил-КоА при участии НАД-зависимой дегидрогеназы;
   

 

1. 
   расщепление тиосвязи при участии тиолазы с образованием ацил-КоА и ацетил-КоА.
   

Каждая ЖК при очередном цикле распадается на ацил- и ацетил-КоА, при этом цепь укорачивается на два углеродных атома. Ацетил-КоА поступает в ЦТК, а ацил-КоА вновь проходит все 4 стадии. Это повторяется до тех пор, пока при очередном цикле не останется ацетил-КоА. Из ЖК образуется ацетилов в два раза меньше, чем количество атомов углерода в ней.

Биосинтез ЖК

Протекает в цитоплазме и включает следующие реакции:

1.      карбоксилировние ацетил-КоА до малонил-КоА (Е: карбоксилаза, кофермент - биотин);

2.      соединение ацетил-КоА и малонил-КоА с ацетилпереносящими белками;

3.      конденсация ацетил-КоА и малонил-КоА с образованием комплекса ацетоацетил-ацетилпереносящий белок;

4.      восстановление кетоновых групп до спиртовых (кофермент - НАДН);

5.      отщепление воды с образованием ненасыщенной связи;

6.      насыщение двойной связи, при этом образуется бутирил-КоА (кофермент - НАДФН).

 

Бутирил-КоА вступает в новый цикл, где удлиняется на 2 атома. Циклы повторяются до получения необходимой длины цепи.

Синтез сложных липидов

Триглицериды синтезируются на основе глицерофосфата и ацил-КоА.  Вначале присоединяется два ацила, а затем  под действием фосфатазытеряется остаток фосфата и присоединяется третий ацил.

  

 

АМИНОКИСЛОТЫ И БЕЛКИ

Важный критерий пищевой ценности белков – доступность аминокислот. Аминокислоты большинства животных белков полностью высвобождаются в процессе пищеварения. Исключение составляют белки опорных тканей (коллаген и эластин). Существенный критерий ценности пищевого белка – аминокислотный состав. Чем больше содержится незаменимых аминокислот, тем полезнее данный белок для организма.

Переваривание и всасывание белков

 

В ротовой полости не происходит.

В желудке главные клетки слизистой оболочки секретируют пепсиноген – предшественник протеолитического фермента пепсина. В результате аутокатализа в кислой среде желудочного сока фермент активируется. Соляная кислота поддерживает рН в пределах 1,5-2,0. Это оптимальные условия для активной работы фермента.

В тонком отделе кишечника происходит дальнейший гидролиз пептидов до аминокислот. Туда поступает панкреатический сок с рН 7,8-8,2. Он содержит неактивные предшественники протеаз: трипсиноген, химотрипсиноген, прокарбоксипептидазу, проэластазу. Слизистой кишечника вырабатывается фермент энтеропептидаза, который активирует трипсиноген до трипсина, а последний уже все остальные ферменты.

Всасывание аминокислот происходит в тонком отделе кишечника. Это активный процесс и требует затраты энергии. Печень и почки поглощают аминокислоты интенсивно, мозг избирательно поглощает метионин, гистидин, глицин, аргинин, глутамин, тирозин.

В толстом отделе кишечника не всосавшиеся по каким-либо причинам пептиды и АК подвергаются процессам гниения. При этом образуются такие продукты как: фенол, крезол, сероводород, метилмеркаптан, индол, скатол, а также группа соединений под общим названием «трупные яды» - кадаверин, путресцин. Эти вещества всасываются в кровь и поступают в печень, где подвергаются конъюгации с глюкуроновой кислотой и другим процессам обезвреживания. Затем они выводятся из организма с мочой.

 

Пути использования АК в организме

 

1)      синтез собственных белков организма (см. главу "Матричный биосинтез);

2)      при дефиците энергии участие в ЦТК (рис. 4.9.1.);

3)      участие в образовании биологически активных веществ (БАВ).

Ряд аминокислот в клетках подвергается химической модификации:

 

1)         окислительное дезаминировние или отщепление аминогруппы катализируется ферментами класса аминооксидаз.

2)         переаминироване. Происходит обмен аминогруппы на кетогруппу между амино- и кетокислотой.

3)     декарбоксилирование или отщепление карбоксильной группы с образованием СО₂ и амина. Катализируют реакцию декарбоксилазы.

Биосинтез аминокислот

 

Если незаменимые АК должны в обязательном порядке поступать в организм с пищей, то заменимые АК могут в случае их дефицита синтезироваться одна из другой. Исходными соединениями для их биосинтеза являются компоненты гликолитической цепи и ЦТК.

 

Обезвреживание аммиака

 

Он образуется в основном при дезамировании аминокислот.

1)      Восстановительное аминировние происходит в малом объеме и несущественно.

2)      Образование амидов аспарагиновой и глутаминовой кислот (аспарагина и глутамина). Этот процесс в основном протекает в нервной ткани, где очень важно обезвреживать аммиак.

3)      Образование солей аммония происходит в почечной ткани (хлорид аммония удаляется с мочой).

4)      Основной путь – синтез мочевины. Происходит в цикле мочевины или орнитиновом цикле.

Процесс образования мочевины протекает в печени и состоит из цикла реакций (Кребс и Хенселяйт, 1932). Называется цикл мочевины или орнитиновый цикл.

 

1)      свободный аммиак и СО₂ при участии 2АТФ образует макроэргическое соединение карбамоилфосфат.

Е: карбамоилфосфатсинтетаза;

 

2)      Крабамоилфосфат отдает орнитину свою карбамильную группу, Е: орнитинтранскарбамилаза и образуется цитрулин и Н₃РО₄;

 

3)      Цитрулин взаимодействует с аспарагиновой кислотой с образованием аргининсукцината, при этом АТФ переходит в АМФ. Катализирует реакцию Е: аргининсукцинатсинтаза;

 

4)      Аргининсукцинат расщепляется на фумарат и аргинин под действием Е: аргининсукцинатлиазы;

 

5)      Аргинин под действием аргиназы расщепляется путем гидролиза на мочевину и орнитин. Орнитин вновь включается в цикл. Мочевина – безвредное соединение и выводится из организма с мочей.