Зачем врачу нужна биологическая химия

• Название: Зачем врачу нужна биологическая химия
• Анкор: Lektsii_po_Biokhimii_Timin_Oleg_Alexeevich.docx
• Дата: 21.12.2017
• Размер: 6.47 Mb.
• Имя файла: Lektsii_po_Biokhimii_Timin_Oleg_Alexeevich.docx
• Тип: Документы; #12377
• страница: 63 из 139

Синтез и распад гликогена реципрокны

Метаболизм гликогена в печени, мышцах и других клетках регулируется несколькими гормонами, одни из которых активируют синтез гликогена, а другие – распад гликогена. При этом в одной клетке не могут идти одновременно синтез и распад гликогена – это противоположные процессы с совершенно с разными задачами. Синтез и распад исключают друг друга или, по-другому, они реципрокны.

Активность ключевых ферментов метаболизма гликогена гликогенфосфорилазыи гликогенсинтазыизменяется в зависимости наличия в составе фермента фосфорной кислоты – они активны либо вфосфорилированной, либо в дефосфорилированнойформе.

Присоединение фосфатов к ферменту производят протеинкиназы, источником фосфора является АТФ:

• 
  фосфорилазагликогена активируется после присоединения фосфатной группы,
  
• 
  синтазагликогена после присоединения фосфата инактивируется.
  

Скорость фосфорилирования указанных ферментов повышается после воздействия на клетку адреналина,глюкагона и некоторых других гормонов. В результате адреналин и глюкагон вызывают гликогенолиз, активируя фосфорилазу гликогена.

Например,

• 
  во время мышечной работы адреналин вызывает фосфорилирование внутримышечных ферментов обмена гликогена. В результате фосфорилаза гликогена активируется, синтаза инактивируется. В мышце происходит распад гликогена, образуется глюкоза для обеспечения энергией мышечного сокращения.
  
• 
  при голодании в ответ на снижение глюкозы крови из поджелудочной железы секретируется глюкагон. Он воздействует на гепатоциты и вызывает фосфорилирование ферментов обмена гликогена, что приводит к гликогенолизу и повышению глюкозы в крови.
  

Изменение активности ферментов обмена гликогена в зависимости от условий

Способы активации синтазы гликогена

Гликогенсинтаза при присоединении фосфата прекращает работу, т.е. она активна в дефосфорилированном виде. Удаление фосфата от ферментов осуществляют протеинфосфатазы. Активатором протеинфосфатаз выступает инсулин – в результате он повышает синтез гликогена.

Вместе с этим, инсулин и глюкокортикоиды ускоряют синтез гликогена, увеличивая количество молекулгликогенсинтазы.

Способы активации фосфорилазы гликогена

Скорость гликогенолиза лимитируется только скоростью работы фосфорилазы гликогена. Ее активность может изменяться тремя способами: •ковалентная модификация, •кальций-зависимая активация и •аллостерическая активация с помощью АМФ.

Ковалентная модификация фосфорилазы

При действии некоторых гормонов на клетку происходит активация фермента через аденилатциклазный механизм, который является так называемым каскадным регулированием. Последовательность событий в данном механизме включает:

1. 
   Молекула гормона (адреналин, глюкагон) взаимодействует со своим рецептором;
   
2. 
   Активный гормон-рецепторный комплекс воздействует на мембранный G-белок;
   
3. 
   G-белок активирует фермент аденилатциклазу;
   
4. 
   Аденилатциклаза превращает АТФ в циклический АМФ (цАМФ) – вторичный посредник (мессенджер);
   
5. 
   цАМФ аллостерически активирует фермент протеинкиназу А;
   
6. 
   Протеинкиназа А фосфорилирует различные внутриклеточные белки:
   

• 
  одним из этих белков является синтаза гликогена, ее активность угнетается,
  
• 
  другим белком – киназа фосфорилазы, которая при фосфорилировании активируется;
  

7. 
   Киназа фосфорилазы фосфорилирует фосфорилазу "b" гликогена, последняя в результате превращается в активную фосфорилазу "а";
   
8. 
   Активная фосфорилаза "а" гликогена расщепляет α-1,4-гликозидные связи в гликогене с образованием глюкозо-1-фосфата.
   

Аденилатциклазный способ активации фосфорилазы гликогена

Кроме гормонов, влияющих на активность аденилатциклазы через G-белки, существуют иные способы регуляции этого механизма. Например, после воздействия инсулинаактивируется ферментфосфодиэстераза, которая гидролизует цАМФи, следовательно, снижаетактивность гликоген-фосфорилазы.

Кальций-зависимая активация

Некоторые гормоны влияют на углеводный обмен посредством кальций-фосфолипидного механизма. Активация ионами кальция заключается в активации киназы фосфорилазы не протеинкиназой, а ионами Ca²⁺ и кальмодулином. Этот путь работает при инициации кальций-фосфолипидного механизма. Такой способ оправдывает себя, например, при мышечной нагрузке, если гормональные влияния через аденилатциклазу недостаточны, но в цитоплазму под влиянием нервных импульсов поступают ионы Ca²⁺.

Суммарная схема способов активации фосфорилазы

Аллостерическая активация

Также существует активация фосфорилазы гликогена с помощью АМФ– аллостерическая активация благодаря присоединению АМФ к молекуле фосфорилазы "b". Способ работает в любой клетке – при увеличении расхода АТФ и накоплении продуктов его распада.