Бифункциональный фермент

1) Фосфорилированная – активная (форма а); 2) дефосфорилированная – неактивная (форма в).

Фосфорилирование
осуществляется путём переноса фосфатного
остатка с АТФ на гидроксильную группу
одного из сериновых остатков фермента.
Следствие этого – конформационные
изменения молекулы фермента и его
активация.

Взаимопревращения
2 форм гликогенфосфорилазы обеспечиваются
действием ферментов киназы фосфорилазы
и фосфопротеинфосфатазы (фермент,
структурно связанный с молекулами
гликогена). В свою очередь, активность
киназы фосфорилазы и фосфопротеинфосфатазы
также регулируется путём фосфорилирования
и дефосфорилирования.

https://www.youtube.com/watch?v=ytaboutru

Активация
киназы фосфорилазы происходит поддействием
протеинкиназы А – ПКА (цАМФ-зависимой).
цАМФ сначала активирует протеинкиназу
А, которая фосфорилирует киназу
фосфорилазы, переводя её в активное
состояние, а та, в свою очередь,
фосфорилирует гликогенфосфорилазу.
Синтез цАМФ стимулируется адреналином
и глюкагоном.

Активация
фосфопротеинфосфатазы происходит
в результате реакции фосфорилирования,
катализируемой специфической
протеинкиназой, которая, в свою очередь,
активируется инсулином посредством
каскада реакций с участием других
белков и ферментов. Активируемая
инсулином протеинкиназа фосфорилирует
и тем самым активирует фосфопротеинфосфатазу.
Активная фосфопротеинфосфатаза
дефосфорилирует и, следовательно,
инактивирует киназу фосфорилазы и
гликогенфосфорилазу.

Влияние
инсулина на активность гликогенсинтазы
и киназы фосфорилазы.
ФП-фосфатаза (ГР) – фосфопроте-инфосфатаза
гранул гликогена. ПК (pp90S6) – протеинкиназа,
активируемая инсулином.

Активность
гликогенсинтазы также
изменяется в результате фосфорилирования
и дефосфорилирования. Однако есть
существенные различия в регуляции
гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы:

  • фосфорилирование
    гликогенсинтазы катализирует ПК А и
    вызывает её инактивацию;

  • дефосфорилирование
    гликогенсинтазы под действием
    фосфопротеинфосфатазы, наоборот, её
    активирует.

Регуляция метаболизма гликогена в печени

Повышение
уровня глюкозы в крови стимулирует
синтез и секрецию β-клетками
поджелудочной железы гормона инсулина.
Инсулин передает сигнал в клетку через
мембранный каталитический рецептор –
тирозиновую протеинкиназу. Взаимодействие
рецептора с гормоном инициирует ряд
последовательных реакций, приводящих
к активации фосфопротеинфосфатазы
гранул гликогена.

Таким образом, в
печени ускоряется синтез гликогена и
тормозится его распад.

При голодании
снижение уровня глюкозы в крови является
сигналом для синтеза и секреции α-клетками
поджелудочной железы глюкагона. Гормон
передает сигнал в клетки через
аденилатциклазную систему. Это приводит
к активации проттеинкиназы А, которая
фосфорилирует гликогенсинтазу и киназу
фосфорилазы.

1 – глюкагон и
адреналин взаимодействуют со специфическими
мембранными рецепторами. Комплекс
гормон-рецептор влияет на конформацию
G-белка, вызывая диссоциацию его на
протомеры и замену в α-субъединице ГДФ
на ГТФ;

Предлагаем ознакомиться  Как сделать козырек фронтона крыши

2 – α-субъединица,
связанная с ГТФ, активирует аденилатциклазу,
катализирующую синтез цАМФ из АТФ;

3
– в присутствии цАМФ протеинкиназа А
обратимо диссоциирует, освобождая
обладающие каталитической активностью
субъединицы С;

4 – протеинкиназа
А фосфорилирует и активирует киназу
фосфорилазы;

5 – киназа фосфорилазы
фосфорилирует гликогенфосфорилазу,
переводя её в активную форму;

6
– протеинкиназа А фосфорилирует также
гликогенсинтазу, переводя её в неактивное
состояние;

7 – в результате
ингибирования гликогенсинтазы и
активации гликогенфосфорилазы гликоген
включается в процесс распада;

8
– фосфодиэстераза катализирует распад
цАМФ и тем самым прерывает действие
гормонального сигнала. Комплекс
α-субъединица-ГТФ затем распадается.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

При
интенсивной физическеой работе и стрессе
в крови повышается концентрация
адреналина.
В печени есть два типа мембранных
рецепторов адреналина. Эффект адреналина
в печени обусловлен фосфорилированием
и активацией гликогенфосфорилазы.
Адреналин имеет сходный с глюкагоном
механизм действия.

Бифункциональный фермент

Регуляция
синтеза и распада гликогена в печени
адреналином и Са2 .

ФИФ2-
фосфатидилинозитолбисфосфат; ИФ3-
инозитол-1,4,5-трифосфат; ДАГ – диацилглицерол;
ЭР – эндоплазматический ретикулум; ФС
– фосфодитилсерин.

1
– взаимодействие адреналина с α1-рецептором
трансформирует сигнал через активацию
G-белка на фосфолипазу С, переводя её в
активное состояние;

2
– фосфолипаза С гидролизует ФИФ2
на ИФ3
и ДАГ;

3
– ИФ3
активирует мобилизацию Са2
из ЭР;

4
– Са2 ,
ДАГ и фосфодитилсерин активируют
протеинкиназу С. Протеинкиназа С
фосфорилирует гликогенсинтазу, переводя
её в неактивное состояние;

5
– комплекс 4Са2 –
кальмодулин активирует киназу фосфорилазы
и кальмодулин-зависимые протеинкиназы;

6 – киназа фосфорилазы
фосфорилирует гликогенфосфорилазу и
тем самым её активирует;

7 – активные формы
трёх ферментов (кальмодулинзависимая
протеинкиназа, киназа фосфорилазы и
протеинкиназа С) фосфорилируют
гликогенсинтазу в различных центрах,
переводя её в неактивное состояние.

Какая система
передачи сигнала в клетку будет
использована, зависит от типа рецепторов,
с которыми взаимодействует адреналин.
Так, взаимодействие адреналина с
β2-рецепторами
клеток печени приводит в действие
аденилатциклазную систему. Взаимодействие
же адреналина с α1-рецепторами
“включают” инозитолфосфатный
механизм трансмембранной передачи
гормонального сигнала.

Предлагаем ознакомиться  Какой подарок выбрать себе на новый год

https://www.youtube.com/watch?v=ytdevru

В
период пищеварения преобладает
влияние инсулина, так как инсулин-глюкагоновый
индекс в этом случае повышается. В целом
инсулин влияет на обмен гликогена
противоположно глюкагону. Инсулин
снижает концентрацию глюкозы в крови
в период пищеварения, действуя на
метаболизм печени следующим образом:

  • снижает уровень
    цАМФ в клетках и тем самым активируя
    протеинкиназу В. Протеинкиназа В, в
    свою очередь, фосфорилирует и активирует
    фосфодиэстеразу цАМФ – фермент,
    гидролизующий цАМФ с образованием АМФ;

  • активирует
    фосфопротеинфосфатазу гранул гликогена,
    которая дефосфорилирует гликогенсинтазу
    и таким образом её активирует. Кроме
    того, фосфопротеинфосфатаза дефосфорилирует
    и, следовательно, инактивирует киназу
    фосфорилазы и гликогенфосфорилазу;

  • индуцирует синтез
    глюкокиназы, тем самым ускоряя
    фосфорилирование глюкозы в клетке.

Пентозофосфатный путь превращения глюкозы

Пентозофосфатный
путь, называемый также гексомонофосфатным
шунтом, служит альтернативным путём
окисления глюкозо-6-фосфата. Пентозофосфатный
путь состоит из 2 фаз (частей) – окислительной
и неокислительной.

Бифункциональный фермент

В окислительной
фазе глюкозо-6-фосфат необратимо
окисляется в пентозу – рибулозо-5-фосфат,
и образуется восстановленный NADPH.

В неокислительной
фазе рибулозо-5-фосфат обратимо
превращается в рибозо-5-фосфат и метаболиты
гликолиза.

Пентозофосфатный
путь обеспечивает клетки рибозой для
синтеза пуриновых и пиримидиновых
нуклеотидов и гидрированным ко-ферментом
NADPH, который используется в восстановительных
процессах.

3 Глюкозо-6-фосфат
6 NADP
→ 3 СО2
6 (NADPH Н )
2 Фруктозо-6-фосфат Глицеральдегид- 3
-фосфат.

Ферменты
пентозофосфатного пути, так же, как и
ферменты гликолиза, локализованы в
цитозоле.

Наиболее активно
Пентозофосфатный путь протекает в
жировой ткани, печени, коре надпочечников,
эритроцитах, молочной железе в период
лактации, семенниках.

Окислительный этап

В окислительной
части пентозофосфатного пути
глюкозо-6-фосфат подвергается окислительному
декарбоксилированию, в результате
которого образуются пентозы. Этот этап
включает 2 реакции дегидрирования.

Бифункциональный фермент

Первая реакция
дегидрирования – превращение
глюкозо-6-фосфата в глюконолактон-6-фосфат
– катализируется МАDР -зависимой
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназой и
сопровождается окислением альдегидной
группы у первого атома углерода и
образованием одной молекулы восстановленного
кофермента NADPH.

Далее
глюконолактон-6-фосфат быстро превращается
в 6-фосфоглюконат при участии фермента
глюконолактонгидратазы.

Фермент
6-фосфоглюконатдегидрогеназа катализирует
вторую реакцию дегидрирования
окислительной части, в ходе которой
происходит также и декарбоксилирование.
При этом углеродная цепь укорачивается
на один атом углерода, образуется
рибулозо-5-фосфат и вторая молекула
гидрированного NADPH.

Предлагаем ознакомиться  Реставрация деревенского дома до и после

Окислительный
этап пентозофосфатного пути.

Восстановленный
NADPH ингибирует первый фермент окислительного
этапа пентозофосфатного пути –
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу. Превращение
NADPH в окисленное состояние NADP
приводит к ослаблению ингибирования
фермента. При этом скорость соответствующей
реакции возрастает, и образуется большее
количество NADPH.

Глюкозо-6-фосфат
2 NADP
Н2О
→ Рибулозо-5-фосфат 2 NADPH Н
СО2.

Реакции окислительного
этапа служат основным источником NADPH в
клетках. Гидрированные коферменты
снабжают водородом биосинтетические
процессы, окислительно-восстановительные
реакции, включающие защиту клеток от
активных форм кислорода. NADPH как донор
водорода участвует в анаболических
процессах, например в синтезе холестерина.

Это источник восстановительных
эквивалентов для цитохрома Р450,
катализирующего образование гидроксильных
групп при синтезе стероидных гормонов,
жёлчных кислот, при катаболизме
лекарственных веществ и других чужеродных
соединений. Высокая активность фермента
глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы обнаружена
в фагоцитирующих лейкоцитах, где
NADPH-оксидаза использует восстановленный
NADPH для образования супероксидного иона
из молекулярного кислорода.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

Супероксидный
ион генерирует другие активные формы
кислорода, под действием которых и
повреждаются молекулы ДНК, белков,
липидов бактериальньх клеток. Синтез
жирных кислот из углеводов в печени
является основным путём утилизации
NADPH и обеспечивает регенерацию окисленной
формы NADP .
В печени глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа,
как и ключевые ферменты гликолиза и
биосинтеза жирных кислот, индуцируется
при увеличении соотношения инсулин/глюкагон
после приёма богатой углеводами пищи.

Несмотря на то, что
NADPH образуется также при окислении
малата до пирувата и диоксида углерода
(при участии НАDР -зависимой
малатдегидрогеназы) и дегидрировании
изо-цитрата (при участии НАВР -зависимой
изоцитратдегидрогеназы), в большинстве
случаев потребности клеток в
восстановительных эквивалентах
удовлетворяются за счёт пентозофосфатного
пути.

https://www.youtube.com/watch?v=ytadvertiseru

Реакции окислительного
пути протекают только в том случае, если
восстановленный ко-фермент NADPH возвращается
в исходное окисленное состояние NADP
при участии NADPH-зависимых дегидрогеназ
(т.е. при условии использования
гидрированного NADPH в восстановительных
процессах). Если потребности клетки в
NADPH незначительны, рибо-зо-5-фосфат
образуется в результате обратимых
реакций неокислительного этапа
пентозофосфатного пути, используя в
качестве исходных веществ метаболиты
гликолиза – глицеральдегид-3-фосфат и
фруктозо-6-фосфат.

Загрузка ...
Adblock detector