1.4. Glikogenolízis és glikogenogenezis

A glikogén szinte minden szövetben szintetizálható, de a legnagyobb tartalékai a máj és a vázizmok.

Ennek a poliszacharidnak a myocytákban való felhalmozódása a munka után történő felépülés időszakában történik, különösen akkor, ha magas szénhidráttartalmú ételeket szed. A hepatocitákban a glikogén szintézis gyorsulása csak étkezés után és hiperglikémia esetén jellemző. Az ilyen anyagcsere-különbségek az izoenzim-hexokináz jelenlétének köszönhetőek, amely glükóz glükóz-6-foszfátot foszforilál. A májban az izoformája, a glukokináz alacsony affinitással bír a glükózra nézve, ami a májsejtet csak a magas vérkoncentrációban (étkezés után) fogva képes megragadni a monoszacharidot, ami ezt követően bármilyen irányban metabolizálja. Normoglikémiában gátolják a glükóz cytolemás sejtek általi leküzdését.

A következő enzimek közvetlen glikogén szintézist biztosítanak.

Ábra. 9. Az uridil-difoszfát-glükóz (UDP-glükóz) szintézisének reakciói

A foszfo-logcomutáz reverzibilis izomerizálja a glükóz-6-foszfát glükóz-1-foszfáttá. A glükóz-1-foszfát-uridil-transzferáz olyan enzim, amely kulcsfontosságú szintézisreakciót végez. Visszafordíthatatlansága az eljárás során felszabaduló difoszfát hidrolízisének köszönhető (9.

A glikogén szintáz az a-1,4-glikozid kötéseket képez, és kiterjeszti a glikogénláncot azáltal, hogy az UDP-glükóz első szénatomját a terminális glikogén-maradék negyedik szénatomjához kapcsolja (10.

Ábra. 10. Glikogén szintáz reakciókémia

Az amilo-a-1,4-a-1,6-glikozil-transzferáz ("glikogén elágazó" enzim) a fragmenst (6 glükóz-maradékot) a szomszédos láncba szállítja, és így α-1,6-glikozid kötést képez (11.

Ábra. 11. A glikogén szintáz és a glikozil-transzferáz szerepe a glikogén szintézisében

glükogenolízist

A májglikogént a vércukor koncentrációjának csökkentésével csökkentik elsősorban étkezés közben. 12-18 órai böjt után a testben lévő tartalékok teljesen kimerültek.

Az izmokban a glikogén mennyisége általában csak gyakorlás közben csökken - hosszú és / vagy intenzív, mert Ez a poliszacharid alapvető fontosságú a glükóz számára, hogy maguk a myocytákat működtessék. A glükóz-6-foszfatáz hiánya miatt a sejtekben a negatív töltésű monoszacharid-észter nem képes leküzdeni a cytolemát és belépni a véráramba, ami csak a saját szükségleteinek kielégítésére teszi lehetővé a glikogént.

Három enzim közvetlenül részt vesz a glikogenolízisben (12.

A glikogén-foszforiláz az α-1,4-glikozid kötéseket glükóz-1-foszfát-hasítással szünetel. Az enzim addig működik, amíg 4 glükózmaradék nem marad el az ágpontig (α-1,6 kötés).

Az a (1,4) -a (1,6) -glükán-transzferáz olyan enzim, amely egy triszacharid fragmenst átvisz egy másik láncba, hogy új a-1,4-glikozid kötést hozzon létre. Ugyanakkor egy α-1,6-glikozid kötést ugyanazon a helyen egy glükózmaradék és a "nyitott" katalizátor hatása alatt hagyunk.

Az amilo-a-1,6-glükozidáz ("detituschy" enzim) a szabad (nem foszforilált) glükóz elválasztásával hidrolizálja az utóbbit. Ennek eredményeként létrejövő ágak lánca keletkezik, amely ismét a foszforiláz szubsztrátjaként szolgál.

12. ábra. A munka kulcs-enzimek glikogenolízis

Ugyanakkor a glikogén szintézise és bomlása nem folytatható egyidejűleg ugyanabban a cellában - ezek ellentétes folyamatok teljesen különböző feladatokkal. A homopoliszacharid katabolizmusa és anabolizmusa egymást kölcsönösen kizárja, vagy más módon kölcsönösen kölcsönhatásba lép.

A glikogén egy könnyen használható energia tartalék.

A glikogén mobilizálása (glikogenolízis)

A glikogén tartalékait a sejt funkcionális jellemzőitől függően eltérő módon használják.

A májglikogént a vércukor koncentrációjának csökkentésével csökkentik elsősorban étkezés közben. 12-18 órai böjt után a glikogén tárolása a májban teljesen kimerült.

Az izomban a glikogén mennyisége általában csak a fizikai erőfeszítések során csökken - hosszantartó és / vagy intenzív. A glükóz glükózt használó glikogént alkalmazzák a myocyták működésére. Tehát az izmok és más szervek csak a saját szükségleteikre használják a glikogént.

A glikogén vagy glikogenolízis mobilizálódása (bomlása) akkor aktiválódik, ha nincs szabad glükóz a sejtben, és ezért a vérben (éhgyomor, izom munka). Ugyanakkor a vércukorszint "szándékosan" csak a májat támogatja, amelyben glükóz-6-foszfatáz van, amely hidrolizálja a glükóz foszfát-éterét. A hepatocitában képződött szabad glükóz a plazmamembránon keresztül jut a vérbe.

Három enzim közvetlenül részt vesz a glikogenolízisben:

1. Foszforiláz-glikogén (koenzim-piridoxál-foszfát) - a-1,4-glikozid kötéseket szétbontja glükóz-1-foszfát képződésével. Az enzim addig működik, amíg 4 glükózmaradvány nem marad el az ágpontig (α1,6-kötés).

A foszforiláz szerepe a glikogén mobilizálásában

2. α (1,4) -α (1,4) -glükán-transzferáz olyan enzim, amely három glükóz-maradékból egy másik láncba transzferál egy új α1,4-glikozid kötést. Ugyanakkor egy glükózmaradék és egy "nyitott" rendelkezésre álló α1,6-glikozid kötés ugyanazon a helyen marad.

3. Amylo-α1,6-glükozidáz ("detituschy" enzim) - hidrolizálja az a1,6-glikozid kötést szabad (nem foszforilált) glükóz felszabadításával. Ennek eredményeképpen láncot alakítanak ki ágak nélkül, amely ismét a foszforiláz szubsztrátjaként szolgál.

Az enzimek szerepe a glikogén lebomlásában

Glikogén szintézis

A glikogén szinte minden szövetben szintetizálható, de a glikogén legnagyobb tartalma megtalálható a májban és a vázizmokban.

Az izomban a glikogén mennyisége általában csak a fizikai erőfeszítések során csökken - hosszantartó és / vagy intenzív. A glikogén felhalmozódása itt a fellendülés időszakában van megfigyelhető, különösen magas szénhidráttartalmú élelmiszerek esetén.

A májglikogént a glükóz koncentrációjának csökkentése a vérben, különösen az étkezések között (az adszorpció utáni időszakban) lebontják. 12-18 órai böjt után a glikogén tárolása a májban teljesen kimerült. A glikogén csak étkezés után halmozódik fel a májban, hyperglykaemiával. Ennek oka a máj kinokáz (glükokináz) sajátosságai, amelyek alacsony affinitást mutatnak a glükózhoz, és csak nagy koncentrációban képesek működni.

A vér glükóz normál koncentrációjában a májban történő befogás nem történik.

A következő enzimek közvetlenül szintetizálják a glikogént:

1. Phosphoglucomutase - a glükóz-6-foszfát glükóz-1-foszfáttá alakítása;

2. glükóz-1-foszfát-uridil-transzferáz - olyan enzim, amely a kulcsfontosságú szintézis reakciót végzi. A reakció visszafordíthatatlanságát a kapott difoszfát hidrolízise biztosítja;

Az UDP-glükóz szintézisének reakciói

3. Glikogén szintáz - az a1,4-glikozid kötéseket képez és kiterjeszti a glikogénláncot, aktiválja a C 1 UDF-glükózt a C 4 terminális glikogén maradékhoz;

Glycogen Synthesis Reaction Chemistry

4. Amylo-a1,4-a1,6-glikozil-transzferáz, "glikogén-elágazó" enzim - egy szomszédos lánc legalább 6 glükóz-maradékának fragmensét egy α1,6-glikozid kötéssel képződik.

glükogenolízist

A glikogenolízis a glükóz (glükóz-6-foszfát) glükóz lebomlásának celluláris folyamata, amely a májban és az izmokban fordul elő annak érdekében, hogy a testtörő termékeket tovább használják az energiacsere folyamatokban.

A glikogenezis (glikogenogenezis) egy fordított reakció, amelyet a glükóz glikogén szintézisével jellemeznek, és ezáltal energiatermelés esetén a sejtek citoplazmájában a fő energiaforrás tartalékát képezi.

A glikogenezis és a glikonolízis egyidejűleg működik a pihenőállapot fizikai aktivitásra való áttérés elvének és fordítva. A glikogenolízis fő feladata a stabil vércukorszint megteremtése és fenntartása. Az izmok folyamata az inzulin és adrenalin hormonok, valamint a máj - inzulin, az adrenalin és a glukagon segítségével történik.

A szavak, mint a glikolízis és a glikogenolízis gyakran zavaros, valamint a glikogenezis. A glikolízis a glükóz bomlási folyamata a tejsav és az adenozin-trifoszfát (ATP) között, ezek három különböző reakció.

A cselekvési mechanizmus

Lenyelés után a szervezetbe belépő szénhidrátok kisebb molekulákká válnak, majd a hasnyálmirigy-amiláz, a szacharóz és egyéb apró bélrendszeri enzimek hatására a molekulák glükózra (monoszacharidokra) bomlanak, amelyet a májra és a többi szövetre továbbítanak. A glükóz polimerizáció a májsejtekben történik, vagyis a glikogén szintézis - glikogenezis. Ezt a folyamatot az okozza, hogy a szervezetnek szüksége van arra, hogy energiát termeljen az éhség idejére. Az izomszövetekben glükóz szintetizálódik is, de kisebb mennyiségben - a glükóz egy részét energia formájában fogyasztják, a másik részt glikogénként helyezik el. Más szövetekben a glükóz lebomlik, hogy felszabadítsa az energiaglukolízist. A hasnyálmirigy által termelt inzulin szabályozza a glükózszintet, miután minden szövet elegendő energiával van telítve, túlzott glükózt ad a májba, hogy további glikogénre polimerizálódjon.

Ha a böjt idő (éjszakai, alvási idő, napi időközönként az étkezések között), akkor a májban felhalmozódott glikogén szétesik a glükóz - glikogenolízis során -, hogy energiát biztosítson a szervezet sejtjeinek.

Májglikogenolízis

A máj az emberi test egyik legfontosabb szerve. Az agy funkcióit sima és időszerű munkája támogatja. A máj szénhidrát-éhezés esetén minden rendszer normál működéséhez felhalmozódik az energia tartalék. A legfontosabb üzemanyag a harmonikus folyamat az agyban a glükóz. Hibája esetén aktiválódik az enzim májfoszforiláz, amely felelős a glikogén lebontásáért. Az inzulin viszont felelős a mérsékelt vércukor telítettség szabályozásáért.

A májban a glikogenolízis feladata a vércukor telítődése.

A glikogenolízis szabályozása

A glikogenolízis szabályozása

VII. A GLIBOGEN METABOLIZMUS RENDELKEZÉSE

A glükóz felhalmozódásának folyamata glikogén formájában és lebomlásának összhangban kell lennie a szervezet glükóz energiaforrással szembeni igényével. Az ilyen anyagcsere-útvonalak egyidejű előfordulása lehetetlen, mivel ebben az esetben egy "üresjárat" ciklus jön létre, amelynek létezése csak az ATP pazarlásához vezet.

Tartalomjegyzék:

A folyamatok irányának megváltoztatása a glikogén anyagcserében szabályozási mechanizmusok révén történik, amelyekben a hormonok érintettek. A glikogén szintézisének és mobilizálásának folyamatát megváltoztatjuk, amikor az abszorpciós periódus a posztoborptív időszakra vagy a test többi részének a fizikai munka módjára vált. A hormonok, az inzulin, a glukagón és az adrenalin szerepet játszanak ezen metabolikus utak átkapcsolásában a májban, az inzulinban és az adrenalinban az izmokban.

A. A glikogén anyagcserét szabályozó hormonok jellemzése

Az inzulin és a glukagon szintézisének és szekréciójának elsődleges jele a glükózszint változása a vérben. Normális esetben a glükóz koncentrációja a vérben 3,3-5,5 mmol / l (mg / dl).

Az inzulin egy olyan fehérje hormon, amelyet a hasnyálmirigy Langerhans-szigeteinek p-sejtjei szintetizálnak és kiválasztanak a vérbe, a β-sejtek érzékenyek a vércukorszint változásaira és az étkezés után növelik az inzulin tartalmát. A transzportfehérje (GLUT-2), amely glükózt biztosít a p-sejtekben, alacsony affinitással bír. Ezért ez a fehérje csak akkor szállítja a glükózt a hasnyálmirigy-sejtbe, ha a vérben lévő anyag a normál szint fölött van (több mint 5,5 mmol / l).

A p-sejtekben a glükózt glükokináz foszforilálja, amely szintén magas K-val rendelkezikm glükóz - 12 mmol / l. A glukóz-foszforiláció glükokinázban a p-sejtekben közvetlenül arányos a vérben való koncentrációjával.

A glukagon egy "éhség hormon", amelyet a hasnyálmirigy α-sejtjei termelnek a vércukorszintek csökkenéséért. Kémiai jelleggel a glukagon egy peptid.

Adrenalin szabadul fel a mellékvese medulla sejtjeiről, válaszul az idegrendszer kalkereiről, amelyek az agyból érkeznek, amikor olyan extrém helyzetek keletkeznek (például repülés vagy harc), amelyek hirtelen izomaktivitást igényelnek. Az adrenalin riasztás. Az izmokat és az agyat azonnal energiával kell ellátnia.

Ábra. 7-26. A glikogén szintézise és bomlása. 1-hexokináz vagy glukokináz (máj); 2 - UDP-glükopirofoszforiláz; 3 - glikogén szintáz; 4-amilo-1,4-> 1,6-glükozil-transzferáz (elágazó enzim); 5 - glikogén-foszforiláz; 6 - "devetias" enzim; 7 - glükóz-6-foszfatáz (máj); 8 - GLUT közlekedési rendszerek.

B. a glikogén-foszforiláz és a gigogén szintáz aktivitás szabályozása

Mivel a glikogén szintézise és bomlása a különböző anyagcsere-utak mentén folytatódik, ezek a folyamatok kölcsönösen ellenőrizhetők. A hormonok hatását a glikogén szintézisére és lebomlására úgy hajtják végre, hogy ellentétes irányban két kulcsfontosságú enzim aktivitását váltják fel: glikogén szintáz és glikogén foszforiláz foszforilációjukon és defoszforilációjukon keresztül (7-27.

A glikogén-foszforiláz 2 formában létezik:

1) foszforilezett - aktív (a forma);

2) defoszforilált - inaktív (c formában).

A foszforilezést úgy hajtjuk végre, hogy a foszfát maradékot az ATP-ből az enzim egyik szerinmaradványának hidroxilcsoportjába visszük át. Ennek következménye az enzimmolekula konformációs változása és aktiválása.

A glikogén-foszforiláz 2 formájának interkonverzióját az enzimek foszforiláz kináz és foszfoprotein foszfatáz (a glikogén molekulákhoz szerkezetileg kapcsolt enzim) hatása biztosítja. Ezzel szemben a foszforiláz kináz és a foszfoprotein foszfatáz aktivitását foszforiláció és defoszforiláció szabályozza.

A foszforiláz-kináz aktiválása protein kináz A-PKA (cAMP-függő) hatására történik. A cAMP először aktiválja a protein-kináz A-t, amely foszforiláz-kinázt foszforilálja, aktív állapotba helyezi, és ez viszont glikogén-foszforiláz foszforilázt. A cAMP szintézisét adrenalin és glukagon stimulálja (lásd 5. pont).

A foszfoprotein-foszfatáz aktiválása egy specifikus protein-kináz által katalizált foszforilezési reakció eredményeképpen történik, amely viszont inzulin aktiválódik egy olyan kaszkádreakcióval

Ábra. 7-27. A glikogén foszforiláz és a glikogén szintáz aktivitásának változása. A körök az enzimmolekulákat jelzik: aktív - fekete, inaktív - fehér. OP-foszfatáz (GR) - glikogén granulátum foszfoprotein-foszfatáz.

Ras fehérje, valamint más fehérjék és enzimek (Ras-put jel, lásd a 11. részt). Az inzulin-aktivált protein kináz foszforilálja és ezáltal aktiválja a foszfoprotein foszfatázt. Az aktív foszfoprotein foszfatáz defoszforilázt és ezért inaktiválja a foszforiláz-kinázt és a glikogén-foszforilázt (7-28.

A glikogén szintáz aktivitás a foszforiláció és a defoszforiláció következtében is változik (lásd fent, 7-27. Jelentős különbségek vannak azonban a glikogén-foszforiláz és a glikogén-szintáz szabályozásában:

  • a glikogén szintáz foszforiláció katalizálja a PK A-t és inaktiválódik;
  • a foszfoprotein foszfatáz hatására a glikogén-szintáz defoszforilációja, épp ellenkezőleg, aktiválja.

B. A glikogén metabolizmus szabályozása a májban

Amint már említettük, az inzulin és a glukagon szintézisének elsődleges jele a glükóz koncentrációjának változása a vérben. Az inzulin és a glukagon folyamatosan jelen van a vérben, de ha az abszorpciós időszakot a posabszubsztívra változtatja, relatív koncentrációjuk megváltozik, ami a legfontosabb tényező, amely a glikogén anyagcserét váltja át a májban. Az inzulin koncentrációjának a vérben a glukagonkoncentrációhoz viszonyított arányát "inzulin-glukagon indexnek" nevezzük. Az adszorpció utáni időszakban az inzulin-glukagon index csökken, és a glukagon koncentrációja meghatározó szerepet játszik a glükóz koncentráció szabályozásában.

A glükagon a hepatociták számára külső jelzésként szolgál a glikogén (glikogenolízis) vagy más anyagokból származó glükóz szintézisének (gluconeogenesis) miatti glükóz felszabadulásának szükségességéről (ezt később ismertetjük). A hormon a plazmamembrán receptorához kötődik, és a G-protein közvetítésével aktiválja az adenilát-cikláz enzimet, amely katalizálja az ATP-ből származó cAMP képződést (lásd 5. pont). Ezt követi a májban előforduló reakciók kaszkádja a glikogén-foszforiláz aktiválásához és a glikogén-szintáz gátlásához (7-29. Ábra). Ez a mechanizmus glikogén-1-foszfát glikogénből való felszabadulását eredményezi, amelyet glükóz-6-foszfátká alakítanak át. Ezután a glükóz-6-foszfatáz hatására kialakul a szabad glükóz, amely képes a sejtből a vérbe menekülni. Így a glükagon a májban, ami stimulálja a glikogén lebomlását, segít fenntartani a glükózt a vérben állandó szinten.

Az adrenalin stimulálja a glükóz kiválasztását a májból a vérbe annak érdekében, hogy a szöveteket (főleg az agyat és az izmokat) szélsőséges helyzetben "üzemanyaggal" biztosítsa. Az adrenalin hatása a májban a glikogén-foszforiláz foszforilációjának (és aktiválásának) köszönhető. Az adrenalin hasonló hatásmechanizmussal rendelkezik a glukagonnal (7-29. Ábra). De lehetséges egy másik effektor jelátviteli rendszert beilleszteni a májsejtbe (7-30. Ábra).

A cellába történő jelátvitel milyen rendszerét fogja használni a receptorok típusától függően

Ábra. 7-28. Az inzulin hatása a glikogén szintáz és a foszforiláz kináz aktivitására. OP-foszfatáz (GH) - glikogén granulátumok foszfoproteinformázása. PC (pp90S6) - inzulinaktivált protein kináz.

amelyek kölcsönhatásba lépnek az adrenalinnal. Tehát az adrenalin kölcsönhatása β-val2-A májsejt-receptorok aktiválják az adenilát-cikláz-rendszert. Ugyanaz az adrenalin kölcsönhatás az α-val1-receptorok "magukban foglalják" a transzmembrán hormon jelátvitel inozitol-foszfátmechanizmusát. Mindkét rendszer hatása a kulcsfontosságú enzimek foszforilációjára és a folyamatoknak a glikogén szintéziséről a bomlásra történő átkapcsolására irányul. Meg kell jegyezni, hogy a sejtek adrenalinre adott válaszában leginkább érintett receptorok típusától függ a vérben való koncentrációjától.

Az emésztés időszakában az inzulin hatása uralkodik, mivel ebben az esetben az inzulin-lyukagon index emelkedik. Általában az inzulin hatással van a glikogén anyagcserére, szemben a glukagontal. Az inzulin csökkenti a glükóz koncentrációját a vérben az emésztés időszakában, a máj metabolizmusán keresztül, az alábbiak szerint:

  • csökkenti a cAMP szintjét a sejtekben, foszforilálódik (közvetetten a Ras-útvonalon keresztül), és ezáltal aktiválja a protein kináz B-t (cAMP-független). A protein kináz B viszont foszforilálja és aktiválja a pAMP foszfodiészteráz-cAMP-t, egy olyan enzimet, amely a cAMP-t hidrolizálja az AMP kialakításához. A cAMP szintjére gyakorolt ​​inzulinhatást a sejtben részletesebben a 11. szakaszban ismertetjük;
  • aktiválja (a Ras útvonalon keresztül) a glikogén granulátumok foszfoprotein-foszfatázt, amely glikogén szintáz defoszforilálja és ezáltal aktiválja azt. Ezenkívül a foszfoprotein foszfatáz defoszforilezik és ezért inaktiválja a foszforiláz kináz és a glikogén foszforiláz;
  • glukokináz szintézist indukál, ezáltal gyorsítja a glükóz foszforilációját a sejtben. Emlékeztetni kell arra, hogy a K értéke szabályozó tényező a glikogén anyagcserében.m glukokináz, amely sokkal magasabb, mint a Km hexokináz. Ezeknek a különbségeknek a jelentése egyértelmű: a máj nem fogyaszt glükózt a glikogén szintéziséhez, ha a vérben lévő mennyisége a normál tartományon belül van.

Mindez együtt azt a tényt hozza, hogy az inzulin egyidejűleg aktiválja a glikogén szintáz enzimet és gátolja a glikogén foszforiláz enzimet, átkapcsolva a glikogén mobilizáció folyamatát szintézisére.

Ábra. 7-29. A glükagon és adrenalin glükagon szintézisének és lebontásának szabályozása a májban. 1 - glukagon és adrenalin kölcsönhatásba lépnek specifikus membránreceptorokkal. A hormon-receptor komplex befolyásolja a G-fehérje konformációját, ami disszociációja protomerként és a GDP α-alegységének GTP-be történő pótlása; 2-α-alegység kapcsolódik a GTP-hez, aktiválja az adenilát-ciklázt, katalizálja a cAMP szintézisét az ATP-ből; 3 - a cAMP jelenlétében a protein kináz A (cAMP-függő) reverzíbilis disszociáit, katalitikus aktivitással rendelkező C-alegységeket szabadít fel; 4 - a protein kináz A foszforilálja és aktiválja a foszforiláz kinázt; 5-foszforiláz-kináz foszforilálja a glikogén-foszforilázt, és átalakítja az aktív formává; A 6-protein kináz A foszforilálja a glikogén-szintáz enzimet, és inaktív állapotba helyezi; 7 - a glikogén szintáz gátlása és a glikogén-foszforiláz aktiválása következtében a glikogén szerepet játszik a bomlási folyamatban; 8 - a foszfodiészter-katalizátor katalizálja a cAMP bomlását, és ezzel megszakítja a hormonális jel hatását. Az O2-alegység-GTP komplexuma ezután szétesik, a G-fehérje α-, β- és γ-alegységei újra kapcsolódnak.

Ris.7-30. A glikogén szintézisének és lebontásának szabályozása a májban az adrenalin és a Ca 2+ által. FIF2- foszfatidil-inozit-biszfoszfát; IF3- inozitol-1,4,5-trifoszfát; DAH-diacil-glicerin; ER - endoplazmatikus retikulum; FS - foszfatidinserin. 1 - az adrenalin és az α1 receptor kölcsönhatása transzformálja a jelet a G fehérje foszfolipáz C aktiválásával, aktív állapotba helyezésével; 2 - a foszfolipáz C hidrolizálja a FIF-et2 az IF-en3 és a DAG; 3 - IF3 aktiválja a Ca 2+ mobilizációját az ER-ből; 4 - A Ca 2+, a DAG és a foszfoditásserin aktiválják a protein kináz C. A protein kináz C foszforilálja a glikogén szintázot, és inaktív állapotba helyezi; Az 5-4Ca 2+ -calmodulin komplex aktiválja a foszforiláz kináz és a kalmodulin-függő fehérje kinázokat; 6 - a foszforiláz kináz foszforilálja a glikogén foszforilázt és ezáltal aktiválja; 7 - három enzim aktív formája (kalmodulinfüggő fehérje-kináz, foszforiláz kináz és protein kináz C) foszforilálja a glikogén-szintetzt különböző központokban, és inaktív állapotba hozza.

A májban a glükóz-foszforiláz alloszterikus szabályozása van, amely intracelluláris glükózkövetelményeket biztosít, azonban a hormonális jelek az intracelluláris sejteknél elsőbbséget élveznek, és más fiziológiai célokat követnek. Korábban (lásd a 6. fejezetet) az ATP, az ADP és az AMP sejtszintjének változásainak értékét a sejt energiaigényét tükröző mutatónak tekintették. Az ATP felhasználásának lelassulását a glikogén-foszforiláz aktivitásának csökkenése és a glikogén-lebomlás mértékének csökkenése kísérte. Éppen ellenkezőleg, az ATP fogyasztásának növekedése az AMP szintjének növekedéséhez, a glikogén-foszforiláz aktiválásához és a glikogén bomlás gyorsulásához vezet. Az ATP és az AMP alloszterikus effektorok a glikogén foszforiláz vonatkozásában. A glikogén-foszforiláz aktivitás metabolikus kontrollja is van. Így a glükóz-6-foszfát koncentrációjának növekedésével az enzim májsejtekben való aktivitása csökken.

G. A gliogén izmok metabolizmusának szabályozása

Az izmok glikogén metabolizmusának szabályozása intenzív izomtevékenységet biztosít (futás vagy harc), és nyugalmi energia.

Az izomsejtekben a szélsőséges helyzetekben a glikogén mobilizációt felgyorsítja az adrenalin. Az adenalinnak az adenilát-cikláz-rendszerhez kapcsolódó p-receptorokhoz való kötődése a cAMP kialakulásához vezet a sejtben, majd a foszforiláz-kináz és glikogén-foszforiláz foszforilezéséhez és aktiválásához (7-31.

Az adrenalin által stimulált cAMP képződése jelzi az energiatermelés növekedését a felgyorsult glikogén lebomlás következtében. A glikogén-glükóz-6-foszfátból származó bomlás során az ATP szintetizálódik.

A glikogén szintáz inaktiválása az adrenalin hatása alatt az izomsejtekben ugyanaz, mint a májban.

Pihenéskor, az alacsony adrenalin-koncentrációban a vérben az izomglicogén-foszforiláz defoszforilált - inaktív állapotban van (B forma), de a glikogén lebomlik. Ez annak köszönhető, hogy a glikogén-foszforiláz aktiválódik olyan eljárással, amely nem kapcsolódik foszforilációjához, mivel a cAMP szintje alacsony a sejtben. Ebben a helyzetben a glikogén-foszforiláz B alloszterikus aktiválása következik be, az enzim aktivátorai AMP és H.3RO4, a sejtben az ATP bomlása során alakultak ki (7-31. ábra, 1. útvonal).

Mérsékelt izomösszehúzódásokkal, azaz olyan helyzetben, amely nem igényli a cAMP szabályozásában való részvételt, a foszforiláz kinázát alloszterikus módszerrel aktiválják (7-31. Ebben az esetben az allosztérikus effektorok Ca 2+ ionok, amelyek koncentrációja drasztikusan emelkedik az izom összehúzódásával a motor idegének jeleként. Az enzimaktivitás azonnal csökken, amint a sejtben a Ca 2+ koncentráció csökken, miután a jel az izmok ellazulását eredményezi. Így a Ca 2+ ionok szerepe nemcsak az izomösszehúzódás megindításában, hanem az energiafogyasztás biztosításában is megmutatkozik.

A foszforiláz kináz Ca 2+ ionokkal történő aktiválását a kalmodulin közvetíti. Ebben az esetben a Kahl-Modulin egy határozottan kötött enzim-alegység (7-32. Ábra). A foszforiláz-izom-kináz négyféle alegységből áll: α, β, γ és δ kombinálva egy komplexbe. Az enzim 4 ilyen komplexet tartalmaz. A y-alegységnek katalitikus aktivitása van. Az AIR alegységek szabályozási funkciót végeznek. PCA-val foszforilezett szerinmaradványokat tartalmaznak. A δ-alegység 4 kalciumiont köt meg; azonos a kalmodulin fehérjével. A kalciumionok kötődése konformációs változásokat okoz, ami a y-alegység katalitikus centrumának aktiválódásához vezet, bár a molekula a defoszforilált állapotban marad.

Az emésztés során az emésztés során, ha megegyezik a nyugalmi állapotgal, a glikogénszintézis stimulálása lép fel. Az emésztés alatt végzett izomlégia lelassítja a glikogénszintézis folyamatát, mivel az izomokat az izomzat vércukorszintjét oxidálja.

Az inzulin részt vesz a glikogén mobilizálásnak a glükóz tárolásba való átkapcsolásában. Amint már említettük, glükóz belép az izom- és zsírsejtekbe glutóz transzporterek GLUT-4 alkalmazásával. Az inzulin hiányában a transzporterek a sejtek citoplazmájában helyezkednek el, és a sejtek nem használják a glükózt, mint a membránban

Ábra. 7-31. Izom glikogén foszforiláz aktiválása. 1 - glikogén-foszforiláz B alloszterikus aktiválása. Az izom összehúzódás folyamatában az ATP elpusztul az AMP kialakulásával, amely a glikogén-foszforiláz B alloszterikus aktiválója; 2 - az idegi impulzus a Ca 2+ felszabadulását kezdeményezi a szarkoplazmatikus retikulumból. A Ca 2+ komplexet képez a kalmodulinnal, amely képes aktiválni a foszforiláz kinázt; 3 - a glikogén-foszforiláz adrenalin aktiválása az adenilát-cikláz rendszeren keresztül.

nincsenek hordozó fehérjék. Az inzulin serkenti a GLUT-4 mozgását és beépül a sejtmembránba. Az inzulin hatásának mechanizmusát nem vizsgálták eléggé, de a fő szakaszai meghatározásra kerültek. Az izom- és zsírsejtek glükózfogyasztásának inzulinnal történő stimulálása során az események lánca a következő:

  • inzulinreceptor (IR) - inzulin által stimulált tirozin protein kináz - az összes inzulin hatásának kötelező közvetítője (lásd az 5. pontot);
  • az inzulinaktivált IR foszforilálja specifikus citoplazmatikus fehérjéket - inzulin szubsztrátokat (IRS);
  • foszforilált szubsztrát (főként IRS-1) kötődik a foszfatidil-inozitol-3-kinázhoz (FI-3-kináz) és aktiválja ezt az enzimet;
  • az aktív FI-3-kináz katalizálja az inozitol-foszfát jelátviteli rendszer egyes komponenseinek 3. pozíciójában lévő foszforilezést, ami a GLoc transzlokáció stimulálásával jár a citoszolból a plazmamembránhoz;
  • GLUT-4-en keresztül a glükóz belép az izomsejtekbe, és részt vesz a glikogén szintézisében.

Az inzulin hatása a glükogénszintézis sebességére az izmokban a glikogén szintáz és a glikogén foszforiláz aktivitásának megváltoztatásával történik, a kulcsfontosságú enzimek, amint azt az inzulin glikogén anyagcserére gyakorolt ​​hatásának megvitatásában tárgyalták a májban.

Ábra. 7-32. A foszforiláz kináz aktivitás szabályozása. Az enzim 4 azonos proteinkomplexből áll. Minden komplex 4 különböző alegységet tartalmaz, α, β, γ, δ. A képen látható az egyik tetramer. A y-alegységnek katalitikus aktivitása van. Az a- és b-protomerek szabályozói funkciót látnak el, foszforilálják PC A. Kahl-Modulin - egy δ-alegységgel, amely erősen kötődik az enzimhez. És - a foszforiláz kináz aktiválása a foszforiláció következtében; B - a foszforiláz kináz aktiválása a Ca 2+ kalmodulinhoz való kötése után.

A glikogén betegségek olyan örökletes rendellenességek csoportja, amelyek az enzimek glikogén szintézisének vagy lebomlásának katalizálásában vagy ezen enzimek szabálytalan szabályozásában szerepet játszó enzimek csökkentésén vagy hiányában alapulnak.

1. Glycogenosis - a glikogén lebontásában részt vevő enzimek hibája által okozott betegségek. Ezek a glikogén szokatlan szerkezete vagy túlzott felhalmozódása a májban, a szívben vagy a vázizmokban, a vesékben, a tüdőben és más szervekben. A 7-3. Táblázat a glikogénezés néhány fajtáját írja le, amelyek az enzimhiba jellegében és helyén különböznek.

Meg kell jegyezni, hogy a "glikogenózis" kifejezést először a KF javasolta Cory és G.T. Kanyaró. Javasolták továbbá a betegségek számozási rendszerét. Jelenleg azonban a glikogenózis két csoportba sorolható: máj és izom.

  • A glikogenózis májfunkciói a glikogén használatának megsértéséhez vezetnek, hogy fenntartsák a glükózszintet a vérben. Ezért ezeknek a formáknak a gyakori tünete a hipoglikémia az abszorpció utáni időszakban.
  • A leggyakoribb gerincbetegség (I. típusú). Az ilyen típusú glikogenózis fő okainak és azok okainak leírása alapul szolgálhat az összes többi tünet megértéséhez. Ennek a betegségnek az oka a glükóz-6-foszfatáz örökletes hiánya, amely enzim, amely biztosítja a glükóz felszabadulását a véráramba a májsejtek glikogénből történő felszabadulása után. A gyrke-betegséget hipoglikémia, hypertriacilglicerolia (megnövekedett triacil-glicerin-tartalom), hiperuricémia (fokozott húgysavtartalom) manifesztálja.
  • A hypoglykaemia a glükóz-6-foszfát glükóz képződésének csökkent reakciójának következménye. Ezenkívül a glükóz-6-foszfatáz defektusa miatt

7-3. Táblázat. Egyes glikogén betegségek jellemzői

Forbes-Corey-betegség, Limit Dextrinosis

a szubsztrát májsejtjeinek felhalmozódása - a glükóz-6-foszfát, amely részt vesz a katabolizmus folyamatában, ahol piruvát és laktát alakul ki. A vérben lévő laktát mennyisége nő, ezért az acidózis lehetséges. Súlyos esetekben a hypoglykaemia következtében görcsök lehetnek. A hypoglykaemiát az inzulin-tartalom csökkenése és az inzulin / glukagon arány csökkenése kísérte, ami viszont a zsírszövet glükagon és a zsírsavak vérben történő felszabadulásának gyorsulásához vezet (lásd 8. pont).

  • A hipertriacilgliccelémia a zsírszövet szövetek LP-lipázának - az inzulin által aktivált enzim aktivitásának csökkenésével és a TAG zsírszövetsejtek abszorpciójának biztosításával - fordul elő (lásd 8. pont).
  • A hyperuricemia a következő események következtében alakul ki:
    • a glükóz-6-foszfát tartalom a sejtekben és annak használata a pentóz-foszfát-útvonalon ribóz-5-foszfát képződésével - egy szubsztrát a purin nukleotidok szintéziséhez;
    • a húgysav képződése a túlzott szintézis következtében emelkedik, következésképpen a purin nukleotidok katabolizmusa, amelynek végterméke a húgysav.
    • a húgysav kiválasztódása csökken a laktáttermelés növekedése és a vizelet pH-jának megváltozása következtében a savas oldalon, ami megnehezíti az urát kiválasztódását - a húgysav oldhatatlan sóit.
  • Ennek a kórtanának a diagnózisában meghatároztuk a májbiopsziában a glükóz-6-foszfatáz aktivitását. Ezenkívül glükagonnal vagy adrenalinnal stimulált tesztet alkalmaznak, ami negatív eredménnyel jár a betegség esetében a hormon injekciója után a glükóz vérszintje kissé megváltozik.
  • A kezelés célja a glükóz tartalmú élelmiszerek használatának korlátozása. Ajánlott kizárni a szacharózt és a laktózt tartalmazó termékeket az étrendből, mivel a glükóz-6-foszfáttá alakulása után a galaktóz és az abból előállított fruktóz glikogén további felhalmozódásához vezet. A hypoglykaemia megelőzése a gyakori etetés módszerével. Ez megakadályozhatja a hipoglikémia tüneteit.
  • Az I. típusú glikogenózis autoszomális recesszív módon öröklődik. Már a korai időszakban a leginkább észlelhető tünet a hepatomegia. A beteg gyermekeknek rövid testük van, nagy hasa és a vesék kibővülnek. A beteggyermekek elmaradnak a fizikai fejlődésben.
  • A leírt betegséget néha Ia típusú glikogénezésnek nevezik, mivel van egy típusú Ib-típusú. Az Ib glikogenózis ritka patológiát jelent, melyet az a tény jellemzi, hogy a glükóz-6-foszfát transzlokáz enzim hibás, ami biztosítja a foszforilált glükóz transzportját az ER-ben. Ezért a glükóz-6-foszfatáz elegendő aktivitása ellenére a szervetlen foszfát eltávolítása és a glükóz vérben történő felszabadulása zavart okoz. Az Ib típusú glikogénezés klinikai képe megegyezik az ia glikogénózissal.
  • A Cory-betegség (III. Típus) meglehetősen gyakori. A máj glycogenosis minden esetének 1/4-e. A felhalmozódott glikogén szerkezete anomálissá válik, mivel az amilo-1,6-glükozidáz enzim, amely hidrolizálja a glikozidkötéseket az ága területén, hibás ("enzim", az angol, kiegyenlítő enzim). A glükóz hiánya a vérben gyorsan megjelenik, mivel a glikogenolízis lehetséges, de jelentéktelen mennyiségben. Az I. típusú glikogénzimmel ellentétben a tejsavas acidózis és a hyperuricemia nem figyelhető meg. A betegség enyhébb.
  • Andersen-féle betegség (IV. Típus) rendkívül ritka autoszomális recesszív rendellenesség, amely egy elágazó enzimhiba, amilo-1,4-1,6-glükozil-transzferáz következtében jelentkezik. A glikogén tartalma a májban nem jelentősen megnövekedett, de szerkezetét megváltoztatják, és ez meggátolja a szétesést. A glikogén molekula kevés ágpontot, valamint nagyon hosszú és ritka mellékágakat tartalmaz. Ugyanakkor a hipoglikémia mérsékelten expresszálódik. A betegség gyorsan fejlődik, súlyosbítja a máj korai cirrhosisát, és gyakorlatilag nem alkalmas a kezelésre. A mellékág enzimének defektusa nemcsak a májban, hanem a leukocitákban, az izmokban, a fibroblasztokban, valamint a betegség korai és domináns megnyilvánulásaiban is megfigyelhető.
  • Hers betegsége (VI. Típus) a májkárosodás miatti tünetekkel is manifesztálódik. Ez a glikogénezés egy glikogén-foszforiláz-hiba következménye. A hepatocitákban a glikogén egy normális struktúrában halmozódik fel. A betegség lefolyása hasonló az I. típusú glikogénzishez, de a tünetek kevésbé hangsúlyosak. A csökkent glikogén-foszforiláz aktivitás szintén megtalálható a leukocitákban. Az ő betegsége ritka a glikogenózis; amelyet egy autoszomális recesszív típus örököl.
  • A defekt kináz-foszforiláz (IX. Típus) csak fiúknál található, mivel ez a tulajdonság az X kromoszómához kapcsolódik.
  • A protein-kináz A (X típusú), valamint a foszforiláz-kináz defektusa a Hers-betegséghez hasonló tüneteket mutat.
  • A glükogenózis izomformáit a vázizmok energiaellátásának megzavarása jellemzi. Ezek a betegségek a fizikai erőfeszítés során manifesztálódnak, és fájdalom és görcsök társulnak az izmokban, gyengeség és fáradtság.
  • A MacArdla-betegség (V típus) egy autoszomális recesszív patológia, amelyben a glikogén-foszforiláz aktivitás teljesen hiányzik a vázizmokban. Mivel az enzim májsejteken végzett aktivitása normális, hipoglikémia nem figyelhető meg (az enzim szerkezetét a májban és az izmokban különböző gének kódolják). A súlyos fizikai erőfeszítések rosszul toleráltak, és görcsök kísérhetik őket, azonban gyakorlása során a laktát túltermelés nem figyelhető meg, ami hangsúlyozza az izom-összehúzódás, például a zsírsavak, például a glükóz helyettesítése által okozott extra izomenergia-források jelentőségét (lásd 8. pont). Bár a betegség nem szexuális kapcsolatban áll, a betegség magas incidenciája a férfiakra jellemző.
  • A foszfofruktokináz defektus a VII. Típusú glikogénzisre jellemző. A betegek mérsékelt testmozgást végezhetnek. A betegség lefolyása hasonló a V típusú glükogenózishoz, de a fő manifesztációk kevésbé hangsúlyosak.
  • A foszfo-geromogáz-defektus és az LDH M-alegység-defektus (a Corey-osztályozás szerint számozatlanul, lásd a 7-3. Táblázatot) jellemző a glikogenózis izomformáira. Ezeknek a kórképeknek a megnyilvánulása hasonló a MacArdle-betegséghez. A foszfo-glicerát-izomzat defektusát csak egy beteg írja le.

A glikogenózis (a klasszifikáció szerinti glikogenózis 0) glikogén szintáz-hibából eredő betegség. A májban és a betegek más szövetében nagyon alacsony a glikogén tartalom. Ez nyilvánvalóan hipoglikémiában nyilvánul meg az abszorpciót követő időszakban. A jellegzetes tünet a görcsök, amelyek különösen a reggelen nyilvánulnak meg. A betegség összeegyeztethető az életével, de a beteg gyermekeknek gyakori táplálékra van szükségük.

A glikogenezis és a glikogenolízis szabályozása

A glikogén anyagcserét, a glikogén foszforilázt és a glikogén szintázot szabályozó fő enzimeket az alloszterikus és kovalens módosítással szabályozzák az enzim foszforilezésével és defoszforilációjával.

1. A májban a foszforiláz aktív és inaktív formában van. Az aktív foszforiláz (foszforiláz a) egy foszforilezett tetramer. A specifikus foszfatáz hatására a foszforiláz a inaktív foszforiláz b-hoz (dimerbe) kerül, a szerinmaradványból származó foszfát hidrolitikus hasítása következtében. Az inaktív foszforiláz b foszforiláz-a foszforiláz-kináz hatására történő foszforilezéssel történik.

A foszforiláz b inaktív T-állapotának és a foszforiláz a aktív R-állapotának arányát az izomsejtek energiafelvétele határozza meg. A glükóz-6-foszfát és az ATP stabilizálja az enzim inaktív T-állapotát (foszforiláz b). A foszforiláz a mindig aktív, függetlenül az AMP, az ATP és a glükóz-6-foszfát koncentrációjától. Pihenéskor a foszforiláz b dominál, és amikor az AMP aktív, az enzimet az aktív formává alakítja.

2. A foszforiláz kináz 2 formában létezik - aktív - foszforilezett és inaktív - defoszforilezett. Az aktív formát inaktívvá alakítja a foszforsav eltávolítása során. A foszforiláz kináz aktiválása az enzim protein kináz részvételével történik.

3. A glikogén szintáz lehet foszforilezett és nem foszforilezett állapotban. Az enzim aktív defoszforilált formája a glikogén-szintáz a, amelyet a glükóz-6-foszfát koncentrációjának függvényében inaktív glikogén-szintáz-bá alakítanak át a szerinmaradékok hidroxilcsoportjainak foszforilezésével a protein kináz hatására. A g glikogén-szintáz átalakulása az aktív formává a protein-foszfatáz hatására történik, ha a foszfátcsoportokat lehasítjuk a szerinmaradékokból.

4. A fehérje kináz 4 alegységből (tetramer) - 2 szabályozó (R) és 2 katalitikus (C). A komplexumban R2C2 az enzim inaktív, és ciklikus AMP (cAMP) aktiválódik. 2 molekulát cAMP kapcsolódik a protein kináz minden egyes szabályozó alegységéhez, ami disszociációját okozza a katalitikus alegységek felszabadulásával.

Az aktív fehérje-kináz a foszforsav-maradékot az ATP-ből a specifikus fehérjékhez (enzimekhez) vezeti át, ami aktivitásuk megváltozásához vezet.

5. A cAMP (3'5'-AMP) képződése ATP-ből származik az adenilát-cikláz enzim hatásával, amely a membrán belső felületén helyezkedik el, és a membrán külső oldalán található hormon receptorokhoz kapcsolódik.

6. A foszfodiészteráz enzim megsemmisíti a cAMP-ot a gyűrű megszakításával AMP formálásáért.

Böjtölés vagy stresszes helyzetekben növeli a glükóz szükségességét.

1. Az adrenalin, valamint a máj, a glukagon és az adrenalin hatására az izomba aktiválódik az adenilát-cikláz, amely cAMP képződéséhez vezet, amely aktiválja azt a protein-kináz R-alegységéhez. A protein kináz foszforilálja a kináz foszforiláz b-t, és átalakítja aktív formává (foszforiláz-kináz). A kináz-foszforiláz A foszforiláz foszforilázt b, és átalakítja foszforiláz-A-hoz, amely aktiválja a glikogén lebomlását. Az inzulin gátolja az adenilát-ciklázt, és aktiválja a foszfodiészterázt, ami csökkenti a cAMP koncentrációját. A protein kináz, a foszforiláz kináz és a foszforiláz inaktív formában marad, ami gátolja a glikogén lebomlását. Ennélfogva enzimatikus reakciók lépnek fel, amelyek nagyfokú amplifikációt eredményeznek. A glikogén - 3 enzimatikus szakaszának lebontása során, a szintézis során - 2.

2. Az izomban a foszforiláz b alloszterikusan aktiválható az AMP hatásával, míg a defoszforiláció marad. Az ATP negatív alloszterikus effektorként működik.

3. Az izmok közvetlenül az izom összehúzódása után a glikogenolízis több százszor nő. Az eljárás magában foglalja a foszforiláz gyors aktiválását kalciumionokon keresztül. A Ca 2+ ionok aktiválják a foszforiláz kinázt úgy, hogy a foszforiláz b kináz alegységéhez kötődnek, azonosak a Ca 2+ kötő fehérjével, a kalmodulinnal.

4. A glikogén-szintáz b alloszterikusan aktiválható glükóz-6-foszfát hatásával. Az inzulin stimulálja a glikogén szintézisét az izomban, hozzájárulva a glikogén szintáz defoszforilálásához és aktiválásához.

Ábra. 4. A glikogénszintézis és a bomlás szabályozása

A glikogén lebontásának szabályozása kaszkád jellegű.

A glikogenolízis szabályozása

A glikogén metabolizmusát, a glikogén foszforilázt és a glikogén szintázot szabályozó fő enzimeket komplex reakciósorozatok szabályozzák, amelyek mind az alloszterikus mechanizmusokat (lásd 104. oldalt), mind az enzim foszforilezésével és defoszforilációjával kovalens módosítással szabályozzák (lásd 108. oldal).

A foszforiláz aktiválása és inaktiválása (19.5 ábra)

A májban a foszforiláz aktív és inaktív formában is megtalálható. Az aktív foszforilázban (foszforiláz a) az egyik szerinmaradék hidroxilcsoportját foszforilezzük. A specifikus foszfatáz (fehérje foszfatáz-1) hatására az enzim inaktív foszforiláz b-ba konvertálódik, a szerinmaradványból származó foszfát hidrolitikus hasításával. Az újrakaktiválás az ATP következtében fellépő refrakterilációval történik egy specifikus enzim foszforiláz kináz hatására.

Az izomfoszforiláz immunológiailag és genetikailag különbözik a megfelelő máj enzimtől. Kétféle formában lehet: foszforiláz-foszforilált enzim formájában, AMP (alloszterikus modulátor) jelenlétében és hiányában, valamint foszforiláz b formájában defoszforilezve és csak AMP jelenlétében aktív. A foszforiláz a az enzim normál fiziológiásán aktív formája. Ez egy dimer, amelynek minden monomere tartalmaz egy piridoxál-foszfát molekulát.

Aktiválás a cAMP-lal

Az izomban a foszforilázot adrenalin aktiválja (19.5 ábra). Ennek azonban nincs közvetlen hatása, de közvetetten a cAMP (3,5-cikloadenil-sav, ciklikus AMP) révén (19.6 és 44. ábra). A cAMP egy intracelluláris intermedier, amely egy második közvetítő szerepet játszik számos hormon hatása alatt. ATP-ből alakul ki az adenilát-cikláz enzim hatására, amely a sejtmembrán belső felületén helyezkedik el. Az adenilát-cikláz aktiválódik (közvetett módon) a sejtmembránon lokalizált β-adrenerg receptorok hormonjainak adrenalin és noradrenalin-ligandumai révén; a májban glukagon hatású

Ábra. 19.5. A foszforiláz aktivitás szabályozása az izmokban (n - a glükózmaradványok száma). A reakciósorozat kaszkádot képez; Ez lehetővé teszi, hogy fokozza a hormonális jeleket minden egyes szakaszban.

Ábra. 19.6. 3,5-adenilsav (ciklikus AMP, CAMP).

egy speciális glukagonreceptor részvételével. a cAMP a foszfodiészteráz hatására elpusztul; ez az enzim általában alacsony cAMP-koncentrációt tart fenn. Bizonyíték van arra, hogy az inzulin növeli a foszfodiészteráz aktivitását a májban; ez a cAMP alacsonyabb koncentrációját eredményezi.

A cAMP koncentrációjának növelése igen nagy specifitású enzimet aktivál - cAMP-függő fehérje kináz. Ez a kináz katalizálja az ATP inaktív kináz-foszforiláz enzim aktivitásának aktivitását kinyerő foszforiláz aktivitásával, amely viszont foszforiláció útján aktiválja a foszforiláz a-foszforiláz b-ját (19.5 ábra).

Az inaktív cAMP-függő fehérje kináz két páros alegységből áll; mindegyik pár tartalmaz egy szabályozó alegységet (R), amely képes két cAMP molekulát kötni, és egy katalitikus alegységet (C), amelynek szerkezete aktív központot tartalmaz. A cAMP kötődése a komplexhez az utóbbiak disszociációját eredményezi, ami aktív C-monomerek felszabadulását eredményezi (lásd 44. fejezet):

Ionaktiválás ionokkal és szinkronizálás az izomösszehúzódással

Májglikogenolízis

Megállapították, hogy a májban a katekolaminok glikogenolízisének stimulálásában a receptorok a fő közvetítők. Amikor ez megtörténik, az ionok független mozgósítása és átvitelük a mitokondriumoktól a citoszolig, ahol stimulálják a kalmodulin érzékeny foszforiláz kinázt. A skeletális foszforiláz a májfoszforilázzal ellentétben nem aktiválódik glukagon alkalmazásával. Megjegyezzük, hogy a szívizom foszforilázt aktiválja ez a hormon. Egy másik fontos különbség a májfehérjék foszfatáz-1 gátlása a foszforiláz aktív formájával.

A foszforiláz inaktiválása

A foszforiláz-a és a kináz-foszforiláz a defoszforilálódnak és inaktiválódnak a protein-foszfatáz-1-gyel. A protein-foszfatáz-1-inhibitor egy inhibitor-1 nevű protein; az utóbbi csak az eltartott protein kináz foszforilációja után válik aktívvá. Így szabályozza a foszforiláz aktiválódását és inaktiválását (19.5 ábra).

A glikogén szintáz aktiválása és inaktiválása (19.7 ábra)

A foszforilázhoz hasonlóan a glikogén-szintáz lehet akár foszforilált, akár nem foszforilezett állapotban. Azonban, ellentétben a foszforilázzal, ebben az esetben a defoszforilezett forma aktív (glikogén szintáz a), amely inaktiválható gői glikogén-szintáz b előállítására a hét maradék foszforilezésével

Ábra. 19.7. Az izomglicogén szintáz aktivitás szabályozása (a glükózmaradványok száma). A reakciósorozat olyan kaszkádot képez, amely lehetővé teszi a jelek erősítését minden egyes szakaszban; A hormon nanomoláris mennyisége jelentős változásokat okozhat a glikogén koncentrációban. GSK - glinkosensintaz-3, -4 és -5 kinázok. A hullámos nyíl alloszterikus aktiválást jelez.

szerin, amelyet legalább öt különböző protein-kináz hajt végre. Mind a hét foszforilációs hely a mind a négy azonos alegységen található. A fehérje-kinázok közül kettő kalmodulin-függő. Ezek egyike a foszforiláz kináz, a másik pedig a cAMP-függő fehérje kináz; Ez a protein-kináz olyan cAMP-közvetített hormonális hatásokat biztosít, amelyek szinkron módon gátolják a glikogén szintézist és a glikogenolízis aktiválódását. A többi kináz glikogén-szintáz-kináz-3, -4 és -5-kináz.

A glükóz-6-foszfát a glikogén-szintáz b alloszterikus aktivátora, ami csökkenti az UDP-glükózszintet, és így glikogénszintézist biztosít az enzim foszforilált formájával. A glikogének gátló hatással bírnak a saját szintézisére; Az inzulin serkenti az izom glikogénszintézisét, hozzájárulva a glikogén szintáz b defoszforilálásához és aktiválásához. Általában a glikogén-szintáz b defoszforilációját a protein-foszfatáz-1-gyel végezzük, amely a cAMP-függő protein-kináz kontrollja alatt áll (19.7 ábra).

A glikogén anyagcserét szabályozó egyéb szempontokról lásd p. 219.

I. szakasz: A fehérjék és enzimek szerkezete és funkciója

II. Szakasz. A bioenergia és a szénhidrátok és lipidek anyagcseréje

III. Szakasz. A fehérjék és az aminosavak metabolizmusa

Az oldalról történő információ másolása csak erre a webhelyre vonatkozik.

A glikogenolízis szabályozása

A glükóz-1-foszfát molekulái a foszfoglükcomutáz hatására átalakíthatók vissza a glükóz-6-foszfátra, amely a glikolitikus vagy foszfoglukonát-reakció reakciójában közvetlen forrást jelent a májban. Ha ezt az intracelluláris energiát előállító módszert alkalmazzuk, a glikogén jelenlétében a szénhidrátok szöveti tartalékaként fennálló kényelem a cikluson átmenő glükóz-6-foszfát molekulánként a makroszkópos ekvivalensnek felel meg.

Glükóz 1-foszfát + UTP -> UD F-glükóz + pirofoszfát

UDP-glükóz -> Glycogen + UDP

UDF + ATP -> UTP + ADP

Glycogen + Fn -> glükóz-1-foszfát

Glükóz-1-foszfát -> glükóz-6-foszfát.

Energia és egyéb szövetek előállítása céljából a glükóz-6-foszfát hidrolízisnek alávethető a véráramba diffundálható glükózszintre, további macro-gén ekvivalens diszpergálásával:

Glükóz + ATP -> Glükóz-6-foszfát + ADP Glükóz-6-foszfát -> Glükóz + Fn.

Így a ciklus: vércukorszint -> májgikogén -> vércukorszint, amely extrahepátiás szöveteket biztosít a raktározásra alkalmas energiával, két macroergénegyenértéket igényel 1 mól glükózra vonatkoztatva.

A glikogenezis és a glikogenolízis szabályozása

A glikolízis - glükonogenezis rendszer esetében a májban a glikogén szintézise és bomlása nem önálló folyamatként folytatódik. A glikogenezis és a glikogenolízis együttesen integrált, erősen szabályozott rendszerként működik együtt, amelyet mind a intra-, mind az extracelluláris arány befolyásol a glükóz bevitel és a fogyasztás között. Azonban ebben az esetben a szabályozás nem kapcsolódik g-hez az enzimszintézis lassú indukálásával; a metabolitok alloszterikus hatásai a ciklikus AMP által okozott primer konformációs változásokra rétegezhetők.

A ciklikus AMP e hatásai gyors változást jelentenek a glikogén metabolizmusban a májban az extracelluláris vizsgálatokra adott válaszként, de oly módon, hogy a glikogén szintézise és lebomlása nem egyszerre történik meg, és a ciklus nem jön létre céltalanul energiaigényes:

Glükóz + 2ATP -> Glikogén

A "pihenés" állapotában a normál májsejt elhanyagolható mennyiségű ciklikus AMP-t tartalmaz, és módosított formájukban szénhidrát-metabolizmus enzimeket tartalmaznak, úgynevezett foszforiláz b és glikogén-szintáz I.

Ennek a szintetáznak az I. formáját vagy annak érzéketlen formáját adtam erre a névre, mivel hatása nem függ az alloszterikus szabályozásnak a metabolitoktól. Pihenéskor ez a szintetáz a legaktívabb, és ha elegendő mennyiségű UDP-glükóz van szubsztrátumként, a glikogén szintézis "be van kapcsolva". A foszforiláz b-formája azonban nem aktív; csak az AMP-vel való alloszterikus kölcsönhatás eredményeképpen a foszforiláz b konformációját átalakítjuk az enzim jellemző katalitikusan aktív formájává.

Mivel az ATP gátolja az AMP kötődését, a foszforiláz b csak akkor válik aktívvá a sejt energiatartalékainak ilyen csökkenésével, ami szükségessé teszi a glikogén mobilizálását. Amikor a kibontakozó glükóz-katabolizmus biztosítja, hogy az ATP szint visszatérjen eredeti értékéhez, az AMP-koncentráció csökken és a glikogenolízis folyamat "ki van kapcsolva". Így külső ingerek hiányában a májban a glikogén degradáció mértéke csak az intracelluláris energiatárolókban bekövetkező változások következtében változik.

Még akkor is, ha maximális intenzitással dolgozik, a glikogén szintetáz glikogént termelhet olyan sebességgel, amely csak a maximális glikogenolízis sebesség századosa; ezért nem szükséges a szintetáz kikapcsolása azoknak a rövid időtartamoknak, amikor az AMP aktiválja a foszforilázt a rövid távú megszakítások kiküszöbölésére a máj energiaellátásában.

A "A szénhidrát anyagcserének szabályozása" témaköre:

Glikolízis és glikogenolízis. A hormonok szerepe ezen folyamatok szabályozásában

A glikolízis olyan reakciósorozat, amelyben a glükóz két molekula piruvátra (glükóz aerob oxidációjára) vagy két molekula laktátra (anaerob oxidáció) kerül. Minden glikolízis reakció a citoszolban (citoplazma) történik, és az összes szervre és szövetre jellemző.

Minden glikolízis két szakaszra bontható:

Az 1. fázis előkészítő, 2 ATP-t fogyaszt. A glükózt foszforiláljuk és 2 foszfotriózra bontjuk;

A 2. lépésben, az ATP szintézisével társítva. Ebben a szakaszban a foszfotiózokat PVC-ből alakítják át. Ennek a szakasznak az energiáját 4 ATP szintézisére és 2 NADH2 redukciójára alkalmazzuk, amely aerob körülmények között 6 ATP szintézisére alkalmazható, és anaerob körülmények között csökkentse a PVC-t a laktátnak.

Az aerob glükóz oxidáció glikolízisreakciókat és a piruvátnak a Krebs ciklusban történő oxidációját és a légző lánc CO2 és H2O.

Aerob körülmények között a piruvát bejut a mitokondriumba, ahol teljesen oxidálódik.2 és H2A. Ha az oxigéntartalom nem elegendő, mint az aktív kontraktív izomban, akkor a piruvát laktátgá válik.

Tehát a glikolízis nem csak a sejtek glükózhasznosításának fő módja, hanem egyedülálló módon is, mert oxigént használhat

az utóbbi rendelkezésre áll (aerob körülmények), de oxigénhiány (anaerob körülmények) is előfordulhat.

Az anaerob glikolízis a glükóz lebomlásának komplex enzimatikus folyamata, amely az emberi és állati szövetekben oxigénfogyasztás nélkül történik. A glikolízis végterméke tejsav. Glikolízis során ATP képződik. A teljes glikolízis-egyenlet a következőképpen ábrázolható:

Vannak helyi és általános szabályozások.

A helyi szabályozás az enzimek aktivitásának megváltoztatásával történik a sejten belüli különböző metabolitok hatására.

A teljes glikolízis szabályozása, közvetlenül az egész szervezetre, hormonok hatására történik, amelyek a másodlagos mediátorok molekuláin keresztül befolyásolják az intracelluláris anyagcserét.

A glikolízis stimulálásának fontossága az inzulinhoz tartozik. A glükagon és az adrenalin a legfontosabb glikolízis hormonális gátlói.

Az inzulin a glikolízist serkenti:

a hexokináz reakció aktiválása;

Más hormonok szintén befolyásolják a glikolízist. Például a szomatotropin gátolja a glikolízis enzimeket, és a pajzsmirigyhormonok stimulánsok.

A glikolízis szabályozását számos kulcsfontosságú szakaszban végezzük. A hexokináz (1), a foszfofruktokináz (3) és a piruvát-kináz (10) által katalizált reakciókat a szabad energia jelentős csökkenése jellemzi, és gyakorlatilag irreverzíbilis, ami lehetővé teszi számukra, hogy hatékony glikolízis-szabályozás legyen.

A glikogenolízis egy biokémiai reakció, amely főként a májban és az izmokban fordul elő, amely alatt a glikogén glükózra és glükóz-6-foszfátra bontható.

A glikogenolízist stimulálja a glukagon és az adrenalin hormonja.

A foszforilázok átalakítják a poliszacharidokat (különösen a glikogént) a tárolási formából a metabolikusan aktív formába; foszfo-rililáz jelenlétében a glikogén szétesik, glükóz-foszfát (glükóz-1-foszfát) képzésére, anélkül, hogy először a poliszacharid molekula nagyobb fragmenseire szakadna. Általánosságban ez a reakció a következőképpen ábrázolható:

(C6H10O5) n + H3PO4-> (C6H10O5) n-1 + glükóz-1-foszfát,

ahol (C6H10O5) n jelentése glikogén poliszacharid lánc, és a (C6H10O5) n ugyanaz a lánc, de rövidítve egy glükózmaradékkal.

2 foszforiláz b + 4 ATP -> foszforiláz a + 4 ADP.

Ezt a reakciót egy foszforiláz kináz b enzim katalizálja. Megállapították, hogy ez a kináz mind aktív, mind inaktív formában létezhet. Az inaktív foszforiláz kináz enzim protein kináz (foszforiláz-kináz kináz) hatására aktív fehérjává alakul, nem csak protein-kináz, hanem cAMP-függő fehérje kináz.

Az utóbbi aktív formája a cAMP részvételével alakul ki, amely viszont az ATP-ből alakul ki az adenilát-cikláz enzim hatására, amelyet különösen az adrenalin és a glukagon stimulál. A vérben lévő adrenalin-tartalom növekedése ebben a bonyolult láncreakcióban vezet a foszforiláz b foszforilázra való átalakulásához, és következésképpen a glükóz-1-foszfát glükóz formájában történő felszabadulásából a glikogén poliszacharidból. A foszforiláz a foszforiláz b fordított konverzióját a foszfatáz enzim katalizálja (ez a reakció szinte visszafordíthatatlan).

A glükóz-1-foszfát glükóz-6-foszfáttal történő átalakítása a glikogén foszforolítikus bomlása következtében alakul ki. Ennek a reakciónak a végrehajtásához szükséges a foszforilcomutáz foszforilált formája, azaz az aktív formája, amit a glükóz-1,6-biszfoszfát jelenlétében képzünk.

A glükóz-6-foszfátból származó szabad glükóz képződése a májban glükóz-6-foszfatáz hatására jelentkezik. Ez az enzim katalizálja a hidrolitikus foszfát hasítást:

A glikogén (rendszer) bomlása és szintézise.

A kövér nyilak jelzik a bomlási pályát, vékony - a szintézis útja. A számok jelzik az enzimeket: 1 - foszforiláz; 2 - fosz-mioglucomutáz; 3 - glükóz-6-foszfatáz; 4 - hexokináz (glukokináz); 5 - glüko-zo-1-foszfát-uridil-transzferáz; 6-glikoszintézint.

Megjegyezzük, hogy a foszforilált glükóz, ellentétben a nem standardizált glükózzal, nem könnyen diffundálható a sejtekből. A máj tartalmazza a glükóz-6-foszfatáz hidrolitikus enzimet, amely képes biztosítani a glükóz gyors felszabadulását ebből a szervből. Az izomszövetben a glükóz-6-foszfatáz gyakorlatilag hiányzik.

Feltételezhető, hogy a glükóz koncentrációjának állandósága a vérben két folyamat egyidejű áramlásának eredményeképpen jön létre: glükóz bejutása a vérbe a vérből és vérből a szövetek által történő fogyasztása, ahol elsősorban energetikai anyagként használják.

A szövetekben (beleértve a májat is) a glükóz lebomlása két fő módon történik: anaerob (oxigénhiány) és aerobik, amelyek végrehajtásához oxigén szükséges.


További Cikkek A Máj

Májgyulladás

Hogyan lehet megtisztítani a májat, ha nincs epehólyag?

Hagy egy üzenetet 7,897Nem sok ember tudja megtisztítani a májat és az epehólyagot. Ezeknek a szerveknek a tisztítása nagyon fontos eljárás. Meghatározza a belső szervek munkáját, tisztítja a toxinok és toxinok testét.
Májgyulladás

Élet az epehólyag eltávolítás után

Az epehólyag egy körte alakú folyamat az emberi testben, amelynek célja a sárga folyadéknak a gyomorban való tárolása és szállítása.A műtéten a laparoszkópiára utaló jelek mutatkoznak, amelyek közül az egyik a gallstone betegség.