Реферат: Обмен углеводов

2О Б М Е Н У Г Л Е В О ДО В

2д.м.н. Е.И.Кононов

2Лекция 1

1.Классификация и биологическая роль углеводов

Углеводысоставляют незначительную часть общего сухого веса

тканей человеческого организма — не более 2%, в товремя как на

белки, например, приходится до 45% сухой массытела. Тем не ме-

нее, углеводы выполняют в организме целый ряд жизненно важных

функции, принимая участие в структурной и метаболической органи-

зации органов и тканей.

С химическойточки зрения углеводы представляют собой много-

атомные альдегидо- или кетоноспирты или их полимеры,причем моно-

мерные единицы в полимерах соединены между собой гликозидными

связями.

1.1. Классификация углеводов.

Углеводыделятся на три больших группы: моносахариды и их

производные, олигосахариды и полисахариды.

1.1.1.Моносахариды в свою очередь делятся, вопервых,

по характеру карбонильной группы на альдозы и кетозы и, во-вто-

рых, по числу атомов углерода в молекуле на триозы, тетрозы, пен-

тозы и т.д. Обычномоносахариды имеют тривиальные названия: глю-

коза, галактоза, рибоза, ксилоза и др. К этой же группе соедине-

ний относятся различные производные моносахаридов, важнейшими из

них являются фосфорные эфиры моносахаридов [ глюкозо-6-фосфат,

фруктозо-1,6-бисфосфат, рибозо-5-фосфат и др.], уроновыекислоты

[галактуроновая, глюкуроновая, идуроновая и др.], аминосахара

[глюкозамин, галактозамин и др.], сульфатированные производные

уроновых кислот, ацетилированные производные аминосахарови др.Об-

щее количество мономеров и их производных составляетнесколько де-

сятков соединений, что не уступает имеющемуся ворганизме коли-

честву индивидуальных аминокислот.

1.1.2.Олигосахариды, представляющие собой полимеры,

мономерными единицами которых являются моносахариды илиих произ-

водные. Число отдельных мономерных блоков в полимереможет дости-

гать полутора или двух / не более / десятков. Всемономерные еди-

ницы в полимере связаны гликозидными связями. Олигосахариды в

свою очередь делятся на гомоолигосахариды, состоящие из одинако-

— 2 -

вых мономерных блоков [ мальтоза ], игетероолигосахариды — в их

состав входят различные мономерные единицы [ лактоза]. В боль-

шинстве своем олигосахариды встречаются в организме в качестве

структурных компонентов более сложных молекул — гликолипидов или

гликопротеидов. В свободном виде в организме человека могут быть

обнаружены мальтоза, причем мальтоза является промежуточным про-

дуктом расщепления гликогена, и лактоза, входящая в качестве ре-

зервного углевода в молоко кормящих женщин. Основнуюмассу олиго-

сахаридов в организме человека составляют гетероолигосахариды

гликолипидов и гликопротеидов. Они имеют чрезвычайно разнообраз-

ную структуру, обусловленную как разнообразием входящих вних мо-

номерных единиц, так и разнообразием вариантовгликозидных связей

между мономерами в олигомере [ 7a 0- и 7b 0-гликозидныесвязи; связи, со-

единяющие различные атомы углерода в соседних мономерныхединицах:

7a 0- 1,4, 7a 0 — 1,3, 7a 0 — 1,6 и др. ].

1.1.3.Полисахариды, представляющие собой полимеры,

построенные из моносахаридов или их производных,соединенных меж-

ду собой гликозидными связями, с числом мономерных единицот нес-

кольких десятков до нескольких десятков тысяч. Этиполисахариды

могут состоять из одинаковых мономерных единиц, т.е.являться го-

мополисахаридами, или же в их состав могут входить различные мо-

номерные единицы — тогда мы имеем дело с гетерополисахаридами.

Единственным гомополисахаридом в организме человекаявляется гли-

коген, состоящий из остатков 7a 0-D — глюкозы.Более разнообразен на-

бор гетерополисахаридов - в организме присутствуютгиалуроновая

кислота, хондроитинсульфаты, кератансульфат,дерматансульфат, ге-

парансульфат и гепарин. Каждый из перечисленныхгетерополисахари-

дов состоит из индивидуального набора мономерныхединиц.Так основ-

ными мономерными единицами гиалуроновой кислоты являются глюку-

роновая кислота и N-ацетилглюкозамин, тогда как в состав гепарина

входят сульфатированный глюкозамин и сульфатированная идуроновая

кислота.

1.2.Функции углеводов различных классов

Функцииуглеводов в организме разнообразны и, естественно,

различны для разных классов соединений. Моносахариды и их произ-

водные выполняют, во-первых, энергетическую функцию: окислитель-

ное расщепление этих соединений дает организму 55-60% необходи-

— 3 -

мой ему энергии4. Во-вторых, промежуточные продуктыраспада моно-

сахаридов и их производных используются в клетках для синтеза

других необходимых клетке веществ, в том числе соединений других

классов; так, из промежуточных продуктов метаболизма глюкозы в

клетках могут синтезироваться липиды и заменимые аминокислоты,

правда, в последнем случае необходим дополнительныйисточник ато-

мов азота аминогрупп. В третьих, моносахариды и их производные

выполняют структурную функцию, являясь мономернымиединицами дру-

гих, более сложных молекул, таких как полисахариды илинуклеотиды.

Главнойфункцией гетероолигосахаридов является структурная

функция — они являются структурными компонентамигликопротеидов и

гликолипидов. В этом качестве гетероолигосахаридыучаствуют в ре-

ализации гликопротеидами целого ряда функций:регуляторной [ гор-

моны гипофиза тиротропин и гонадотропины — гликопротеиды], комму-

никативной [ рецепторы клеток — гликопротеины ], защитной[ анти-

тела — гликопротеины ]. Кроме того, гетероолигосахаридные блоки,

входя в состав гликолипидов и гликопротеидов, участвуют в форми-

ровании клеточных мембран, образуя, например, такой важный эле-

мент клеточной структуры как гликокалликс.

Гликоген - единственный гомополисахарид, имеющийся в орга-

низме животных — выполняет резервную функцию. причем он является

резервом не только энергетическим, но также и резервомпластичес-

кого материала. Гликоген в том или ином количестве присутствует

практически во все клетках человеческого организма.Запасы глико-

гена в печени могут составлять до 3-5 % от сырой массы этого ор-

гана [ порой до 10 % ], а его содержание в мышцах — до1% общей

массы ткани. Учитывая массу этих органов, общее количествоглико-

гена в печени может составлять 150 — <st1:metricconverter ProductID=«200 г» w:st=«on»>200 г</st1:metricconverter>, а запасы гликогена в

мыщцах — до <st1:metricconverter ProductID=«600 г» w:st=«on»>600 г</st1:metricconverter>.

Гетерополисахариды выполняют в организме структурную функцию

— они входят в состав глизаминопротеогликанов;последние, наряду с

структурными белками типа коллагена или эластина,формируют межк-

леточное вещество различных органов и тканей.Гликозаминопротеог-

гликановые агрегаты, имея сетчатую структуру, выполняют функцию

молекулярных фильтров, препятствующих или сильно тормозящих дви-

жение макромолекул в межклеточной среде. Кроме того,молекулы ге-

— 4 -

терополисахаридов имеют в своей структуре множество полярных и

несущих отрицательный заряд группировок, за счет которыхони могут

связывать большое количество воды и катионов, выполняяроль свое-

образных депо для этих молекул.

Функциинекоторых углеводов, имеющихся ворганизме, весьма

специфичны. Так, гепарин является естественным антикоагулянтом -

он препятствует свертыванию крови в сосудах, а лактоза, очем уже

упоминалось, является резервным углеводом женскогомолока.

2.Усвоение экзогенных углеводов

В обычныхусловиях основным источником углеводов для человека

являются углеводы пищи. Суточная потребность в углеводах состав-

ляет примерно <st1:metricconverter ProductID=«400 г» w:st=«on»>400 г</st1:metricconverter>, причем крайне желательно. чтобы легко усво-

яемые углеводы [ глюкоза, сахароза, лактоза и пр.] составляли не

более 25 % их общего количества в пищевом рационе. Впроцессе ус-

воения пищи всеэкзогенные полимеры углеводной природы расщепля-

ются до мономеров, что лишает эти полимеры видовойспецифичности,

а во внутреннюю среду организма из кишечника поступаютлишь моно-

сахариды и их производные; в дальнейшем эти мономерыиспользуются

по меренеобходимости для синтеза специфичных для человека олиго-

или полисахаридов.

Расщеплениекрахмала или гликогена пищи начинается уже в ро-

товой полости за счет воздействия на эти гомополисахаридыамилазы

и мальтазы слюны, однако этот процесс не имеетсущественного зна-

чения, поскольку пища в ротовой полости находитсяочень короткое

время. В желудке при пищеварении среда кислая и амилазаслюны, по-

падающая в желудок вместе с пищевым комком, практическине работа-

ет. Основная масса крахмала и гликогена пищи расщепляется в тон-

ком кишечнике под действием амилазы поджелудочной железыдо диса-

харидов мальтозы и изомальтозы. Образовавшиеся дисахаридырасщеп-

ляются до глюкозы при участии ферментов, секретируемых стенкой

кишечника: мальтазы и изомальтазы. Мальтаза катализируетгидролиз

7a 0-1,4-гликозидных связей, а изомальтаза 7 0- 7 0гидролиз 7a 0-1,6-глико-

зидных связей.

Поступившая спищей сахароза расщепляется в кишечнике до глю-

козы и фруктозы при участии фермента сахаразы, апоступившая лак-

— 5 -

тоза — до глюкозы и галактозы под действием фермента лактазы.

Оба этих фермента секретируются стенкой кишечника.

Процессырасщепления гетероолигосахаридов или гетерополиса-

харидов мало изучены. По-видимому, стенкой кишечникасекретируют-

ся гликозидазы, способные расщеплять 7a 0 — и 7b 0 - 7 0гликозидные связи

имеющиеся в этих полимерах.

Всасываниемоносахаридов происходит в тонком кишечнике, при-

чем скорости всасывания различных моносахаридов существенно раз-

личны. Если скорость всасывания глюкозы принять за 100, то ско-

рость всасывания галактозы составит 110, фруктозы — 43,маннозы -

19, ксилозы — 15. Принято считать, что всасываниеглюкозы и га-

лактозы идет с участием механизмов активного транспорта,всасыва-

ние фруктозы и рибозы — по механизму облегченнойдиффузии, а вса-

сывание маннозы или ксилозы по механизму простой диффузии. При-

мерно 90 % всосавшейся глюкозы поступает из энтероцитов непос-

редственно в кровь, а 10 % ее оказывается влимфе, впрочем, в

дальнейшем и эта глюкоза также оказывается в крови.

Следуетотметить, что углеводы могут быть полностью исключены

из пищевого рациона. В этом случае все необходимые для организма

углеводы будут синтезироваться в клетках из соединенийнеуглевод-

ный природы в ходе процессов, получивших названиеглюконеогенез.

3. Пулглюкозы в организме, поступление глюкозы

в клетки

Преобладающимв количественном отношении моносахаридом, при-

сутствующим во внутренней среде организма, является глюкоза. Ее

содержание в крови относительно постоянно и являетсяодной из кон-

стант гомеостаза. Содержание глюкозы в крови составляет3,3 — 5,5

мМ/л или 80 — 100 мг/дл. Пул глюкозы, т.е. общее содержание сво-

бодной глюкозы в организме, составляет величину порядка20 г. Из

них 5 — <st1:metricconverter ProductID=«5,5 г» w:st=«on»>5,5 г</st1:metricconverter> содержится в крови, остальная глюкоза распределена

в клетках и межклеточной жидкости. Из приведенных цифр следует,

что концентрация глюкозы в клетках значительно ниже, чемв крови,

что создает условия для поступления глюкозы из крови вклетки пу-

тем простой или облегченной диффузии.

Пул глюкозы ворганизме есть результат динамического равно-

весия процессов, обеспечивающих пополнение этого пула ипроцессов,

— 6 -

сопровождающихся использованием глюкозы из пула длянужд органов

тканей.

Пополнение пулаглюкозы идет за счет следующих процессов:

а/ поступлениеглюкозы из кишечника;

б/ образованиеглюкозы из других моносахаридов, например, из

галактозы или фруктозы;

в/ распадрезервного гликогена в печени / гликогенез /;

г/ синтез глюкозыиз неуглеводных соединений, т.е. глюконеогенез.

Основныенаправления использования глюкозы из пула:

а/ окислительныйраспад глюкозы / аэробное окисление до СО 42 0 и

Н 42 0О, анаэробное окисление долактата и др./;

б/ синтезрезервного гликогена;

в/ синтезлипидов;

г/ синтез другихмоносахаридов или их производных;

д/ синтеззаменимых аминокислот;

е/ синтез другихазотсодержащих соединений, необходимых клеткам.

Транспортглюкозы из крови или межклеточной жидкости в клет-

ки идет по механизму облегченной диффузии, т.е. поградиенту кон-

центрации с участием белка-переносчика. Эффективность работы ме-

ханизма этого транспорта в клетках большинства органов и тканей

зависит от инсулина. Инсулин увеличиваетпроницаемость наружных

клеточных мембран для глюкозы, увеличивая количество белка-пере-

носчика за счет дополнительного его поступления изцитозоля в мем-

браны. Основная масса клеток различных органов и тканейявляется

в этом контексте инсулинзависимыми, однако по крайней мере в

клетках трех типов эффективность переноса глюкозы черезих наруж-

ные мембраны не зависит от инсулина, это эритроциты,гепатоциты и

клетки нервной ткани. Эти ткани получили название инсулиннезави-

симых тканей. но я еще раз хочу подчеркнуть, что речьидет лишь о

независимости транспорта глюкозы в эти клетки от инсулинаи ни о

чем более. Так, доказано, что и клетки мозга и гепатоцитыимеют в

составе своих наружных мембран рецепторы для инсулина.

Глюкоза,поступившая в клетку, подвергается вклетке единс-

твенному превращению — она фосфорилируется с участиемАТФ:

Глюкоза +АТФ ───────────────> Глюкозо-6-фосфат + АДФ

— 7 -

В большинстве органов и тканей ферментом, катализирующим эту ре-

акцию, является 1гексокиназа 0. Этот ферментобладает высоким сродс-

твом к глюкозе и способен ее фосфорилировать принизких концент-

рациях глюкозы.В гепатоцитах есть еще один фермент — 1глюкокиназа 0,

который также может катализировать эту реакцию, но обладая мень-

шим сродством к глюкозе, он работает лишь в условияхвысоких кон-

центраций глюкозы в клетке и обычно принимает участиелишь в про-

цессе синтеза гликогена в печени. Реакция, катализируемая гексо-

киназой, сопровождается большой потерей свободной энергии[ 7D 0G =

— 5 ккал/моль ] и в условиях клетки являетсянеобратимой, а глю-

козо-6-фосфат представляет собой активированную форму глюкозы.

Существенным является то обстоятельство, что наружнаяклеточная

мембрана непроницаема для гл-6-ф и в результате фосфорилирования

глюкоза как бы «запирается» в клетке. С другой стороны, быстрое

превращение глюкозы в гл-6-ф позволяет поддерживатькрайне низкую

концентрацию глюкозы в клетке, сохраняя тем самым градиент кон-

центрации глюкозы между внеклеточной жидкостью и внутриклеточной

средой.

4.Синтез и расщепление гликогена

При повышенииконцентрации глюкозы в крови, например, в ре-

зультате ее всасывания в кишечнике при пищеварении,увеличивается

поступление глюкозы 7 0в клетки и по крайнеймере часть этой глюкозы

может быть использована для синтеза гликогена. Накоплениерезерва

углеводов в клетках в виде гликогена имеет определенные преиму-

щества перед накоплением глюкозы, так как несопровождается повы-

шением внутриклеточного осмотического давления. Вместе стем, при

недостатке глюкозыгликоген легко расщепляется до глюкозы или ее

фосфорных эфиров, а образовавшиеся мономерные единицыиспользуют-

ся клетками с энергетическими или пластическими целями.

4.1. Синтез гликогена

Поступившая вклетки глюкоза подвергается фосфорилированию

при участии ферментов гексокиназы или глюкокиназы:

— 8 -

СН 42 0ОН СН 42 0ОРО 43 0Н 42

│ АТФ АДФ │

С─── О │ 4^ 0 С─── О

НО /Н ОН └─────┘ НО /Н ОН

С С ──────────────> С С

НОН Н/Н НОН Н/Н

С─── С С─── С

Н ОН Н ОН

Глюкоза Глюкозо-6-фосфат

Далееобразовавшийся гл-6-ф изомеризуется в гл-1-ф при

участии фермента 1фосфоглюкомутазы 0 [ ФГМ ]:

СН 42 0ОРО 43 0Н 42 0 СН 42 0ОН

│ │

С─── О С─── О

НО /Н ОН НО /Н О-РО 43 0Н 42

С С ──────────────> С С

НОН Н/Н НОН Н/Н

С─── С С─── С

Н ОН Н ОН

Глюкозо-6-фосфат Глюкозо-1-фосфат

Затем гл-1-фвзаимодействует с уридинтрифосфатам с образо-

ванием УДФ-глюкозы при участии ферментаУДФ- 1глюкозопирофосфорила 0-

1зы 0 [ или глюкозо-1-фосфатуридилтрансферазы]:

СН 42 0ОН СН 42 0ОН

│ УТФ Ф-Ф │

С─── О │ ^ С─── О

НО /Н О-РО 43 0Н 42 0 └────┘ НО /Н Н

С С ───────────> С С

НОН Н/Н НОН Н/О — УДФ

С─── С 4 0 4 0 С─── С

Н ОН Н ОН

Глюкозо-1-фосфат УДФ — глюкоза

Пирофосфатсразу расщепляется на два остатка фосфорной кис-

лоты при участии фермента 1пирофосфатазы 0. Эта реакциясопровожда-

ется потерей энергии порядка 7 ккал/моль, в результатечего реак-

ция образования УДФ-глюкозы становится необратимой — термодинами-

— 9 -

ческий контроль направления процесса.

На следующемэтапе остаток глюкозы из УДФ-глюкозы переносит-

ся на синтезирующуюся молекулу гликогена при участии фермента

1гликогенсинтетазы 0:

УДФ-глюкоза + ( С 46 0Н 410 0О 45 0 ) 4n 0──────> (С 46 0Н 410 0О 45 0) 4n+1 0 + УДФ

/гликоген/

и молекула гликогена удлинняется на один остаток глюкозы.Фермент

гликогенсинтетаза способна присоединить остаток глюкозы из УДФ-

глюкозы к строящейся молекуле гликогена только путем образования

7a 0 -1,4-гликозидной связи. Следовательно,при участии только одно-

го этого ферментаможет быть синтезирован лишь линейный полимер.

Гликоген же — полимер разветвленный и имеющиеся в молекуле раз-

ветвления формируются с участием другого фермента: 1амило 0- 1,4-->

1,6 — 1гликозилтрансферазы 0. Этот фермент,называемый иначе фермен-

том ветвления, переносит фрагмент из 5 — 7мономерных звеньев с

конца линейного участка синтезируемого полисахаридаближе к его

средине, причем этот фрагмент присоединяется к полимернойцепи за

счет образования 7a 0 - 7 01,6-гликозидной связи:

-о-о-о-о-о-о-о┼о-о-о-о-о-о ─────────> -о-о-о-о-о-о-о

| 7a 0-1,4-связь │ 7a 0-1,6-связь

о-о-о-о-о-о

Следует заметить, что по другим данным отщепляемыйфрагмент, сос-

тоящий минимум из 6 глюкозных остатков, переносится на соседнюю

цепочку строящегося разветвленного полисахарида. В любомслучае в

дальнейшем обе цепи удлинняются за счет действиягликогенсинтета-

зы, а новыеразветвления формируются с участием фермента ветвле-

ния.

Синтезгликогена идет во всех органах и тканях, однако наи-

большее содержание наблюдается в печени [ от 2 до 5-6%общей мас-

сы органа ] и в мышцах [ до 1 % от их массы ]. Включение1 остат-

ка глюкозы в молекулу гликогена сопровождается использованием 2

макроэргических эквивалентов ( 1АТФ и 1 УТФ ), так что синтез

гликогена в клетках может идти лишь при достаточнойэнергообеспе-

ченности клеток.

— 10 -

4.2. Мобилизация гликогена

Гликоген, какрезерв глюкозы, накапливается в клетках во

время пищеварения и расходуется в постабсорбционномпериоде. Рас-

щепление гликогена в печени или его мобилизацияосуществляется при

участии фермента 1гликогенфосфоррилазы 0 часто называемой просто

фосфорилазой. Этот фермент катализирует фосфоролитическоерасщеп-

ление 7a 0-1,4-гликозидных связей концевыхостатков глюкозы полимера:

(С 46 0 Н 410 0О 45 0) 4n 0+ Н 43 0РО 44 0──────> (C 46 0Н 410 0О 45 0) 4n-1 0 + Гл-1-Ф

Для расщепления молекулы в районе разветвлений необходимыдва до-

полнительных фермента: так называемый 1дебранчинг 0(деветвящий 1) -

1фермент 0 и 1амило 0-1,6- 1гликозидаза 0, причем в результате действия

последнего фермента в клетках образуется свободнаяглюкоза, кото-

рая может или покинуть клетку, или подвергнутьсяфосфорилированию.

Гл-1-ф в клетках изомеризуется с участием фосфоглюкомутазы

в гл-6-ф. Дальнейшая судьба гл-6-фосфата определяется наличием

или отсутствием в клетках фермента 1глюкозо 0-6- 1фосфатазы 0. Если фер-

мент присутствует в клетке, он катализирует гидролитическое от-

щепление от гл-6-фосфата остатка фосфорной кислоты собразованием

свободной глюкозы:

Гл-6-ф + Н 42 0О 4───── 0> Глюкоза + Н 43 0РО 44

которая может проникать через наружную клеточную мембрану и пос-

тупать в кровяное русло. Если же глюкозо-6-фосфатазы в клетках

нет, то дефосфорилирования глюкозы не происходит и глюкозный ос-

таток может быть утилизирован только данной конкретной клеткой.

Заметим, что расщепление гликогена до глюкозы ненуждается в до-

полнительном притоке энергии.

Вбольшинстве органов и тканей человекаглюкозо-6-фосфатаза

отсутствует, поэтому запасенный в них гликогениспользуется лишь

для собственных нужд. Типичным представителем таких тканей явля-

ется мышечная ткань. Глюкозо-6-фосфатаза имеется лишь в печени,

почках и кишечнике, но наиболее существенным является наличие

фермента в печени ( точнее, в гепатоцитах ), т.к. этот орган вы-

полняет роль своего рода буфера, поглощающего глюкозу приповыше-

нии ее содержания в крови и поставляющего глюкозу вкровь, когда

концентрация глюкозы в крови начинает падать.

— 11 -

4.3.Регуляция процессов синтеза и распада гликогена

Сопоставивметаболические пути синтеза имобилизации глико-

гена, мы увидим, что они различны:

АТФ АДФ УТФ Ф-Ф УДФ

│ 4^ 0 │ 4^ 0 4^

└─────┘ └────┘ │

4┌─────── 0>Гл-6-ф 4───── 0> Гл-1-ф 4─────── 0> УДФ-Гл 4─── 0┐

4│ 0 │

2ГЛЮКОЗА 0 <─┐ └─> 2ГЛИКОГЕН

│ 4│

Н 43 0РО 44 0<─┴────── Гл-6-ф <─────── Гл-1-ф < 4───────────┘

^ ^

│ │

Н 42 0О Н 43 0РО 44

Этообстоятельство дает возможность раздельно регулировать

обсуждаемые процессы. Регуляция осуществляется на уровне двух

ферментов: гликогенсинтетазы, участвующей в синтезе гликогена, и

фосфорилазы, катализирующей расщепление гликогена.

Основныммеханизмом регуляции активности этих ферментов яв-

ляется их ковалентная модификация путемфосфорилирования-дефосфо-

рилирования. Фосорилированная фосфорилаза или фосфорилаза«a» вы-

сокоактивна, в то же время фосфорилированная гликогенсинтетаза

или синтетаза «b» неактивна. Таким образом,если оба фермента на-

ходятся в фосфорилированной форме, в клетке идетрасщепление гли-

когена с образованием глюкозы. В дефосфорилированном состоянии,

наоборот, неактивна фосфорилаза ( в форме«b») и активна глико-

генсинтетаза ( в форме «a» ), в этой ситуации в клетке идет син-

тез гликогена из глюкозы.

Посколькугликоген печени играет роль резерва глюкозы для

всего организма, его синтез или распад должен контролироваться

надклеточными регуляторными механизмами, работа которых должна

быть направлена наподдержание постоянной концентрации глюкозы в

крови. Эти механизмы должны обеспечивать включениесинтеза глико-

гена в гепатоцитах при повышенных концентрациях глюкозы вкрови и

усиливать расщепление гликогена при падении содержанияглюкозы в

крови.

— 12 -

Итак,первичным сигналом, стимулирующиммобилизацию глико-

гена в печени,является снижение концентрации глюкозы в крови. В

ответ на него альфа-клетки поджелудочной железы выбрасывают в

кровь свой гормон- глюкагон. Глюкагон, циркулирующий в крови,

взаимодействует со своим белком-рецептором, находящемся на внеш-

ней стороне наружной клеточной мембраны гепатоцита. образуя гор -

мон-рецепторный комплекс. Образование гормон-рецепторногокомплек-

са приводит с помощью специального механизма к активации фермен-

та 1аденилатциклазы 0, находящегося навнутренней поверхности наруж-

ной клеточной мембраны. Фермент катализирует образованиев клетке

циклической 3,5-АМФ ( цАМФ ) из АТФ.

В свою очередь, цАМФ активирует в клетке фермент 1цАМФ 0- 1за 0-

1висимую протеинкиназу 0. Неактивная формапротеинкиназы представля-

ет собой олигомер, состоящий из четырех субъединиц: 2регулятор-

ных и двух каталитических. При повышении концентрациицАМФ в кле-

тке к каждой изрегуляторных субъединиц протеинкиназы присоеди-

няется по 2 молекулы цАМФ, конформация регуляторныхсубъединиц -

изменяется и олигомер распадается на регуляторные икаталитичес -

кие субъединицы. Свободные каталитические субъединицы катализиру-

ет фосфорилирование в клетке ряда ферментов, в том числефосфори-

лирование гликогенсинтетазы с переводом ее в неактивноесостояние,

выключая таким образом синтез гликогена. Одновременноидет фос -

форилирование 1киназы фосфорилазы 0, а этот фермент,активируясь при

его фосфорилировании, в свою очередь катализируетфосфорилирование

1фосфорилазы 0 с переводом его в активнуюформу, т.е. в форму «a». В

результате активации фосфорилазы включается расщеплениегликогена

и гепатоциты начинают поставлять глюкозу в кровь.

Попутноотметим, что при стимуляции расщепления гликогена в

печени катехоламинами в качестве главных посредников выступают

7b 0 - 7 0рецепторы гепатоцитов,связывающие адреналин. При этом проис-

ходит повышение содержания ионов Са в клетках, где онистимулиру-

ют 7 0Са/кальмодулинчувствительную киназу фосфорилазы, которая в

свою очередь активирует фосфорилазу путем еёфосфорилирования.

— 13 -

_Схемаактивации расщепления гликогена в гепатоцитах

Снижение содержания ┌────────> Активация цАМФ-зависимой

глюкозы в крови │ протеинкиназы

│ │ │ │

Глюкагон Синтез Фосфорилирование Фосфорилирование

│ цАМФ из АТФ киназы фосфорилазы гликогенсинте-

│ ^ │ тазы

Образование │ Фосфорилирование │

гормон-реце- │ гликогенфосфори- Блокирование

пторного │ лазы синтеза

ком

еще рефераты

Еще работы по медицине

Реферат по медицине

Заболевания наружного и среднего уха

29 Августа 2013

Реферат по медицине

Микробиология: медленные инфекции

29 Августа 2013

Реферат по медицине

Гистология: женская половая система

29 Августа 2013

Реферат по медицине

Общая хирургия: асептика и антисептика

29 Августа 2013