Биохимия и молекулярная биология
Лекция 4. Метаболизм гликогена
1
План лекции
Мобилизация гликогена (гликогенолиз). Гликогенфосфорилаза.
Гликогенез (биосинтез гликогена), роль UDР-глюкозы. Гликогенсинтаза.
Реципрокная регуляция расщепления и синтеза гликогена, роль гормонов в этих процессах
Метаболизм гликогена |
2 |
Структура гликогена
ГЛИКОГЕН
Метаболизм гликогена |
3 |
Метаболизм гликогена
Упозвоночных и у многих микроорганизмов избыток глюкозы запасается в виде высокомолекулярного гликогена, а у растений – в виде крахмала.
Упозвоночных гликоген откладывается главным образом в печени и в мышцах и может составлять до 10% массы печени и 1-2% массы мышечных тканей.
Гликоген запасается в виде больших гранул.
Одна гранула гликогена (β-частица) имеет диаметр около 2 нм, состоит из 55000 остатков глюкозы и содержит примерно 2000 невосстанавливающих концов.
От 20 до 40 β-частиц собираются вместе, образуя α- розетки, которые легко можно увидеть в микроскоп в образцах тканей нормально питающихся животных, но
исчезающих после 24 часов голодания.
Метаболизм гликогена |
4 |
Метаболизм гликогена
Гранулы гликогена – сложные агрегаты, состоящие из гликогена, и ферментов, участвующих в его расщеплении и синтезе.
Гликоген мышц используется в качестве доступного источника энергии как для аэробного, так и анаэробного метаболизма. При активной физической нагрузке его
запасы могут быть исчерпаны менее чем за час.
Гликоген печени служит источником глюкозы для других тканей в тех случаях, когда глюкоза не поступает с пищей (между приемами пищи или в период голодания). Запасы гликогена в печени могут быть исчерпаны за 12 – 24 часа.
Метаболизм гликогена |
5 |
Расщепление гликогена (гликогенолиз)
Гликогенолиз
Гликогенолиз - процесс распада, мобилизации гликогена. Осуществляется при участии фермента
гликогенфосфорилазы и деветвящего фермента. Гликогенфосфорилаза при участии фосфорной кислоты последовательно расщепляет линейные α(1→4)- гликозидные связи на невосстанавливающем конце гликогена с освобождением глюкозо-1-фосфата.
Метаболизм гликогена |
6 |
Расщепление гликогена (гликогенолиз)
Гликогенфосфорилаза действует на нередуцирующий конец молекулы гликогена многократно, пока не достигнет точки ветвления, с гликозидной связью, имеющей конфигурацию α(1→6). Дейставие ГФ прекращается за 4 остатка глюкозы до этой точки. Далее в работу вступает деветвящий фермент (дебранч – фермент), обладающий двумя активностями: глюкантрансферазной и амило-1,6-глюкозидазной.
Метаболизм гликогена |
7 |
Расщепление гликогена (гликогенолиз)
Деветвящий фермент расщепляет участок ветвления. Этот фермент последовательно катализирует перенос участка боковой цепи (трех остатков глюкозы)
на линейный участок полисахаридной цепи и отщепление остатка глюкозы в точке ветвления. После этого ГФ может продолжить свою работу.
Метаболизм гликогена |
8 |
Расщепление гликогена (гликогенолиз)
Гликогенn+1 + Н3РО4 → |
Гликоген n + глюкозо-1- |
фосфат |
|
Конечный продукт реакции с участием глюкогенфосфорилазы глюкозо-1-фосфат под действием фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-6-фосфат.
Глюкозо-1-фосфат ↔ Глюкозо-6-фосфат
Образующийся из гликогена в мышцах глюкозо-6- фосфат может вовлекаться в гликолиз и служить источником энергии для мышечного сокращения.
Метаболизм гликогена |
9 |
Расщепление и биосинтез гликогена
Гликоген в скелетных мышцах
Метаболизм гликогена |
10 |