81466

Свойства и распространение гликогена как резервного полисахарида. Биосинтез гликогена. Мобилизация гликогена

Доклад

Биология и генетика

Биосинтез гликогена. Мобилизация гликогена. Таким образом в молекуле гликогена имеется только одна свободная аномерная ОНгруппа и следовательно только один восстанавливающий редуцирующий конец.

Русский

2015-02-20

173.81 KB

1 чел.

Свойства и распространение гликогена как резервного полисахарида. Биосинтез гликогена. Мобилизация гликогена.

Гликоген - разветвлённый гомополимер глюкозы, в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках α-1,4-гликозидной связью. В точках ветвления мономеры соединены α-1,6-гликозидными связями. Эти связи образуются примерно с каждым десятым остатком глюкозы. Следовательно, точки ветвления в гликогене встречаются примерно через каждые десять остатков глюкозы. Так возникает древообразная структура с молекулярной массой >107Д, что соответствует приблизительно 50 000 остатков глюкозы. Таким образом, в молекуле гликогена имеется только одна свободная аномерная ОН-группа и, следовательно, только один восстанавливающий (редуцирующий) конец. В клетках животных гликоген - основной резервный полисахарид. При полимеризации глюкозы снижается растворимость образующейся молекулы гликогена и, следовательно, её влияние на осмотическое давление в клетке. Это обстоятельство объясняет, почему в клетке депонируется гликоген, а не свободная глюкоза. Гликоген хранится в цитозоле клетки в форме гранул диаметром 10-40 нм. С гранулами связаны и некоторые ферменты, участвующие в метаболизме гликогена, что облегчает их взаимодействие с субстратом. Разветвлённая структура гликогена обусловливает большое количество концевых мономеров, что способствует работе ферментов, отщепляющих или присоединяющих мономеры при распаде или синтезе гликогена, так как эти ферменты могут одновременно работать на нескольких ветвях молекулы. Гликоген депонируется главным образом в печени и скелетных мышцах. Распад гликогена печени служит в основном для поддержания уровня глюкозы в крови в постабсорбтивном периоде. Поэтому содержание гликогена в печени изменяется в зависимости от ритма питания. При длительном голодании оно снижается почти до нуля. Гликоген мышц служит резервом глюкозы - источника энергии при мышечном сокращении. Мышечный гликоген не используется для поддержания уровня глюкозы в крови. Как уже упоминалось ранее, в клетках мышц нет фермента глюкозо-6-фосфатазы, и образование свободной глюкозы невозможно. Расход гликогена в мышцах зависит в основном от физической нагрузки.

Гликоген синтезируется в период пищеварения (через 1-2 ч после приёма углеводной пищи). Следует отметить, что синтез гликогена из глюкозы как и любой анаболический процесс, является эндергоническим, т.е. требующим затрат энергии. Глюкоза, поступающая в клетку, фосфорилируется при участии АТФ (реакция 1). Затем глюкозо-6-фосфат в ходе обратимой реакции превращается в глюкозо-1 -фосфат (реакция 2) под действием фермента фосфоглюкомутазы. Глюкозо-1-фосфат по термодинамическому состоянию мог бы служить субстратом для синтеза гликогена. Но в силу обратимости реакции глюкозо-6-фосфат ↔ глюкозо-1-фосфат синтез гликогена из глюкозо-1-фосфата и его распад оказались бы также обратимыми и поэтому неконтролируемыми. Чтобы синтез гликогена был термодинамически необратимым, необходима дополнительная стадия образования уридинди-фосфатглюкозы из УТФ и глюкозо-1-фосфата (реакция 3). Фермент, катализирующий эту реакцию, назван по обратной реакции: УДФ-глюкопирофосфорилаза. Однако в клетке обратная реакция не протекает, потому что образовавшийся в ходе прямой реакции пирофосфат очень быстро расщепляется пирофосфатазой на 2 молекулы фосфата.

Образованная УДФ-глюкоза далее используется как донор остатка глюкозы при синтезе гликогена (реакция 4). Эту реакцию катализирует фермент гликогенсинтаза (глюкозилтрансфераза). Поскольку в данной реакции не используется АТФ, фермент называют синтазой, а не синтетазой.

Распад гликогена или его мобилизация происходят в ответ на повышение потребности организма в глюкозе. Гликоген печени распадается в основном в интервалах между приёмами пищи, кроме того, этот процесс в печени и мышцах ускоряется во время физической работы. Распад гликогена происходит путём последовательного отщепления остатков глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата. Гликозидная связь расщепляется с использованием неорганического фосфата, поэтому процесс называется фосфоролизом, а фермент гликогенфосфорилазой. Так же как и синтез, расщепление гликогена начинается с нередуцирующего конца полисахаридной цепи. При этом наличие разветвлённой структуры гликогена облегчает быстрое высвобождение глюкозных остатков, так как чем больше концов имеет молекула гликогена, тем больше молекул гликогенфосфорилазы могут действовать одновременно. Гликогенфосфорилаза расщепляет только α-1,4-гликозидные связи (реакция 1). Последовательное отщепление глюкозных остатков прекращается, когда до точки ветвления остаётся 4 мономера. Подобная особенность в действии гликогенфосфорилазы обусловлена размером и строением её активного центра. Дальнейший распад гликогена требует участия двух других ферментов. Сначала три оставшихся до точки ветвлении глюкозных остатка переносятся при участии олигосахаридтрансферазы (реакция 2) на нередуцирующий конец соседней цепи, удлиняя её и таким образом создавая условия для действия фосфорилазы. Оставшийся в точке ветвления глюкозный остаток гидролитически отщепляется с помощью α-1,6-глюкозидазы в виде свободной глюкозы (реакция 3), после чего неразветвлённый участок гликогена может вновь атаковаться фосфорилазой. Считают, что перенос трёх остатков глюкозы и удаление мономера из точки ветвления (реакции 2 и 3) катализирует один и тот же фермент, который обладает двумя разными ферментативными активностями - трансферазной и гликозидазной. Его называют "деветвящим" ферментом Продукт действия гликогенфосфорилазы - глюкозо-1-фосфат - затем изомеризуется в глюкозо-6-фосфат фосфоглюкомутазой. Далее глюкозо-6-фосфат включается в процесс катаболизма или другие метаболические пути. В печени (но не в мышцах) глюкозо-6-фосфат может гидролизоваться с образованием глюкозы, которая выделяется в кровь. Эту реакцию катализирует фермент глюкозо-6-фосфатаза. Реакция протекает в просвете ЭР, куда с помощью специального белка транспортируется глюкозо-6-фосфат. Фермент локализован на мембране ЭР таким образом, что его активный центр обращён в просвет ЭР. Продукты гидролиза (глюкоза и неорганический фосфат) возвращаются в цитоплазму также с помощью транспортных систем.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

13529. Сокрытие информации на HTML – страницах 894 KB
  Сокрытие информации на HTML – страницах Подготовка к работе По указанной литературе и методическим указаниям изучить основные понятия стеганографии и криптографии уяснить принцип сокрытия информации на HTMLстраницах. Ответить на контрольные вопросы. ...
13530. Сокрытие информации в субтитрах 198.5 KB
  Сокрытие информации в субтитрах Подготовка к работе По указанной литературе и методическим указаниям изучить основные понятия стеганографии и криптографии уяснить принцип сокрытия информации в субтитрах. Ответить на контрольные вопросы. Контроль
13531. Проведення реєстрації осіб, які виявили бажання пройти зовнішнє незалежне оцінювання 172 KB
  Урок інформатики Проведення реєстрації осіб які виявили бажання пройти зовнішнє незалежне оцінювання в 2013 році. Робота з програмою створення заявиреєстраційної картки. Тема уроку: Проведення реєстрації осіб які виявили бажання пройти зовнішнє незалежне оцін...
13532. Системы счисления и двоичное представление информации в памяти компьютера 218 KB
  Системы счисления и двоичное представление информации в памяти компьютера. Что нужно знать: перевод чисел между десятичной двоичной восьмеричной и шестнадцатеричной системами счисления см. презентацию Системы счислени
13533. Использование информационных моделей (таблицы, диаграммы, графики) 822 KB
  Тема: Использование информационных моделей таблицы диаграммы графики. Перебор вариантов выбор лучшего по какомуто признаку. Что нужно знать: в принципе особых дополнительных знаний кроме здравого смысла и умения перебирать варианты не пропустив ни од...
13534. Построение таблиц истинности логических выражений 501.5 KB
  Тема: Построение таблиц истинности логических выражений. Про обозначения К сожалению обозначения логических операций И ИЛИ и НЕ принятые в серьезной математической логике  неудобны интуитивно непонятны и никак не проявляют аналогии с обычной алгеброй. Ав...
13535. Файловая система 188.5 KB
  Тема: Файловая система. Что нужно знать: данные на дисках хранятся в виде файлов наборов данных имеющих имя чтобы было удобнее разбираться с множеством файлов их объединяют в каталоги в Windows каталоги называются папками каталог можно воспринимать как ко...
13536. Проверка закономерностей методом рассуждений 134 KB
  A5 базовый уровень время – 2 мин Тема: Проверка закономерностей методом рассуждений. Что нужно знать: в общемто никаких знаний из курса информатики здесь не требуется эту задачу можно давать детям начальной школы для развития логического мышления в задачах ...
13537. Поиск и сортировка информации в базах данных 1.19 MB
  Тема: Поиск и сортировка информации в базах данных. Что нужно знать: при составлении условия отбора можно использовать знаки отношений меньше или равно больше или равно не равно последовательность выполнения логических операций в сложных ...