глюкозо-1-фосфат
+ УТФ УДФ-глюкоза + Н3РО4.
- Далее, под воздействием гликогенсинтетазы (1,4-гликозилтрансферазы) происходит перенос остатков глюкозы с УДФ-глюкозы на олигосахаридный фрагмент (гликоген - затравка).
- Синтезируется линейная цепь гликогена, где остатки глюкоза соединяются друг с другом 1-4 альфа-гликозидной связью:
УДФ-глюкоза + n(глюкоза) УДФ + (1,4)-гликоген
- Ветвления в молекуле гликогена возникают в результате действия фермента ветвления:
- амило-1,4-->1,6
гликозилтрансферазы.
(1,4)-гликоген
(1,4)-(1,6)-гликоген
27
Мобилизация гликогена
- Мобилизация гликогена начинается с возникновения готовности и необходимости организма выполнять мышечную работу, например, при любой стрессовой ситуации.
- При этом из мозгового вещества надпочечников в кровь секретируется гормон адреналин, который, взаимодействуя с рецепторами мембран миоцитов, активирует фермент аденилатциклазу.
- Аденилатциклаза используя АТФ, синтезирует множество молекул цАМФ, что является фактором усиления нейро-геморального сигнала на клетку и ткань в целом.
- Далее молекулы цАМФ активируют цАМФ-зависимые протеинкиназы, которые активируют фосфорилазкиназу.
- Фосфорилазкиназа активирует фосфорилазу "b", переводя ее в фосфорилазу "а".
- Далее идет фосфоролиз гликогена, т.е. его мобилизация.
- В целом мобилизация гликогена - это конечное звено каскада реакций запускаемые появлением в клетке 3`5`-АМФ (цАМФ).
28
Регуляция синтеза
и распада гликогена.
Регуляция синтеза
и распада гликогена.
- Ключевую роль в регуляции синтеза и распада гликогена играют ферменты гликогенсинтетаза и гликогенфосфорилаза. Эти ферменты в клетке находятся в не активной и активной формах.
- Изменения активности этих ферментов происходят в результате фосфорилирования за счет АТФ и дефосфорилирования. Важно, что фосфорилирование гликогенсинтетазы и гликогенфосфорилазы приводит к противоположным изменениям их активности.
- Гликоген фосфорилаза фосфорилируясь становится активной фосфорилазой "а", гликогенсинтетаза фосфорилируясь становится неактивной гликогенсинтетаза "b" :
- АДФ
- АТФ
- Фосфорилаза"b" Фосфорилаза "а"
- ( неактивная)
( активная )
- АДФ
- АТФ
- Гликогенсинтетаза"а" гликогенсинтетаза "b"
- ( активная )
( неактивная)
29
Частные пути углеводного
обмена. Галактоземии.
- Особый интерес вызывает метаболизм галактозы в связи с существованием наследственного заболевания галактоземии.
- При этом заболевании отсутствует галактокиназа или галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы. галактоза по этой причине не превращается в глюкозу, далее не метаболизируется.
- У ребенка с указанным наследственным дефектом отмечаются тяжелые расстройства со стороны желудочно-кишечного тракта и вследствие поражения печени может наступить смерть.
- У выживших больных формируются катаракты и происходит задержка умственного развития.
- Предполагается, что токсическое действие на печень, мозг оказывает галактозо-1-фосфат, блокирующий превращение глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6 фосфат, а продукт восстановления галактозы спирт маннит инициирует образование катаракты.
30
Превращение галактозы
в глюкозу
- Превращение галактозы в глюкозу может иным путем при участии фермента катализирующего синтез УДФ-галактозы непосредственно из галактозо-1-фосфата и УТФ (синтетаза УДФ-галактозы). Далее эпимераза превращает УДФ-галактозу в УДФ-глюкозу, которая разрушается на УМФ и глюкозо-1-фосфат:
- пирофосфат
- УТФ
- Галактозо-1-фосфат УДФ-галактоза
-
-
- УДФ-глюкоза УМФ + глюкозо-1-фосфат
- Этот путь метаболизма галактозы мало активен у новорожденных, но с возрастом, в связи с накоплением синтетазы УДФ-галактозы, он приобретает существенное значение, определяя нарастание резистентности к галактозе у больных галактоземией.
- Галактоза может метаболизироваться в фукозу (6-дезоксигалактоза), структурного компонента олигосахаридного фрагмента антигенов эритроцитов.
31
Галактоза
- Галактоза необходима для образования цереброзидов, протеогликанов и гликопротеинов. В кишечнике и печени галактоза превращается в глюкозу.
- Галактоза легко синтезируется из глюкозы. В крови уровень галактозы очень низок (0,1- 0.28 ммоль/л).
- Повышение уровня галактозы в сыворотке крови наблюдается у недоношенных детей, в поздние сроки беременности, в период лактации.
- При наследственно обусловленных дефектах генов транскрибирующих ферменты превращения галактозы в глюкозу, развивается галактоземия.
- Галактоземия сопровождается галактозурией и аминоацидурией. Аминоцидурия возникает вследствие ингибирующего действия галактозо-1-фосфата на активный транспорт аминокислот.
- Как следствие, при галатоземии повреждаются почки, возможна жировая инфильтрация печени, цирроз, катаракта, развивается слабоумие и др
32
фруктоза
- Изомер глюкозы фруктоза (левулоза) в крови присутствует в очень низких количествах (55.5-333,0 мкмоль/л).
- При врожденной аномалии, вызванной недостатком фруктокиназы уровень фруктозы в крови повышается и она появляется в моче (идиопатическая фруктозурия).
33
лактоза
- Основной углевод молока лактоза образуется путем переноса галактозильного остатка от УДФ-галактозы непосредственно на глюкозу под воздействием трансферазы легко модифицируемого лактальбумином молока фермента.
- Разрушение лактозы осуществляется лактазой, фермент, отсутствие которого приводит к непереностимости лактозы.
34
Структурные компоненты
глюкозамингликанов
- Из глюкозы в организме человека и животных синтезируются структурные компоненты глюкозамингликанов:
- глюкуроновая кислота,
- N-ацетилглюкозамин,
- сиаловые кислоты и др.
35
36
Гетерополисахариды
- К углеводам относятся гетерополисахариды (мукополисахариды), которые в основном находятся в межклеточном веществе в комплексе с белками, называемые протеогликанами.
- К числу гетерополисахаридов относятся :
- гиалуроновая кислота,
- хондроитинсульфаты,
- дерматансульфаты,
- кератансульфаты и гепарин
37
Гиалуроновая кислота
- Гиалуроновая кислота - несульфатированный гетерополисахарид с линейной структурой и самой большой молекулярной массой из всех глюкозамингликанов.
- Она служит своеобразным биологическим фильтром и цементирующим веществом, заполняющим пространство между клетками.
- Этот биополимер состоит множества мономеров соединенных между собой 1,4-бета гликозидной связью.
- Каждый мономер состоит из глюкуроновой кислоты и N-ацетилглюкозамина, которые соединены между собой 1,3-бета-гликозидной связью.
38
39
Разрушение гиалуроновой
кислоты
- Разрушение этого биополимера осуществляет специальный фермент - гиалуронидаза.
- Гиалуронидаза, разрушая гиалуроновую кислоту, повышает межклеточную проницаемость.
- Это свойство гиалуронидазы используется в акте оплодотворения яйциклетки сперматозоидами.
- Гиалуронидаза выделяемая сперматозоидами способствует проникновению их внутрь яйцеклетки.
- Некоторые бактерии также секретируют гиалуронидазу, что позволяет им проникать из кровеносного русла в межклеточное пространство.
- Содержание гиалуроновой кислоты в разных органах неодинаково.
- Много ее содержится в коже, стекловидном теле глаза, в синовиальной жидкости суставов, в некоторых хрящах.
40
Хондроитинсульфаты
- Хондроитинсульфаты - наиболее распространенные кислые гетерополисахариды.
- Мономер этих полисахаридов состоит из глюкуроновой кислоты соединенный 1,3-бета- гликозидной связью с N-ацетилгалактозамином, у которого в зависимости от типа хондроитинсульфатов 4 или 6 гидроксил сульфатированы.
- Хондроитинсульфаты содержатся в коже, костной ткани, хрящах, тканях трахеи, аорты, артерий.
41
Дерматансульфаты
- Мономер дерматансульфатов образован альфа-L-идуроновой кислотой (изомер глюкуроновой кислоты) соединенной 1,3 альфа-гликозидной связью с N-ацетилгалактозамин-4-сульфатом.
- Дерматансульфаты содержатся в аорте и в отличие от других хондроитидсульфатов обладают антикоагулирующими свойствами.
42
Кератансульфаты
- Кератансульфаты состоят из мономеров образованных бета-галактозой соединенной 1,4-бета-гликозидной связью с N-ацетилглюкозамин-6 сульфатом.
- Кератансульфаты находятся в роговице глаза, где он ковалентно связаны с белком и вместе хондроитином составляет основое вещество роговицы.
- Оптическая прозрачность роговицы и ее состояние зависит от этих кислых мукополисахаридов.
43
Гепарин
- Гепарин в отличие от остальных кислых гетерополисахаридов не являются структурными компонентами соединительной ткани.
- Он синтезируется в тучных клетках легких, печени и других тканей и при их цитолизе выделяется в межклеточную среду и в кровь.
- Мономер гепарина состоит из сульфглюкуроновой кислоты соединенной 1,4 альфа-гликозидной связью с дисульфоглюкозамином.
- Комплекс гепарина с гликопротеином плазмы крови проявляет антисвертывающую активность, соединяясь с липопротеидлипазой,
- гепарин активирует этот фермент, разрушающий хиломикроны крови.