Синтез и распад гликогена( гликогенолиз)

Гликоген- запасной полисахарид животных тканей, М > 10⁷ Д. Хранится в цитозоле клеток в виде гранул. Наибольшее содержание в печени- 2-8% (по массе), скелетных мышцах

0,5 – 0,8 %, в костной ткани- следы, около 0,02%, но в отсутствие гликогена клетки костной ткани остеобласты не способны к остеогенезу.

Основные цепи содержат молекулы глюкозы, соединенные связями α-(1-4), в местах ветвления α-(1-6), точки ветвления располагаются примерно через каждые 10 звеньев глюкозы.

В каждой молекуле гликогена только один редуцирующий конец. Гликоген кости имеет не- разветвленное строение (аналогичен фракции крахмала амилозе).

Синтез гликогена

Активно происходит в течение 2-3 часов после приема пищи с высоким содержанием углеводов и при повышенном содержании глюкозы в крови. Последовательно проходят следующие реакции.

 

Гл + АТФ— гексокиназа,Mg^{2 +} —>Гл-6-ф + АДФ

Гл-6-ф < = > Гл-1-ф

Гл-1-ф + УТФ ———> УДФ-глюкоза + пирофосфат

 

УДФ-глюкоза взаимодействует с затравочным количеством гликогена и удлиняет ее на один

остаток глюкозы. Роль «затравки» - праймера чрезвычайно важна для синтеза полимера, и если клетка долго «голодала», она теряет способность запасать гликоген и медленно восстанавливает эту функцию.

 

УДФ-глюкоза + (С₆ Н ₁₀ О ₅)n — гликогенсинтетаза ———> (С₆ Н ₁₀ О ₅)_n+1 + УДФ

Гликогенсинтетаза образует связь α-(1-4), активируется инсулином, кортизолом, для проявления ее функции необходим витамин В_6.

Разветвленная структура образуется с участием фермента амило-1,4 ->1,6- глюкозилтрансферазы (фермент ветвления). Точка ветвления располагается на расстоянии не менее 4 остатков глюкозы от соседнего ветвления. Ветвящий фермент по мере роста цепи переносит олигосахарид от конца цепи и и создает новую точку ветвления.

 

Распад гликогена

Стимулируется

- гипогликемией

- выделением гормонов: при физиологическом кратковременном чувстве голода и гипогликемии действует глюкагон и при длительном чувстве голода, длительной гипогликемии или стрессе(на фоне любого уровня глюкозы) участвует адреналин. Инсулин ингибирует распад гликогена..

 

Глюкагон и адреналин действуют через мембранный белок- рецепторG-белок. Глюкагондействует на печень, миокард. Адреналин - на печень, миокард, скелетные мышцы

.

 

 

Выделение свободной глюкозы в кровь возможно только после изомеризации Гл-1-ф и гидролиза Гл-6-ф.

Гл-1-Ф ↔ Гл-6 -Ф

Гл-6 –Ф + Н2 О — фосфатаза —> Гл + Н3 РО4

Фермент фосфатаза (этот факт уже обсуждали) присутствует только на мембранах ЭПР клеток печени, почек, кишечника.

 

*Синтез и распад гликогена протекает с участием различных ферментов. * Гликоген мышц служит только для обеспечения мышц глюкозой. * Гликоген печени участвует в поддержании уровня глюкозы крови и обеспечивает глюкозой другие ткани.

 

4.5. Инсулин

Инсулин выделяется β-клетками поджелудочной железы.

В островковой части поджелудочной железы выделяют 4 типа клеток, секретирующих гормоны:

А- (или α-) клетки (доля 25%) секретируют глюкагон, В- (или β-) клетки (70%) - островки Лангерганса составляют 1-2% массы поджелудочной железы - секретируют инсулин, D- (или δ-) клетки (<5%) — соматостатин, F-клетки (следовые количества) секретируют панкреатический полипептид.

Между α и β- клетками существуют тесные метаболические и регуляторные связи.

Гормоны поджелудочной железы выделяются в панкреатическую вену, которая впадает в воротную. Это имеет большое значение, поскольку печень является главным объектом действия глюкагона и инсулина.

.

Строение инсулина

Инсулин — полипептид, содержащий 51 аминокислоту, состоит из двух цепей. В составе

цепи А содержится 21 аминокислота, в цепи В — 30 аминокислот. В инсулине три дисульфидных мостика, один возникает между 6 и 11 аминокислотами в А цепи, остальные соединяют цепи А и В.

Инсулин может существовать в нескольких формах: мономера, димера и гексамера. Гексамерная структура инсулина стабилизиру­ется ионами цинка, который связывается остатками аминокислоты гистидина В-цепи всех 6 субъединиц.

Инсулин человека сходен по составу с инсулинами некоторых животных. Бычий инсулин отличается от инсулина че­ловека на три аминокислоты, а инсулин свиньи отличается только на одну ами­нокислоту (ала вместо тре на С конце В-цепи). Это позволяет применять животный инсулин в качестве лекарственного препарата при нарушении выработки инсулина у человека.. Длительноеприменение лекарственного препарата, содержащего животный инсулин, может вызвать появление антител к чужеродному белку и развитие аллергической реакции. Более перспективным является применение рекомбинантного инсулина, полностью повторяющего состав и строение человеческого инсулина.

 

Биосинтез инсулина

 

Ген инсулина находится в 11 хромосоме. Полный синтез активного инсулина включает в себя последовательные этапы: препроинсулин - проинсулин - инсулин

. На рибосомах ЭПР синтезируется препроинсулин, содержащий 110 аминокислот. На N- конце содержится сигнальный пептид из 24 аминокислот, который направляет растущую цепь в просвет ЭПР.

В просвете ЭПР препроинсулин превращается в проинсулин путем отщепления сиг­нального пептида. Тиольные группы цистеина в проинсулине окисляются с образованием трех дисульфидных мостиков, проинсулин становиться «сложным» и его активность составляет 5% от активности инсулина.

«Сложный» проинсулин, содержащий 86 аминокислот, поступает в аппарат Гольджи, где расщепляется на два пептила: активный инсулин (51 аминокислота, две цепи) и С-пептид (31 аминокислота).

Инсулин и С-пептид в соотношении 1:1 совместно включаются в секреторные гранулы

(пузырьки), где инсулин соединяется с цинком, обра­зуя димеры и гексамеры.

В момент выделения гранулы сли­ваются с плазматической мембраной, инсу­лин и С-пептид

выделяются во внеклеточное пространство и далее в кровь. Время жизни инсулина значительно короче, чем пептида С.

 

В лабораторной диагностике вместо инсулина в крови определяют пептид С, содержание которого соответствует содержанию инсулина.

.