В. Опишите процесс, в котором участвует фермент фосфорилаза.

А. Протеинкиназа, киназа фосфорилазы.

Протеинкиназа – класс – трансфераз, подкласс ферментов киназ (фосфотрансфераз). Протеинкиназы модифицируют другие белки путём фосфорилирования остатков аминокислот, имеющих гидроксильные группы (серин, треонин и тирозин) или гетероциклической аминогруппы гистидина.

Киназа фосфорилазы - катализирует фосфорилирование фосфорилазы Ь, превращая ее в более активную форму — фосфорилазу а фосфорилаза b+Mg—АТФ г фосфорилаза a + Mg—АДФ. КИНАЗЫ — группа ферментов, относящихся к классу трансфераз, подклассу фосфотрансфераз. Активность этих ферментов регулируется по каскадному механизму. Неактивная киназа фосфорилазы превращается в активную под влиянием фермента цАМФ-зависимой протеинкиназы.

Активная форма последней образуется при участии цАМФ, которая в свою очередь образуется из АТФ под действием фермента аденилатциклазы, стимулируемой, в частности, адреналином и глюкагоном. Увеличение содержания адреналина в крови приводит в этой сложной цепи реакций к превращению фосфорилазы В в фосфорилазу А и, следовательно, к освобождению глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата из запасного полисахарида гликогена. Обратное превращение фосфорилазы А в фосфорилазу В катализируется ферментом фосфатазой (эта реакция практически необратима).При отсутствии потребности организма в дополнительной глюкозе распад гликогена прекращается.

Под действием специфических ферментов происходит инактивирование фосфорилазы А и активирование гликогенсинтазы I, начинается синтез гликогена.

Т.о. активирование 1-го фермента каскада – аденилатциклазы приводит к увеличению распада гликогена и подавлению его синтеза.

 Протеинкиназа активируется путем диссоциации субъединиц, киназа фосфорилазы за счет фосфорилирования.

Регуляция активности протеинкиназы А через механизм ассоциации-диссоциации. Протеинкиназа А является тетрамерным ферментом, состоящим из 2 каталитических (С) и 2 регуляторных (R) субъединиц. Активатором для протеинкиназы А является цАМФ. Присоединение цАМФ к регуляторным субъединицам фермента вызывает их отхождение от каталитических субъединиц. Каталитические субъединицы при этом активируются.

Активация протеинкиназы А при помощи цАМФ

 

Киназа фосфорилазы относится к группе протеинкиназ А, активность которых регулируется аденозин-3, 5 -циклофосфатом (цАМФ). Такие протеинкиназы содержат наряду с каталитическими субъединицами регуляторные субъединицы, содержащие центры узнавания цАМФ, который играет роль аллостерического активатора протеинкиназы. В результате этого возникает еще одна регуляторная ступень, предшествующая активации фосфорилазы. Принципиально отличаясь по своему химическому содержанию, эта ступень тем не менее работает по сходной схеме. Появление цАМФ является ответом на внешний сигнал, включающий фермент аденилатциклазу, катализирующий превращение АТФ в цАМФ.

В клетках скелетных мышц одна и та же фосфопротеинфосфатаза дефосфорилирует все ключевые ферменты метаболизма гликогена, регулируемые сАМР (киназу фосфорилазы, гликогенфосфорилазу и гликогенсинтазу ее каталитический эффект противодействует стимулируемому сАМР присоединению фосфата к белкам. Однако сАМР-зависимая протеинкиназа в активном состоянии фосфорилирует и тем самым активирует также специальный белок-ингибитор фосфатазы. Этот активированный белок-ин-гибитор связывается с фосфопротеинфосфатазой и инактивирует ее. Активация киназы фосфорилазы при одновременном подавлении фосфопротеинфосфатазы приводит к значительно более сильному и быстрому воздействию повышенного уровня сАМР на синтез и распад гликогена, чем если бы сАМР влиял лишь на один из этих ферментов. 

 

Б. Нет, т.к. отсутствует фосфорилаза "А", и не происходит расщепления гликогена – важнейшего источника образования АТФ.

Более подробно изучен механизм активирования и регуляции мышечной гликогенфосфорилазы, активирующей распад гликогена. Выделяют 2 формы каталитически активную —фосфорилаза А и неактивную —фосфорилаза Б. Обе фосфорилазы построены из двух идентичных субъединиц (мол. массой 94500), в каждой остаток серина в положении 14 подвергается процессу фосфорилирования—дефосфорилирования, соответственно активированию и инактивированию.

 АКТИВНОСТЬ ФОСФОРИЛАЗЫ МЫШЕЧНОЙ ТКАНИ

    Большинство ферментов гликолиза локализовано в саркоплазме мышечных волокон. Ферменты фосфорилаза и гексокиназа, обеспечивающие начальные реакции гликолиза, легко активируются при повышении концентрации АДФ и неорганического фосфата в саркоплазме. Кроме того, образование активной формы фосфорилазы стимулируется катехоламинами и ионами Са, уровень которых повышается при мышечном сокращении. Все это способствует быстрому подключению гликолиза к ресинтезу АТФ.

В. Фермент фосфорилаза участвует в мобилизации гликогена (гликогенолиз).

Резервы гликогена используются по-разному в зависимости от функциональных особенностей клетки.

Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, прежде всего между приемами пищи. Через 12-18 часов голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются.

В мышцах количество гликогена снижается обычно только во время физической нагрузки – длительной и/или напряженной. Гликоген здесь используется для обеспечения глюкозой работы самих миоцитов. Таким образом, мышцы, как впрочем и остальные органы, используют гликоген только для собственных нужд.

Мобилизация (распад) гликогена или гликогенолиз активируется при недостатке свободной глюкозы в клетке, а значит и в крови (голодание, мышечная работа). При этом уровень глюкозы крови "целенаправленно" поддерживает только печень, в которой имеется глюкозо-6-фосфатаза, гидролизующая фосфатный эфир глюкозы. Образуемая в гепатоците свободная глюкоза выходит через плазматическую мембрану в кровь.

В гликогенолизе непосредственно участвуют три фермента:

1. Фосфорилаза гликогена (кофермент пиридоксальфосфат) – расщепляет α-1,4-гликозидные связи с образованием глюкозо-1-фосфата. Фермент работает до тех пор, пока до точки ветвления (α1,6-связи) не останется 4 остатка глюкозы.

2. α(1,4)-α(1,4)-Глюкантрансфераза – фермент, переносящий фрагмент из трех остатков глюкозы на другую цепь с образованием новой α1,4-гликозидной связи. При этом на прежнем месте остается один остаток глюкозы и "открытая" доступная α1,6-гликозидная связь.

3. Амило-α1,6-глюкозидаза, ("деветвящий" фермент) – гидролизует α1,6-гликозидную связь с высвобождением свободной (нефосфорилированной) глюкозы. В результате образуется цепь без ветвлений, вновь служащая субстратом для фосфорилазы.

 

72

У больного обнаружен наследственный дефект фермента глюкозо-6- фосфатазы.