В. Опишите процесс, в котором участвует фермент гликогенсинтетаза.

А. Ферменты синтеза гликогена:

1) гликогенсинтаза (образует α1,4-гликозидные связи и удлиняет гликогеновую цепочку, присоединяя активированный С1 УДФ-глюкозы к С4 концевого остатка гликогена). Класс – трансферазы. Подкласс – протеинкиназа.

Гликогенсинтаза участвует в синтезе гликогена и существует в двух формах:

1.Фосфорилированная форма является неактивной и называется гликогенсинтазой I (b-форма, глюкозо-6-фосфат независимая). Не способна

к аллостерической регуляции. Стимулируется глюкагоном и адреналином.

2.Дефосфорилированная форма активна и называется гликогенсинтазой D (a-форма, глюкозо-6-фосфат зависимая). Стимулируется инсулином. Эта форма способна к аллостерической регуляции: активируется глюкозо-6-фосфатом.

 

2) фосфоглюкомутаза (катализирует взаимное обратимое превращение глюкозо-1-фосфата и глюкозо-6-фосфата). Класс - изомеразы, подкласс – фосфотрансферазы. 

 

3) УДФ-глюкопирофосфорилаза (уридин-5-дифосфат); гексозо-1-фосфатуридилтрансфераза. фермент, осуществляющий ключевую реакцию синтеза. Чтобы синтез гликогена был термодинамически необратимым, необходима дополнительная стадия образования уридинди-фосфатглюкозы из УТФ и глюкозо-1-фосфата. Фермент, катализирующий эту реакцию, - УДФ-глюкопирофосфорилаза. Образованная УДФ-глюкоза далее используется как донор остатка глюкозы при синтезе гликогена. Класс – оксидоредуктазы, подкласс - фосфорилаза

Б. Агликогенозы – состояния, связанные с отсутствием гликогена. В качестве примера агликогеноза можно привести наследственный аутосомно-рецессивный дефицит гликоген-синтазы. Симптомами является резкая гипогликемия натощак, особенно утром, появляется рвота, судороги, потеря сознания. В результате гипогликемии наблюдается задержка психомоторного развития, умственная отсталость. Болезнь несмертельна при адекватном лечении (частое кормление), хотя и опасна.

Основной задачей лечения различных видов гликогеноза является предотвращение гипогликемии. Для снижения содержания гликогена в крови рекомендуется: Богатая белками диета; Частые приемы пищи; Прием фруктозы, поливитаминов, АТФ; Терапия ферментами, отсутствующими при конкретной форме гликогеноза; Уменьшение физических нагрузок.

 

В.Процесс – гликогенез (синтез гликогена). 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. Затем глюкозо-6-фосфат в ходе обратимой реакции превращается в глюкозо-1-фосфат 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. Фермент, катализирующий эту реакцию, назван по обратной реакции: УДФ-глю- копирофосфорилаза. Однако в клетке обратная реакция не протекает, потому что образовавшийся в ходе прямой реакции пирофосфат очень быстро расщепляется пирофосфатазой на 2 молекулы фосфата.

Реакция образования УДФ-глюкозы обусловливает необратимость всей серии реакций, про-текающих при синтезе гликогена. Этим же объясняется невозможность протекания распада гликогена путём простого обращения процесса его синтеза.

Образованная УДФ-глюкоза далее используется как донор остатка глюкозы при синтезе гликогена.Эту реакцию катализирует фермент гликогенсинтаза (глюкозилтрансфераза). Поскольку в данной реакции не используется АТФ, фермент называют синтазой, а не синтетазой. Нуклеотидная часть УДФ-глюкозы играет существенную роль в действии гликоген синтазы, выполняя функцию «рукоятки», при помощи которой фермент располагает глюкозу в полисахаридной цепи в нужном положении. Кроме того, нуклеотидная часть УДФ-глюкозы, по-видимому, необходима для узнавания субстрата при катализе.

Так как гликоген в клетке никогда не расщеп-ляется полностью, синтез гликогена осуществ-ляется путём удлинения уже имеющейся молекулы полисахарида, называемой «затравка», или «праймер». К «затравке» последовательно присо-единяются молекулы глюкозы. Строением мо-лекулы «затравки» как бы предопределяется тип связи, который возникает в реакции трансгли- козилирования. Таким образом, синтезируется полисахарид, аналогичный по строению с «затравочным». В состав «затравки» может входить белок гликогенин, в котором к ОН-группе одного из тирозиновых остатков присоединена олигосахаридная цепочка (примерно 8 остатков глюкозы). Глюкозные остатки переносятся гли- когенсинтазой на нередуцирующий конец оли-госахарида и связываются а-1,4-гликозидными связями. По окончании синтеза гликогенин ос-таётся включённым в гранулу гликогена.

Разветвлённая структура гликогена образуется при участии амило-1,4—>1,6-глюкозилтранс- феразы, называемой ферментом «ветвления» (от англ, branching enzyme). Как только гликогенсин-таза удлиняет линейный участок примерно до 11 глюкозных остатков, фермент ветвления переносит её концевой блок, содержащий 6—7 остатков, на внутренний остаток глюкозы этой или другой цепи. В точке ветвления концевой остаток глюкозы олигосахарида соединяется с гидроксильной группой в Соположении с образованием а-1,6-гликозидной связи. Новая точка ветвления может быть образована на расстоянии не менее 4 остатков от любой уже существующей. Таким образом, по мере синтеза гликогена многократно возрастает число ветвлений. Концы цепей служат точками роста молекулы при её синтезе и началом при её распаде.

70