Скачать презентацию Гликогенолиз Ферменты гликолиза Хусаинов Искандер Казань КГУ 2010 Скачать презентацию Гликогенолиз Ферменты гликолиза Хусаинов Искандер Казань КГУ 2010

6080764e7b352737e03a26c76f6dd2e0.ppt

  • Количество слайдов: 30

Гликогенолиз. Ферменты гликолиза. Хусаинов Искандер Казань, КГУ, 2010 Гликогенолиз. Ферменты гликолиза. Хусаинов Искандер Казань, КГУ, 2010

CH 2 OH O H H OH H H H OH CH 2 OH CH 2 OH O H H OH H H H OH CH 2 OH O H OH O OH H H O O H OH H H O 4 Гликоген H 1 O 6 CH 2 5 H OH 3 H CH 2 OH O H 2 OH H H 1 O CH 2 OH O H 4 OH H H O OH O H OH Гликоген – полимер из остатков глюкозы, соединенных w a(1 4) гликозидной связью в линейных областях w a(1 6) гликозидной связью в областях ветвления Глюкоза запасается в виде гликогена преимущественно в клетках печени и мышц. www. wikipedia. ru

Глюко зидаза Гликогенолиз – Процесс расщепления гликогена до глюкозы, направленный на поддержание постоянной концентрации Глюко зидаза Гликогенолиз – Процесс расщепления гликогена до глюкозы, направленный на поддержание постоянной концентрации глюкозы в крови Гликоген фосфорилиза

• Расщепление α(1 4) • Гликоген фосфорилаза гликозидных связей • Расщепление последних трех • Расщепление α(1 4) • Гликоген фосфорилаза гликозидных связей • Расщепление последних трех α(1 4) • Глюкозидаза и одной α(1 6) гликозидной связи • Превращение глокозо-1 -фосфата в глюкозо-6 - • Фосфоглюкомутаза фосфат

ΔG 0’ = +0. 73 ккал/моль Ленинджер, Основы биохимии, «МИР» 1985 ΔG 0’ = +0. 73 ккал/моль Ленинджер, Основы биохимии, «МИР» 1985

Гликоген фосфорилаза (EC 2. 4. 1. 1) – гомодимерный фермент, переход между активной и Гликоген фосфорилаза (EC 2. 4. 1. 1) – гомодимерный фермент, переход между активной и неактивной формами которого регулируется аллостерическим путем. • • ПРФ Коферменты: Пиродоксаль фосфат Glc. NAc Активаторы: Адреналин Ингибиторы: Хлороиндол-карбоксамид (аллостерический) N-ацетилглюкозамином (конкурентный) Glc. NAc Хлороиндол карбоксамид ПРФ Joyce J. Diwan 1999 -2007

Фн встраивается между фосфатной группой пиридоксаль фосфата и кислородом, формирующим гликозидную связь терминального остатка Фн встраивается между фосфатной группой пиридоксаль фосфата и кислородом, формирующим гликозидную связь терминального остатка глюкозы. Enz лизин ( CH 2 )4 H H 3 N+ C CH 2 + NH 3 COO - -O O OP O HC H 2 C N+ H - O + N H CH 3 Связи, удерживающие ПРФ в молекуле фермента Joyce J. Diwan 1999 -2007 ПРФ удерживается в активном центре связями, образованными реакцией между альдегидом ПРФ и e-амино группой лизина

+ Н Гликоген(n) Гликоген(n-1) (~Ф) Фн Глюкоза ПРФ Г-1 -Ф Н+ Н+ Неорганический фосфор + Н Гликоген(n) Гликоген(n-1) (~Ф) Фн Глюкоза ПРФ Г-1 -Ф Н+ Н+ Неорганический фосфор отдает протон в процессе расщепления терминальной α(1 4) гликозидной связи. Зетем получает протон от фосфатной группировки ПРФ возвращает себе протон после присоединения фосфатной группы к С 1 атому глюкозы.

Enzyme-Ser-OPO 32 - CH 2 OH H OH H H Глюкозо-1 -фосфат Joyce J. Enzyme-Ser-OPO 32 - CH 2 OH H OH H H Глюкозо-1 -фосфат Joyce J. Diwan 1999 -2007 H - OPO 32 OH Enzyme-Ser-OPO 32 Enzyme-Ser-OH CH 2 OPO 32 O H H OH - OH H - OPO 32 OH CH 2 OPO 32 O H H OH Глюкозо-1, 6 -дифосфат - OH H - H OH OH Глюкозо-6 -фосфат ΔG 0’ = – 1. 74 ккал/моль Фосфоглюкомутаза (ФГМ) катализирует обратимую реакцию превращения глюкозо-1 -фосфата в глюкозо-6 фосфат. ОН-группа серина в активном центре фермента отдает и принимает фосфатную группу Кофермент: Глюкозо-1, 6 -дифосфат ФГМ способен к взаимопревращению активной и неактивной форм

Мышечный гликоген – регулируется с помощью АМФ, АТФ и глюкозо-6 -фосфата. w АМФ активирует Мышечный гликоген – регулируется с помощью АМФ, АТФ и глюкозо-6 -фосфата. w АМФ активирует фосфорилазу, способствуя формированию активной конформации w АТФ и глюкоза-6 -фосфат, ингибируют фосфорилазу, способствуя формированию неактивной конформации

Гормоны глюкагон и эпинефрин активируют G-белок -ассоциированные рецепторы и запускают ц. АМФ каскад w Гормоны глюкагон и эпинефрин активируют G-белок -ассоциированные рецепторы и запускают ц. АМФ каскад w Оба гормона секретируются в ответ на низкое содержание глюкозы в крови w Глюкагон, который синтезируется a-клетками поджелудочной железы, активирует образование ц. АМФ в печени w Эпинефрин активирует образование ц. АМФ в мышцах

Сигнальный каскад реакций активации гликоген фосфорилазы Гормон (эпинефрин или глюкагон) G-белок (Gα-ГТФ) Аденилат циклаза Сигнальный каскад реакций активации гликоген фосфорилазы Гормон (эпинефрин или глюкагон) G-белок (Gα-ГТФ) Аденилат циклаза (неактивный) Аденилат циклаза (активная) катализ АТФ ц. АМФ + ФФн Активация Фосфодиэстераза АМФ Протеин киназа А (неактивная) Протеин киназа A (активная) АТФ АДФ Киназа фосфорилазы (b-неактивная) Phosphatase Киназа фосфорилазы (Ф) (а-активная) АТФ Ф н АДФ Фосфорилаза (b-аллостерич. ) Фосфорилаза ( P) (a-активная) Фосфатаза Ф н Joyce J. Diwan 1999 -2007

Гликоген (C 6 H 10 O 6)n-1 H 3 PO 4 (1 6)Глюкозидаза (1 Гликоген (C 6 H 10 O 6)n-1 H 3 PO 4 (1 6)Глюкозидаза (1 4)Гликоген фосфорилаза Глюкозо-1 -фосфат Фосфотаза фосфорилазы ГФ a (актив. ) ГФ b (неактив. ) АТФ Киназа фосфорилазы АМФ адреналин Ш Кофермент: пиридоксаль фосфат Гликолиз Фосфоглюкомутаза Активная Неактивная Ш Кофермент: глюкозо-1, 6 -дифосфат Глюкозо-6 -фосфатаза Гексокиназа Глюкоза Кровь Печен ь

Глюкоза АТФ Гексокиназа АДФ Глюкозо-6 -фосфат Гликолиз Фосфоглюкоизомераза Фруктозо-6 -фосфат АТФ Фосфофруктокиназа АДФ Фруктозо-1, Глюкоза АТФ Гексокиназа АДФ Глюкозо-6 -фосфат Гликолиз Фосфоглюкоизомераза Фруктозо-6 -фосфат АТФ Фосфофруктокиназа АДФ Фруктозо-1, 6 -дифосфат Альдолаза Глицеральдегид-3 -фосфат + Дигидроксиацетон-3 -фосфат Триозофосфат изомераза Joyce J. Diwan 1999 -2007

Глицеральдегид-3 -фосфат + NAD + Фн Глицеральдегид-3 -фосфат + дегидрогеназа NADH + H 1, Глицеральдегид-3 -фосфат + NAD + Фн Глицеральдегид-3 -фосфат + дегидрогеназа NADH + H 1, 3 -дифосфоглицерат АДФ Фосфоглицерат киназа АТФ 3 -фосфоглицерат Фосфоглицерат мутаза 2 -фосфоглицерат Енолаза H 2 O фосфоенолпируват АДФ Пируват киназа АТФ Пируват Joyce J. Diwan 1999 -2007

Функция: v обеспечение захвата глюкозы (даже при низких концентрациях ее в крови) v поддержание Функция: v обеспечение захвата глюкозы (даже при низких концентрациях ее в крови) v поддержание градиента концентрации глюкозы между кровью и внутриклеточной средой Субстраты: v Гексозы (но высокая специфичность специфична к глюкозе) Ингибитор: v Глюкозо-6 -фосфат Донор фосфата: v ATP в виде комплекса Mg-ATP www. pdb. org

Индуцированное соответствие Присоединие глюкозы к гексокиназе стабилизирует конформацию, в которой: глюкоза w С 6 Индуцированное соответствие Присоединие глюкозы к гексокиназе стабилизирует конформацию, в которой: глюкоза w С 6 гидроксил глюкозы расположен близко к концевой фосфатной Гексокиназа группе АТФ, что способствует катализу. w Вода вытеснена из активного центра, что предотвращает гидролиз АТФ www. pdb. org

• Механизм действия фермента основан на кислотно-основном катализе в котором последовательно происходит открытия • Механизм действия фермента основан на кислотно-основном катализе в котором последовательно происходит открытия кольца, изомеризации через интермедиат, и закрытия кольца. www. pdb. org

v Это тетрамерный фермент, существующий поочерёдно в двух конформационных состояниях (R – relax, активная v Это тетрамерный фермент, существующий поочерёдно в двух конформационных состояниях (R – relax, активная и T – tense, неактивная) Субстраты: v АТФ (связывается в T-конформации). Для связывания с АТФ фермент имеет по 2 центра связывания в каждой субъединице: субстратный сайт ингибирования v Фруктозо-6 -фосфат (связывается в R-конформации) www. pdb. org

Функции: v играет главную роль в регуляции скорости гликолиза Отрицательный модулятор: v АТФ Положительные Функции: v играет главную роль в регуляции скорости гликолиза Отрицательный модулятор: v АТФ Положительные модуляторы: v АМФ, Глюкозо-2, 6 -дифосфат ФФК-2/Ф-2, 6 -д. Ф (фосфофруктокиназа-2 или фруктозо-2, 6 -дифосфатаза): www. pdb. org Ш Регулирует активность ФФК Ш Помимо гликолиза, регулирует процессы гликонеогенеза и глюкогенолиза

Остаток лизина в активном центре фермента взаимодействует с кетогруппой фруктозо-1, 6 дифосфата. Через стадию Остаток лизина в активном центре фермента взаимодействует с кетогруппой фруктозо-1, 6 дифосфата. Через стадию образования интермедиата происходит разрыв связи между С 3 и С 4 атомами Ф-1, 6 -д. Ф www. pdb. org

v v v Функция: Изомеризация триозофосфатных соединений Особенности структуры: αβ полость, 8 параллельных β-структур v v v Функция: Изомеризация триозофосфатных соединений Особенности структуры: αβ полость, 8 параллельных β-структур внутри и 8 α-спиралей снаружи. Сустраты: Фосфорилированные триозы Ингибитор: 2 -фосфогликолат www. pdb. org

• Фермент состоит из четырех идентичных полипептидов, образующих тетрамер. Каждый полипептид содержит по • Фермент состоит из четырех идентичных полипептидов, образующих тетрамер. Каждый полипептид содержит по четыре SH-группы, принадлежащие остаткам цистеина Цистеин тиол в активном центре фермента реагирует с альдегидной группой глицеральдегид-3 -фосфата с образованием интермедиата хемиацеталя www. pdb. org

Окисление до карбоновой кислоты вызывает восстановление NAD+ до NADH Joyce J. Diwan 1999 -2007 Окисление до карбоновой кислоты вызывает восстановление NAD+ до NADH Joyce J. Diwan 1999 -2007

Фосфоглицераткиназа EC 2. 7. 2. 3 • Работает по механизму индуцированного соответствия, подобно гексокиназе Фосфоглицераткиназа EC 2. 7. 2. 3 • Работает по механизму индуцированного соответствия, подобно гексокиназе www. pdb. org

Гистидиновые остатки в активном центре фермента участвуют в транспорте неорганического фосфата путем отдачи и Гистидиновые остатки в активном центре фермента участвуют в транспорте неорганического фосфата путем отдачи и присоединения фосфата. Интермедиатом данного процесса является 2, 3 -дифосфат. www. pdb. org

• Енолаза ингибируется ионами фторида • Нуждается в ионах Mg 2+ или Mn • Енолаза ингибируется ионами фторида • Нуждается в ионах Mg 2+ или Mn 2+. Ионы магния способствуют стабилизации енолат-аниона интермедиата реакции www. pdb. org

• Печёночная пируваткиназа – Регуляция: • 1. изменение экспрессии генов • 2. фосфорилирование • Печёночная пируваткиназа – Регуляция: • 1. изменение экспрессии генов • 2. фосфорилирование / дефосфорилирование • 3. аллостерические регуляторы: ь Ингибиторы: АТФ, Ацетил-Ко. А ь Активатор: фруктозо-1, 6 -дифосфат • М-тип пируваткиназы • Мышечная пируваткиназа www. pdb. org

Глюкоза АТФ Гексокиназа АДФ Глюкозо-6 -фосфат Гликолиз Фосфоглюкоизомераза Фруктозо-6 -фосфат АТФ Фосфофруктокиназа АДФ Фруктозо-1, Глюкоза АТФ Гексокиназа АДФ Глюкозо-6 -фосфат Гликолиз Фосфоглюкоизомераза Фруктозо-6 -фосфат АТФ Фосфофруктокиназа АДФ Фруктозо-1, 6 -дифосфат Альдолаза Глицеральдегид-3 -фосфат + Дигидроксиацетон-3 -фосфат Триозофосфат изомераза Joyce J. Diwan 1999 -2007

Глицеральдегид-3 -фосфат + NAD + Фн Глицеральдегид-3 -фосфат + дегидрогеназа NADH + H 1, Глицеральдегид-3 -фосфат + NAD + Фн Глицеральдегид-3 -фосфат + дегидрогеназа NADH + H 1, 3 -дифосфоглицерат АДФ Фосфоглицерат киназа АТФ 3 -фосфоглицерат Фосфоглицерат мутаза 2 -фосфоглицерат Енолаза H 2 O фосфоенолпируват АДФ Пируват киназа АТФ Пируват Joyce J. Diwan 1999 -2007