Гликогенолиз. Ферменты гликолиза. - PowerPoint PPT Presentation

akiko
slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Гликогенолиз. Ферменты гликолиза. PowerPoint Presentation
Download Presentation
Гликогенолиз. Ферменты гликолиза.

play fullscreen
1 / 30
Download Presentation
Гликогенолиз. Ферменты гликолиза.
210 Views
Download Presentation

Гликогенолиз. Ферменты гликолиза.

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

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

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

  3. Глюкозидаза Гликоген фосфорилиза Гликогенолиз – Процесс расщепления гликогена до глюкозы, направленный на поддержание постоянной концентрации глюкозы в крови

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

  5. Распад гликогена ΔG0’ = +0.73 ккал/моль Ленинджер, Основы биохимии, «МИР» 1985

  6. GlcNAc ПРФ Хлороиндол карбоксамид ПРФ GlcNAc Гликоген фосфорилаза Гликоген фосфорилаза (EC 2.4.1.1) – гомодимерный фермент, переход между активной и неактивной формами которого регулируется аллостерическим путем. Коферменты: • Пиродоксаль фосфат Активаторы: • Адреналин Ингибиторы: • Хлороиндол-карбоксамид (аллостерический) • N-ацетилглюкозамином (конкурентный) Joyce J. Diwan 1999-2007

  7. лизин H - + H N C C O O 3 - O - C H O 2 P C H O 2 O C H 2 C H 2 N H + 3 Пиридоксаль фосфат Фн встраивается между фосфатной группой пиридоксаль фосфата и кислородом, формирующим гликозидную связь терминального остатка глюкозы. E n z ( C H ) 2 4 + N H C H - O - O H 2 - P C O O ПРФ удерживается в активном центресвязями, образованными реакцией между альдегидом ПРФ и e-амино группой лизина O + N C H 3 H Связи, удерживающие ПРФ в молекуле фермента Joyce J. Diwan 1999-2007

  8. Г-1-Ф Гликоген(n) Гликоген(n-1) Глюкоза Н+ (~Ф) Фн ПРФ Н+ Н+ Неорганический фосфор отдает протон в процессе расщепления терминальной α(14) гликозидной связи. Зетем получает протон от фосфатной группировки ПРФ. ПРФ возвращает себе протон после присоединения фосфатной группы к С1 атому глюкозы.

  9. 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 - - 2 2 E n z y m e - S e r - O H E n z y m e - S e r - O P O E n z y m e - S e r - O P O 3 3 - - 2 2 C H O H C H O P O C H O P O 2 2 3 2 3 O O O H H H H H H H H H H H H O H O H O H - - 2 2 O P O O P O O H O H O H O H 3 3 H O H H O H H O H Глюкозо-1,6-дифосфат Глюкозо-1-фосфат Глюкозо-6-фосфат Joyce J. Diwan 1999-2007 ΔG0’ = –1.74 ккал/моль

  10. Аллостерическая регуляция ГФ Мышечный гликоген – регулируется с помощью АМФ, АТФ и глюкозо-6-фосфата. • АМФактивирует фосфорилазу, способствуя формированию активной конформации • АТФиглюкоза-6-фосфат, ингибируютфосфорилазу, способствуя формированию неактивной конформации

  11. Регуляция с помощью ковалентной модификации (фосфорилирование) Гормоны глюкагон и эпинефрин активируют G-белок-ассоциированные рецепторы и запускают цАМФ каскад • Оба гормона секретируются в ответ на низкое содержание глюкозы в крови • Глюкагон, который синтезируется a-клетками поджелудочной железы, активирует образование цАМФ в печени • Эпинефрин активирует образование цАМФ в мышцах

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

  13. (16)Глюкозидаза (14)Гликогенфосфорилаза Гликоген (C6H10O6)n Глюкозо-1-фосфат ГФ a ГФ b (C6H10O6)n-1 (актив.) (неактив.) Фосфоглюкомутаза Глюкозо-6-фосфат Гексокиназа Глюкозо-6-фосфатаза Глюкоза H3PO4 Фосфотаза фосфорилазы АТФ Киназа фосфорилазы АМФ адреналин Активная Неактивная • Кофермент: глюкозо-1,6-дифосфат • Кофермент: пиридоксаль фосфат Гликолиз Кровь Печень

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

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

  16. Гексокиназа EC 2.7.1.1 Функция: • обеспечение захвата глюкозы (даже при низких концентрациях ее в крови) • поддержание градиента концентрации глюкозы между кровью и внутриклеточной средой Субстраты: • Гексозы (но высокая специфичность специфична к глюкозе) Ингибитор: • Глюкозо-6-фосфат Донор фосфата: • ATP в виде комплекса Mg-ATP www.pdb.org

  17. глюкоза Гексокиназа Гексокиназа EC 2.7.1.1 Индуцированное соответствие Присоединие глюкозы к гексокиназе стабилизирует конформацию, в которой: • С6 гидроксил глюкозы расположен близко к концевой фосфатной группе АТФ, что способствует катализу. • Вода вытеснена из активного центра, что предотвращает гидролиз АТФ www.pdb.org

  18. Фосфоглюкоизомераза EC 5.3.1.9 • Механизм действия фермента основан на кислотно-основном катализе в котором последовательно происходит открытия кольца, изомеризации через интермедиат, и закрытия кольца. www.pdb.org

  19. Фосфофруктокиназа EC 2.7.1.1 • Это тетрамерный фермент, существующий поочерёдно в двух конформационных состояниях (R – relax, активная и T – tense, неактивная) Субстраты: • АТФ (связывается в T-конформации). Для связывания с АТФ фермент имеет по 2 центра связывания в каждой субъединице: субстратный сайт и сайт ингибирования • Фруктозо-6-фосфат (связывается в R-конформации) www.pdb.org

  20. Фосфофруктокиназа EC 2.7.1.1 Функции: • играет главную роль в регуляции скорости гликолиза Отрицательный модулятор: • АТФ Положительные модуляторы: • АМФ, Глюкозо-2,6-дифосфат • ФФК-2/Ф-2,6-дФ (фосфофруктокиназа-2 • или фруктозо-2,6-дифосфатаза): • Регулирует активность ФФК • Помимо гликолиза, регулирует процессы • гликонеогенеза и глюкогенолиза www.pdb.org

  21. Альдолаза EC 4.1.2.13 Остаток лизина в активном центре фермента взаимодействует с кето- группой фруктозо-1,6 дифосфата. Через стадию образования интермедиата происходит разрыв связи между С3 и С4 атомами Ф-1,6-дФ www.pdb.org

  22. Триозофосфат изомераза EC 5.3.1.1 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

  23. Глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (NAD) EC 1.2.1.12 • 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

  24. Глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа (NAD) EC 1.2.1.12 Окисление до карбоновой кислоты вызывает восстановление NAD+ до NADH Joyce J. Diwan 1999-2007

  25. Фосфоглицераткиназа EC 2.7.2.3 • Работает по механизму индуцированного соответствия, подобно гексокиназе www.pdb.org

  26. Фосфоглицератмутаза EC 5.4.2.1 Гистидиновые остатки в активном центре фермента участвуют в транспорте неорганического фосфата путем отдачи и присоединения фосфата. Интермедиатомданного процессаявляется2,3-дифосфат. www.pdb.org

  27. Енолаза EC 4.2.1.1 • Енолаза ингибируется ионами фторида • Нуждается в ионах Mg2+ или Mn2+. Ионы магния способствуют стабилизации енолат-аниона интермедиата реакции www.pdb.org

  28. Фосфоенолпируват киназа EC 2.7.1.40 • Печёночная пируваткиназа • Регуляция: • 1. изменение экспрессии генов • 2. фосфорилирование / дефосфорилирование • 3. аллостерические регуляторы: • Ингибиторы: АТФ, Ацетил-КоА • Активатор: фруктозо-1,6-дифосфат • М-тип пируваткиназы • Мышечная пируваткиназа www.pdb.org

  29. Гликолиз Глюкоза АТФ Гексокиназа АДФ Глюкозо-6-фосфат 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

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