Na słodko

Metabolizm polisachcarydów – wykład 11

[3] Glikogen – wysoce rozbudowana cząsteczka cukrowa, polimer glukozy. Co 8-10 monomerów glukozowych występuje w cząsteczce rozgałęzienie poprzez wiązanie 1,6-O-glikozydowe. Glikogen może być przechowywany w mięśniach (2%) oraz w wątrobie, gdzie tworzy charakterystyczne granule oraz rozety związane zwykle z ER gładkim.

[4] Glikogen może być rozkładany przez fosforylazę glikogenu lub trawiony hydrolitycznie przez α‑amylazę. Fosforlaza glikogenu z pomocą PLP przyłącza się do glukozy na niezredukowanym końcu i powoduje odcięcie monomeru w formie glukozo-6-fosforanu.

[5] Glukozo-6-fosforan trafia do szlaku glikolizy, a następnie zostaje przekształcony do 3‑fosfoglicerynianu.

[6] Po rozcięciu części łańcucha glikogenu przez fosforylazę działa enzym usuwający rozgałęzienia przenosi część glukoz z rozgałęzienia na koniec nieredukujący i usuwa ostatnią glukozę za pomocą podwójnej aktywności (transferazy 1,4, glukozydazy 1,6).

[7] Fosfoglukomutaza katalizuje reakcję izomeryzacji glukozo-1-fosforanu w glukozo-6-fosforan. W pierwszym etapie przyłącza grupę fosforanową do miejsca 6 G1P, tworząc glukozo-1,6-bifosforan. W drugim etapie przejmuje grupę fosforanową z miejsca 1.

[8] W mięśniach jedyną możliwością jest wejście G6P na szlak glikolizy. W wątrobie/nerkach występuje glukozo-6-fosfataza, która może odłączyć grupę fosforanową od glukozy i z pomocą transportera glukozowego przenieść ją do krwi, gdzie podwyższa wartość cukru we krwi. Fosfataza skierowana jest do lumenu ER, co zapobiega konkurencji o glukozę z procesem glikolizy.

[9] Prekursorem do syntezy glikogenu jest najczęściej UDP-glukoza, która powstaje w wyniku reakcji fosforylacji (heksokinazy) oraz izomeryzacji (fosfoglukomutaza) i ponownej pirofosforylacji (UDP‑glukozopirofosforylaza).

[10] Reakcja kondensacji pomiędzy trifosforanami nukleotydów i fosforanem cukrowym. Następuje atak nukleofilowy grupy fosforanowej i połączenie cukru do pojedynczej grupy nukleotydowej, w wyniku czego powstaje NDP-cukier oraz pirofosforan rozkładany na dwa fosforany przez nieorganiczne pirofosfatazy.

[11] UDP-glukoza łączy się z nieredukującym końcem glikogenu (gdy ten zawiera już więcej niż 4 monomery glukozowe) z pomocą syntazy glikogenu. Syntaza glikogenu tworzy wyłącznie liniowe polimery (katalizuje tworzenie wiązania 1-4-O-glikozydowego).

[12] Rozgałęzienia wytwarzane są przez glikozylo (4 -> 6) transferazę, która może zadziałać na łańcuchu co najmniej 11 reszt glukozowych, przenosząc 6-7 glukozowy fragment na wewnętrzną resztę glukozy, tworząc wiązanie 1,6-O-glikozydowe.

[14] 4-merowe łańcuchy glukozy (niezbędne do działania syntazy glikogenu) dostarcza glikogenina (Mn2+), która katalizuje własną glikozylację w miejscu Tyr194 z UDP-glukozy (białko autokatalityczne). Po wydłużeniu powstaje 8-merowa cząsteczka liniowa glukoz wykorzystywana przez syntazę. Centralna cząsteczka glikogeniny z łańcuchem cukrowym stanowi szkielet do działania glikozylotransferazy, która może tworzyć wiązania 1,6-O-glikozydowe. Zostają one wydłużane do 12‑14 monomerów, a następnie ponownie działa glikozylotransferaza. Dojrzała cząsteczka glikogenu zawiera ok. 55 tysięcy reszt glukozowych.

[15, 16] Aktywność fosforylazy zależy od obecności reszty fosforanowej (na Ser14). Istnieją dwa stany charakterystyczne: fosforylaza a (aktywna) po ufosforylowaniu oraz fosforylaza b (nieaktywna). Aktywację katalizuje obecność glukagonu (w wątrobie) lub epinefryny/adrenaliny (w mięśniach), które aktywują białka wiążące GTP, a następnie cyklazę adenylanową (która wytwarza cAMP, które aktywują PKA, która aktywuje kinazę fosforylazy b przekształcającą nieaktywny enzym w jego aktywną formę). Taka kaskada umożliwia amplifikację sygnału – już niewielkie stężenie cząsteczki sygnałowej jest odczuwalne w rozkładzie glikogenu (wzmocnienie rzędu 104).

[17] Fosforylaza a jest sensorem dla glukozy. Jej obecność powoduje dezaktywację enzymu i konformacyjne przejście do fosforylazy b. Fosfataza fosforylazy a (PP1) katalizująca tą reakcję może być aktywowana poprzez zadziałanie insuliny.

[18] Syntaza glikogenu jest aktywna, gdy jej seryny blisko końca karboksylowego nie są ufosforylowane. Przejście do formy nieaktywnej po „gruntowaniu” przez kinazę kazeiny (CKII) przeprowadza kinaza syntazy glikogenu 3 (GSK3). Reakcję tą hamuje insulina. Przeciwną reakcję przejścia w aktywną formę syntazy katalizuje PP1, która może być aktywowana przez insulinę, glukozę lub glukozo-6-fosforan, a inhibowana przez glukagon i epinefrynę.

[19] Gruntowanie polega na fosforylacji przez CKII seryny glikogenu przyłączonego do miejsca primerowego GSK3. Stabilizuje to układ GSK3-glikogen i uniemożliwia powstanie nieaktywnego pseudosubstratu.

[20, 21] Receptor dla insuliny w błonie komórkowej, wiążąc insulinę, aktywuje kinazę tyrozynową, która fosforyluje białko receptorowe insuliny (IRS1). Białko to przyłącza się do kinazy fosfatydyloinzytolu (PI-3K) która fosforyluje fosfatydyloinozytol w błonie. PIP3 wiąże się z kompleksem PDK-1 i PKB, która inaktywuje przez fosforylację GSK3, więc synteza glikogenu może być aktywowana.

[22] W granulach glikogenowych znajdują się białka GM, które po zadziałaniu insuliny ulegają fosforylacji i tworzą kompleks kinazy/fosforylazy/syntazy glikogenu z PP1, co umożliwia rozpoczęcia działania kinazy fosforylazy. W takim ujęciu cały kompleks enzymatyczny jest zdefosforylowany, więc syntaza glikogenu jest aktywna i produkowany jest glikogen. Epinefryna aktywująca PKA powoduje rozszczepienie kompleksu, fosforylację i inaktywację syntazy glikogenu.

[27, 28] Celuloza jest najszerzej występującym polisacharydem glukozowym w przyrodzie. Dla ludzi jest ona niedostępna, ponieważ zawiera wiązanie 1,4-β-glikozydowe. Polimery celulozy tworzą mikrofibrylle (33 na jedno włókno), które asocjują ze sobą (do wielkości 5-12 nm) w rozety.

[30] Synteza celulozy rozpoczyna się od przeniesienia reszty glukozy z UDP-glukozy przez lipidowy primer (sitosterol) do białka błonowego. Po inicjacji łańcuch cukrowy jest wydłużany poprzez dodawanie kolejnych podjednostek glukozy aż do osiągnięcia wartości krytycznej. Wtedy sitosterol prze wraz z łańcuchem policukrowym przeskakuje (flip) przez błonę na jej stronę zewnętrzną, gdzie działa endo-1,4-β-glukanaza pozwalająca na dalsze wydłużanie cząsteczki katalizowane przez syntazę celulozy. Sitosterol zaś powraca do błony wewnętrznej i może katalizować polimeryzację kolejnego łańcucha celulozy.

[31] Prawdopodobny model syntazy celulozy zakłada, że zbudowana jest ona z części katalitycznej (przenoszącej resztę glukozy z UDP z syntazy sacharozy), części porowej (umożliwiającej przedostanie się cząsteczki na zewnątrz komórki) oraz części krystalizacyjnej (po stronie zewnętrznej, pozwalającej na uwolnienie dojrzałej cząsteczki celulozy).

[32] Celuloza może być rozkładana przez grzyby nadrzewne, gdyż zawierają one specyficzne enzymy – celulazy, zdolne do przecięcia wiązania 1,4-β-glikozydowego. Wśród zwierząt celulozę wykorzystują przeżuwacze, w których układzie pokarmowym znajdują się bakterie trawiące celulozę.

[33] Degradację celulozy można podzielić na cztery etapy:

[36] Chityna zbudowana jest z N-acetyloglukozaminy połączonej wiązaniem 1,4-β-glikozydowym. Może ona występować w pancerzach owadów (egzoszkielet).

[37] Syntaza chityny to transbłonowy kompleks enzymatyczny przeprowadzający pełną reakcję syntezy. Zbudowany jest z trzech domen.

[38] Bezpośrednim prekursorem do syntezy jest UDP-GlcNAc. Reakcja zachodzi w chitosomach

[39, 40] Kaskada reakcji prowadzących do powstania chityny

  1. Trehaloza rozkłada jest przez trehalozę do glukozy;

  2. Glukoza zostaje ufosforylowana przez heksokinazę do glukozo-1-fosforanu;

  3. G1P zostaje izomeryzowane przez G6P-izomerazę do fruktozo-6-fosforanu;

  4. G1P ulega przeniesieniu na glutaminę przez aminotransferazę F6:glutaminową do glukozamino-6-fosforanu;

  5. Glc6P otrzymuje grupę acetylową z Acetylo-CoA przez acetylotransferazę Glc6P do N‑acetyloglukozamino-6-fosforanu;

  6. GlcNA6P zostaje izomeryzowane przez mutazę fosfoaccetyloglukozaminy do N‑acetyloglukozamino-1-fosforanu;

  7. GlcNA1 ulega defosforylacji przez pirofosforylazę UDPGlcNAc do UDP-N‑acetyloglukozaminy;

  8. UDP-GlcNac ulega polimeryzacji przez syntazę chityny w błonie komórkowej do chityny.


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Zeberka na slodko z grilla
Warzywa, owoce, Fasola na słodko, Fasola na słodko (na gorąco)
ryby, Śledzie na słodko, Śledzie na słodko
ryby, Śledzie na słodko, Śledzie na słodko
10 2005 WYSTWA NA SŁODKO
Przekąski i drób Przekąska na słodko
nalesniki wg 5 przemian na slodko, A Przepisy kulinarne 1
Naleśniki na słodko, danaprus
Gotuj z dzieckiem - Inspiracje, MYSZKA Z TWAROGU NA SŁODKO, Słodka biedronka
dynia na slodko -deser na depresje, A Przepisy kulinarne 1
Jak zrobić omleta na słodko
Marchewkowo pomarańczowe szaleństwo na słodko
PLACUSZKI Z JABŁKAMI NA SŁODKO by Dafne
Naleśniki na słodko i słono, Wszystko i nic
Grzybek na słodko
Gruszki na słodko kwaśno
Wołowina na słodko
Placki ziemniaczane na słodko z malinami, przepisy różne

więcej podobnych podstron