Основы биохимии Том 3 - А. Ленинджер 1985
Некоторые аспекты биохимии человека
Гормоны
Стимуляция распада гликогена в присутствии адреналина происходит посредством каскада усиления
Объединим теперь описанные выше явления и проследим цепь событий, в результате которых адреналин стимулирует в печени распад гликогена до глюкозы, поступающей в кровь (рис. 25-11). Адреналин достигает поверхности клеток печени, где он связывается со специфическим адренорецептором. Связывание адреналина (который никогда не входит внутрь клетки) вызывает изменение рецепторного белка. Это изменение каким-то образом передается через мембрану и “включает” аденилатциклазу, связанную с внутренней поверхностью клеточной мембраны. Теперь активированная аденилатциклаза начинает превращать АТР в сАМР-вторичный передатчик, причем концентрация сАМР в цитозоле быстро достигает максимума, равного ~10-6 М. Образованный сАМР в свою очередь связывается с регуляторными субъединицами протеинкиназы, что приводит к высвобождению ферментативно активных каталитических субъединиц протеинкиназы. Далее активированная протеинкиназа катализирует фосфорилирование посредством АТР неактивной дефосфорилированной формы киназы фосфорилазы с образованием активной фосфорилированной формы фермента. Активная киназа фосфорилазы, для функционирования которой необходимы ионы Са2+, катализирует далее фосфорилирование относительно неактивной фосфорилазы b с помощью АТР, что приводит к образованию активной фосфорилазы а. Последняя в свою очередь с большой скоростью расщепляет гликоген с образованием глюкозо-1-фосфата, который превращается далее в глюкозо-6- фосфат и затем в свободную глюкозу, поступающую в кровь (рис. 25-11). Несмотря на большое число стадий в этой последовательности событий, активность гликоген-фосфорилазы успевает достичь пика уже через несколько минут после связывания адреналина клетками печени.
Последовательность стадий, приведенную на рис. 25-11, можно рассматривать как каскад действия одних ферментов на другие. Каждый фермент в этом каскаде активирует множество молекул следующего фермента. Таким путем достигается большое и быстрое усиление поступающего сигнала; по имеющимся оценкам это усиление составляет примерно 25 млн. раз. В итоге связывание всего лишь нескольких молекул адреналина адренорецепторами печени приводит к быстрому выбросу в кровь нескольких граммов глюкозы.
Каскадный процесс, схематически показанный на рис. 25-11, в печени и скелетных мышцах протекает одинаково вплоть до образования глюкозо-6-фосфата. Но в мышцах нет глюкозо-6-фосфатазы, и поэтому в них не образуется свободной глюкозы. Повышение концентрации глюкозо-6-фосфата здесь приводит к значительному увеличению скорости гликолиза с образованием молочной кислоты, в ходе которого вырабатывается АТР, доступный для использования в процессе сокращения. Как показали сравнительно недавние исследования, адреналин стимулирует распад гликогена в печени через еще один каскад усиления, параллельный тому, который показан на рис. 25-11. В этом втором каскадном процессе, который в определенных условиях оказывается преобладающим, роль вторичного внутриклеточного посредника играют ионы Са2+.
Рис. 25-11. Адреналин включает каскад усиления в клетках печени. Связывание нескольких молекул адреналина со специфическими рецепторами на поверхности клетки инициирует последовательность ферментативных реакций, в результате которых в кровь выбрасывается очень большое количество глюкозы.
Показанный на рис. 25-11 каскад запускается в печени не только адреналином, но также, как мы увидим ниже, гормоном поджелудочной железы - глюкагоном.