Ферментативные механизмы биосинтеза сахарозы, лактозы, крахмала и гликогена

Тип работы: Материал
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 7 страниц
В избранное:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АЛМАТИСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ

Тема: Биосинтез сахарозы, лактозы, крахмала и гликогена

Студент:

Группа:

Преподаватель:

Алматы, 2020

План:

І. Введение.

ІІ. Основная часть.

А. Олигосахариды.

Б. Биосинтез олигосахаридов.

ІІІ. Заключение.

Список литературы.

І. Введение.

Олигосахариды построены из небольшого числа (не более 10) моносахаридных остатков. Они широко распространены в природе и выполняют различные функции. Биосинтез олиго- и полисахаридов катализируется гликозилтрапсфера- зами, которые могут переносить моносахаридные остатки из различных соединений. Однако установлено, что наибольшая эффективность процесса наблюдается, если источником моносахаридов являются нуклеозиддифос- фосахара ( НДФ-сахара ) . Во-нервых, это энергетически более выгодно, так как изменение уровня свободной энергии при гидролизе НДФ-сахаров значительно выше, чем при гидролизе простых фосфорных эфиров моносахаридов. Во-вторых, что не менее значимо, нуклеотидные фрагменты НДФ-са- харов обеспечивают избирательность ферментов. Например, известно, что необходима для синтеза целлюлозы, гуанозинди- фосфатманноза - для синтеза полисахарида дрожжей (маннана) и т. д.

ІІ. Основная часть.

А. Олигосахариды.

Олигосахариды - это вид полимерных углеводов, молекулы которых содержат небольшое количество моносахаридов в виде цепочки. Для человеческого организма они играют важную роль, формируя здоровую микрофлору кишечника.

Олигосахариды-углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков.

Олигосахариды, состоящие из одинаковых моносахаридных остатков, называют гомоолигосахаридами, а из разных - гетероолигосахаридами.

Наиболее распространёнными из олигосахаридов являются дисахариды и трисахариды. По химической природе дисахариды - это О-гликозиды (ацетали), в которых вторая молекула моносахарида выполняет роль агликона. В зависимости от строения дисахариды делятся на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие.

Б. Биосинтез олигосахаридов.

Сахароза - главный транспортный углевод. С помощью сахарозы идет передвижение углеводов в растениях. Источником для биосинтеза сахарозы являются глюкоза и фруктоза или их фосфорные эфиры. Фруктоза образуется в процессе фотосинтеза, а глюкоза образуется в результате реакции изомеризации из фруктозы. Схема реакций следующая: на первом этапе идет фосфорилирование глюкозы

_{гексокиназа}

г люкоза + АТФ глюкозо-6-фосфат + АДФ;

затем глюкозо - 6 - фосфат изомеризуется в глюкозо - 1 - фосфат:

_{фосфоглюкомутаза}

глюкозо-6-фосфат глюкозо-1-фосфат.

На следующем этапе глюкозо-1-фосфат соединяется с УТФ, в результате отщепляется пирофосфорная кислота и образуется уридиндифосфатглюкоза:

_{глюкозо - 1 - фосфат-}

^{уридилтрансфераза}

г люкозо-1-фосфат + УТФ УДФ - глюкоза + Н ₄ Р ₂ О ₇ .

Одновременно идет фосфорилирование фруктозы под действием фруктокиназы (2. 7. 1. 4. ) с участием АТФ:

_{фруктокиназа}

фруктоза + АТФ фруктозо-6-фосфат + АДФ.

После этого происходит взаимодействие УДФ-глюкозы и фруктозо-6-фосфата с участием фермента сахарозофосфат-УДФ-гликозилтрансферазы (2. 4. 1. 13. ) :

_{сахарозофосфат - УДФ -}

^{гликозилтрансфераза}

У ДФ-глюкоза + фруктозо-6-фосфат сахарозо-6-фосфат + УДФ.

Образовавшийся сахарозо-6-фосфат под действием фосфатазы гидролизуется с образованием свободной сахарозы:

_{фосфатаза}

с ахарозо-6-фосфат + Н ₂ О сахароза + Н ₃ РО ₄ .

Суммарное уравнение синтеза сахарозы:

глюкоза + фруктоза + 2АТФ + УТФ → сахароза + 2АДФ + УДФ + Н ₄ Р ₂ О ₇ + +Н ₃ РО ₄ .

Так происходит синтез сахарозы в фотосинтезуриющих тканях. В нефотосинтезирующих тканях некоторых растений (корнеплодах сахарной свеклы, клубнях картофеля и др. ) сахароза может образовываться в результате взаимодействия УДФ - глюкозы с фруктозой при участии фермента сахарозо-УДФ-гликозил-трансферазы :

_{сахарозо -УДФ-}

^{гликозилтрансфераза}

У ДФ-глюкоза + фруктоза сахароза + УДФ.

Лактоза - содержится в значительном количестве в молоке. Источником для синтеза лактозы является глюкоза. Образование лактозы, функционирующей в молочной железе, происходит из глюкозы, которая доставляется кровью. Схема реакций:

Глюкоза + -6-фосфат;

глюкозо-6--1-фосфат;

глюкозо-1-фосфат-

3 . глюкозо-1-фосфат + УТФ уридилтрансфераза УДФ-глюкоза + Н ₄ Р ₂ О ₇

4 . УДФ-глюкоза ^{УДФ-глюкоза -4- эпимераза} УДФ - галактоза;

5 . УДФ-галактоза + глюкоза ^{лактозо-УДФ-гликозил-} лактоза + УДФ.

^{трансфераза}

Таким образом, биосинтез олигосахаридов идет путем переноса гликозильных остатков на моносахариды с разнообразных субстратов при участии в каждом конкретном случае соответствующих гликозилтрансфераз.

Подобно синтезу олигосахаридов новообразование полисахаридов также идет путем трансгликозидирования. Полная аналогия существует также и в характере субстратов, с которых переносятся гликозильные остатки на конец растущей цепи полисахарида. Реакции переноса остатков моносахаридов в процессе биосинтеза полисахаридов ускоряются соответствующими гликозилтрансферазами.

Крахмал является полимером α - глюкозы, состоящим из амилозы и амилопектина. Источником для синтеза крахмала служит глюкоза. Последовательность реакций при синтезе амилозы следующая:

глюкоза + АТФгексоканазаглюкозо-6-фосфат + АДФ;

глюкозо-6--1-фосфат;

глюкозо-1-фосфатури-

г люкозо-1-фосфат + УТФ ^{дилтрансфераза} УДФ-глюкоза + Н ₄ Р ₂ О ₇

УДФ-глюкозакрахмалгли-

4 . УДФ-глюкоза + (С ₆ Н ₁₀ О ₅ ) _n ^{козилтрансфераза} (С ₆ Н ₁₀ О ₅ ) _n ₊₁ + УДФ.

Акцептор (затравка)

У большинства растений донором глюкозы служит вместо УДФ-глюкозы АДФ-глюкоза.

Синтез амилопектина происходит при участии фермента α - гликантрансферазы (2. 4. 1. 18. ), который катализирует превращение амилозы в амилопектин. Этот фермент называют также амилопектин - ветвящий фермент, или Q - фермент. Он относится к ферментам переноса и катализирует превращение связей α (1 → 4) - в связи α (1 → 6) без промежуточного гидролиза.

(1 6) αсвязь