생화학6조 조원: 권은혜,김지연, 백성현, 이소명,이은선,이상호, 정우희, 조다모 ,조수현 Chapter 17,23,24

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1 생화학6조 조원: 권은혜,김지연, 백성현, 이소명,이은선,이상호, 정우희, 조다모 ,조수현 Chapter 17,23,24
담당 교수 :강영태 교수님 조원: 권은혜,김지연, 백성현, 이소명,이은선,이상호, 정우희, 조다모 ,조수현

2 목차 Chapter 17 17.1 피르부산 탈수소효소는 피루브산으로부터 CoA를 생성한다
17.2 피루브산 탈수소효소 복합체는 두 가지 방법으로 조절된다 17.3 피루브산 대사의 붕괴는 각기병(beriberi)의 원인이 된다

3 Chapter 23 23.1 글리코겐 분해에는 여러 가지 효소들이 관여한다
3.2 가인산분해효소는 다른자리입체성 상호작용과 가역적인 인산화에 조절된다 23.3 에피네프린과 글루카곤은 글리코겐 분해에 신호를 보낸다

4 Chapter 24 24.1글리코겐은 서로 다른 경로를 통해 합성되고 분해된다
24.2 대사의 전후관계: 글리코겐 분해와 합성은 상호 조절된다

5 17장 사이클의 준비

6 17.1 피루브산 탈수소효소는 피루브산으로부터 아세틸CoA를 생성한다.
피루브산 이란? 더 산화되거나 다른 물질의 합성을 위한 단위구조물로 사용될 수 있는 중요한 대사물질 17.1 피루브산 탈수소효소는 피루브산으로부터 아세틸CoA를 생성한다. 피루브산+ CoA+ NAD ⁺ 아세틸 CoA+CO2+NADH+H ⁺ 산소가 있는 환경 (호기성 조건) 산소가 없는 환경 (혐기성조건)

7 j O ॥ H3C – C– 아세틸 단위 4-탄소 수용체 6-탄소 분자 GTP 또는 ATP 높은 이동-퍼텐셜-전자 2CO2

8 피루브산으로부터 아세틸CoA를 합성하는데는 세 가지 효소와 다섯 가지 보조효소가 필요하다
탈수효소 복합체는 해당과정과 시트르산회로를 연결하여 글루코오스가 완전히 산화하도록하는 대사의 연결부위를 촉매하기때문에 중요하다.

9 활성 부위로전달될 수 있도록 한다 S –s 우연한 결합들이 리포아미드가 여러 다른 TPP E1 티아민 피로인산 E1
C H OH CH3 FAD 피루브산 CO2 S –s 디히드로리포일 탈수소효소 피루브산 탈수소효소 성분 E3 디히드로리포일 아세틸기 전달효소 E2

10 S –s 티아민 피로인산 TPP C H OH CH3 TPP FAD S SH O CH3

11 TPP FAD CoA 아세틸 CoA SH HS S SH O CH3

12 FADH2 TPP S –s NAD ⁺ NADH + H ⁺

13 17.2피루브산 탈수소효소 복합체는 두 가지 방법으로 조절된다.
17.2피루브산 탈수소효소 복합체는 두 가지 방법으로 조절된다. 글루코오스 피루브산 비가역적 피루브산 탈수소효소 복합체 아세틸 CoA C 지질 ㅡ 피루브산 → 아세틸CoA 산화적 탈카르 복실화 2가지 시트르산 회로에 의해 에너지발생 → Co2로 산화 아세틸 CoA가 지방합성의 중요한 전구체 → 지방

14 키나아제 → 피루브산 탈수소효소 인산화 → 비활성화 인산가수분해효소 → 인산기 제거 → 활성화 Pi ATP ADP 키나아제
PDH 비활성 PDH 인산 가수분해효소 Pi H2O 키나아제 → 피루브산 탈수소효소 인산화 → 비활성화 인산가수분해효소 → 인산기 제거 → 활성화

15 피루브산 탈수소효소 복합체의 에너지 부하에 대한 반응
피루브산 탈수소효소 복합체의 에너지 부하에 대한 반응 피루브산 NAD Θ Θ Θ NADH 아세틸CoA ADP ATP e¯ (A) 높은 에너지 부하 ㅡ 키나아제자극 → 인산화촉진 → PDH 복합체 비활성화 ㅡ 복합체는 NADH,아세틸CoA + ATP 에 의하여 억제 CAC PDH

16 피루브산 탈수소효소 복합체의 에너지 부하에 대한 반응
피루브산 탈수소효소 복합체의 에너지 부하에 대한 반응 피루브산 NAD ⁺ NADH 아세틸CoA ADP ATP e¯ (B) 낮은 에너지 부하 ㅡ 복합체는 피루브산 + ATP 에 의하여 활성 ㅡ PDH 인산화시키는 키나아제 억제 + PDH + CAC

17 17.3 피루브산 대사의 붕괴는 각기병(beriberi)의 원인이 된다
각기병이란? 신경계통과 심장혈관계통의 질환, 음식에서 티아민(비타민 B1) 의 부족으로 생기는 질병

18 23장 글리코겐 분해

19 글리코겐 글리코겐은 다당류의 하나로 글루코오스 잔기들로 이루어진 가지를 친 매우 커다란 중합체
글리코겐은 다당류의 하나로 글루코오스 잔기들로 이루어진 가지를 친 매우 커다란 중합체 α-1,4-글리코시드 결합으로 연결되어있고 약10개의 잔기마다 하나 정도 있는 가지들은 α-1,6-글리코시드 결합들로 생긴다

20 가인산분해 효소는 글리코겐을 분해하여 글루코오스 1-인산을 방출한다
가인산분해 효소는 글리코겐을 분해하여 글루코오스 1-인산을 방출한다 글리코겐 분해에서 주요한 효소인 글리코겐 가인산분해효소 는 오르소인산을 첨가함으로써 글리코겐을 분해하고 글루코오스 1-인산 을 방출한다 글리코겐+Pi 글루코오스 1-인산+글리코겐

21 글리코겐 가인산분해효소는 글리코겐의 비환원 말단으로부터 당 잔기들의 순차적으로 제거한다

22 글리코겐의 분해에는 가지제거 효소도 필요하다
글리코겐의 분해에는 가지제거 효소도 필요하다 연결 글루코오스 1-인산 가인산분해효소 이동효소 α-1,6글루코시드 가수분해효소 이동효소(transferase)와 α-1,6-글루코시드 가수 분해효소(α-1,6-glucosidase)가 글루코겐의 구조 를 변형 → 가인산분해효소에 의한 분해지속

23 자리옮김효소는 글루코오스 1-인산을 글루코오스 6-인산으로 전환시킨다
자리옮김효소는 글루코오스 1-인산을 글루코오스 6-인산으로 전환시킨다 인산기가 자리를 바꾸는 이 반응은 포스포글루코오스 분자내 자리옮김 효소에의해촉진 글루코오스 1-인산의 C-6수산기로 옮겨져 글루코오스 1,6-인산을 생성 중간산물의 C-1인산기가 동일한 세린 잔기로 다시 전달 글루코오스 6-인산이 생성되고 인산효소 재생

24 간은 근육에 존재하지 않는 가수분해효소인 글루코오스 6-인산 가수분해효소를 가진다
간은 근육에 존재하지 않는 가수분해효소인 글루코오스 6-인산 가수분해효소를 가진다 글리코겐 분해에서 생성된 인산화된 글루코오스 는 세포 밖으로 이동 하지 못한다 글루코오스 6-인산 가수분해효소는 글루코오스 신생합성 마지막에서 글루코오스 를 방출하는 효소와동일 글루코오스 6-인산 + H2O 글루코오스 + Pi

25 23.2 가인산 분해효소는 다른 자리 입체성 상호작용과 가역적인 인산화에 의해 조절된다
23.2 가인산 분해효소는 다른 자리 입체성 상호작용과 가역적인 인산화에 의해 조절된다 가인산 분해효소 : 글리코겐 대사 조절의 중심 가인산 분해 : 인슐린, 에피네프린, 글루카곤과 같은 호르몬들에 반응하는 가역적 인산화, 세포의 에너지 상태를 알리는 몇 가지 다른자리 입체적 작동인자들로 조절 차이점 -근육은 자신을 위한 에너지를 생산 → 글루코오 스를 사용 -간은 생물체 전체적으로 글루코오스의 항상성 유지 → 글루코오스를 사용

26 근육 글리코겐 가인산 분해효소는 세포내 에너지변화에 의해조절된다
근육 글리코겐 가인산 분해효소는 세포내 에너지변화에 의해조절된다 종류 AMP(adenosine monophosphate) ADP(adenosine diphosphate) ATP(adenosine triphospate) 인산기 개수 1 2 3 우리의 생체 에너지로 사용 ATP만 사용하는이유 에너지 준위가 상당히 낮고 효율이 상대적으로 훨씬 떨어짐

27 근육 글리코겐 가인산 분해효소는 세포 내 에너지 변화에 의해 조절된다
근육 글리코겐 가인산 분해효소는 세포 내 에너지 변화에 의해 조절된다 2AMP 2ATP T상태 R상태 가인산분해효소 b (근육) 2 글루코오스 6-인산 누클레오티드 결합 자리들

28 가인산분해효소 b 가인산분해효소 a 활성자리

29 간 가인산 분해효소는 다른 조직들을 위해 글루코오스를 만든다
간 가인산 분해효소는 다른 조직들을 위해 글루코오스를 만든다 글루코오스( ) T상태 R상태 가인산분해효소 a (간) P

30 가인산분해효소 a ADP ATP 불활성인 가인산분해효소 키나아제 완전한 활성 부분적으로 활성 가인산분해효소 b

31 23.3 에피네프린과 글루카곤은 글리코겐 분해에 신호를 보낸다.

32 에피네프린(＝아드레날린) ①응급상황에서 빠르게 몸이 반응하는 호르몬 ②부신수질에서 분비되어 뇌에서 방출
③근육에서 글리코겐 분해를 현저하게 증가시킴 (간에서는 그보다 낮은정도로 증가시킴)

33 글루카곤 ①혈당이 낮을 때 췌장의 α세포에서 분비 →폴리펩티드 호르몬 ②이자에서 만들어져 혈당을 올려준다. ③생리적으로 굶은 상태를 나타냄 ④간에서 글리코겐 분해를 현저하게 나타냄

34 G단백질들은 글리코겐 분해를 개시하는 신호를 전달한다.
글리코겐 분해의 조절 신호전달계 ① ② ④ ③

35 글리코겐 분해는 필요할 때 신속하게 중단되어야만 한다.
글리코겐 분해는 필요할 때 신속하게 중단되어야만 한다. 에너지 요구 충족시 글리코겐의 쓸데없는 결핍을 막도록 중단 가인산분해효소 키나아제 글리코겐 가인산분해효소 글루코오스 요구 불활성화 Pi

36 제 24장 글리코겐 합성

37 글리코겐 합성이란? 간에서 글루코오스가 글리코겐으로 아데노신삼인산(ATP) 및 우리딘삼인산(UTP)을 소비하여 당을 저장하는 반응이다.

38 24.1 글리코겐은 서로 다른 경로를 통해 합성되고 분해된다.
합성 : 글리코겐n + UDP-글루코오스 → 글리코겐n+1 + UDP 분해 : 글리코겐n+1 + Pi → 글리코겐n + 글루코오스 1-인산 우리딘 이인산 글루코오스(UDP-글루코오스)

39 UDP-글루코오스는 글루코오스의 활성형이다.
글리코겐 생합성에서 활성화된 중간물질로 작용하는 UDP-글루코오스는 글루코오스 1-인산과 우리딘 삼인산(UTP)이 서로 결합하여 만들어진다. → ←

40 피로인산(ppi)은 무기피로인산 가수분해효소에 의해 생체 내에서 빠르게 가수분해됨
(비가역적인 피로인산의 가수분해가 UDP-글루코오스 합성을 추진) 글루코오스1-인산 + UDP UDP-글루코오스 + PPi PPi + H2O Pi 글루코오스 1- 인산 +UDP UDP-글루코오스 +2Pi

41 글리코겐 합성효소는 UDP-글루코오스에서 글루코오스 부분이 신장하고 있는 글리코겐 사슬로 이동하여 결합하는 것을 촉매한다.
→ 글리코겐C4말단의 수산기 → α-1,4 글리코시드결합형성

42 글리코겐 합성은 글리코겐에만 반응, 시발물질(primer)인 글리코게닌(glycogenin)에 의해 시발됨
글리코게닌은 스스로 당을 결합할 수 있는 단백질, 자신의 특정 티로신 잔기에 올리고당이 공유결합으로 결합됨.

43 가지치기는 효소는 α-1,6 결합을 형성한다 α-1, 4결합 중심(CORE) UDP- 글루코오스 + 글리코겐 합성요소
가지치기 효소 α-1,결합 중심(CORE)

44 글리코겐 합성효소는 글리코겐 합성의 핵심적인 조절효소이다.
글리코겐 합성효소는 두 가지 형태로 존재 -활성이 있는 a형 -활성이 없는 b형 인산화는 글리코겐 합성효소와 글리코겐 가인산분해효소의 활성에 상반되는 효과를 갖는다.

45 글리코겐은 글루코오스의 효율적인 저장형태이다.
글리코겐은 글루코오스의 효율적인 저장형태이다. 글리코겐 합성효소 a형인산화 → 비활성인 b형으로 전환. 글루코오스6-인산의 농도↑ 인산화된 b형활성가짐, 탈인산화된 a형은 글루코오스6-인산의 농도와 관계없이 늘 활성가짐

46 글리코겐은 글루코오스의 효울적인 저장형태이다.
누클레오시드 이인산 인산화효소(nucleoside diphosphokinase) UDP-글루코오스에서 글루코오스를 글리코겐에 부가할 때 방출되는 UDP로부터 UTP를 재생하는 반응의 촉매로 작용.

47 ▶ 글리코겐 합성과 분해에 관여하는 반응들의 합
글루코오스6-인산 → 글루코오스1-인산 글루코오스1-인산 + UTP → UDP-글루코오스+ PPi PPi + H₂O → 2Pi UDP-글루코오스 + 글리코겐n → 글리코겐n +₁ + UDP UDP + ATP → UTP + ADP 합:글루코오스6-인산 + ATP + 글리코겐n + H₂O → 글리코겐n + ADP + 2Pi

48 24.2 대사의 전후관계: 글리코겐 분해와 합성은 상호 조절된다.
글루카곤-에피네프린으로 촉발되는 cAMP 연쇄반응은 간,근육에서 글리코겐의 분해유발,글리코센의 합성방지 → 글루카곤과 에피네프린은 단백질 인산화 효소 A를 통해 글리코겐 분해, 글리코겐 합성 모두 조절

49 단백질 인산가수분해효소1은 글리코겐 대사에 관여하는 인산화효소들의 조절효과를 역전시킨다.
단백질 인산가수분해효소1은 글리코겐 대사에 관여하는 인산화효소들의 조절효과를 역전시킨다. 단백질 인산가수분해효소1(protein phosphatases 1, PP1)은 글리코겐 대사의 조절에서 중요한 역할 PP1은 가인산분해효소a와 가인산분해효소 인산화효소를 탈인산화 → 비활성화 → 글리코겐 분해의 속도감소 PP1은 글리코겐 합성효소 b에서 인산기 제거 → 글리코겐 합성효소 a로 전환. →PP1은 동시에 글리코겐 합성을 촉진한다

50 PP1은 가인산분해효소a와 가인산분해효소 인산화효소탈인산화 → 비활성화 → 글리코겐 분해속도감소.
PP1은 글리코겐 합성효소 b에서 인산기제거 → 글리코겐 합성효소 a로 전환. →PP1은 동시에 글리코겐 합성을 촉진한다

51 식사 또는 휴식 중 글루카곤 또는 에피네프린 단백질 인산화 효소 A 글리코겐 합성효소 글리코겐분해억제 글리코겐 합성 촉진
가인산분해효소 인산화효소 a b 인산가수분해효소 1 글리코겐 합성필요 글리코겐 합성 촉진 글리코겐분해억제 글리코겐 합성효소

52 PP1의 촉매 소단위체는 단일영역을 가진 단백질.
→ 소단위체는 평소 조절 소단위체 가족 중 하나에 결합. (GM-골격근,심장에서 가장 흔한 조절 소단위체 GL-간에서 가장 흔한 소단위체) 조절소단위체는 글리코겐,PP1의 촉매 소단위체, 표적효소들과 상호작용 가능한 여러영역 보유. 글리코겐분해 필요시 PP1의 인산가수분해효소 활성이 반드시 감소되어야 함.

53 운동 또는 공복 중

54 인슐린은 글리코겐 합성효소 인산화효소를 비활성화하여 글리코겐 합성을 자극한다.
인슐린은 글리코겐 합성효소 인산화효소를 비활성화하여 글리코겐 합성을 자극한다.

55 간에서 일어나는 글리코겐 대사는 혈당 수준을 조절한다.
간: 혈액의 글루코오스 농도를 감지 → 글루코오스를 흡수, 방출 → 정상 혈당 수준 유지.

56 가인산분해효소a 는 간에서 작동하는 글루코오스 감지기.
가인산분해효소a → b로 전환 → PP1의 방출이 수반 → PP1은 유리 → 글리코겐 합성효소 활성화 → 글리코겐 가인산분해효소비활성화

57 R상태 – 활성형 T상태 – 비활성형

58 감사합니다^^