Гликоген. Особенности структуры и биологическое значение. Реакции синтеза и распада. Регуляция гликогенолиза и гликогенеза. Гликогеновые болезни.

1. Гликоген является основным резервом глюкозы в организме. Он способен синтезироваться во всех тканях, но его наибольшие запасы находятся в печени и в скелетных мышцах. В мышцах гликоген накапливается в период восстановления после работы, в печени – только после еды, в основном после приёма богатой углеводами пищи.

2. Резервы гликогена могут использоваться различным способом, в зависимости от функциональной потребности клетки. Гликоген печени расщепляется при снижении уровня глюкозы в крови, наиболее часто между приёмами пищи. Через 12-18 часов полного голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются.

Запасы гликогена мышц снижаются во время длительной и напряжённой физической нагрузки, он необходим для обеспечения энергией работающих миоцитов, т.е используется для собственных нужд мышечной ткани. Такова же роль гликогена, содержащегося в других органах.

3. Постоянный уровень глюкозы в крови поддерживает только печень. Образующаяся за счёт распада гликогена глюкоза выходит через мембрану клетки печени (гепатоцита) в кровь.

Гликогенез - биохимическая реакция протекающая в основном в печени и мышцах в результате которой глюкоза превращается в гликоген.

Регуляция гликогенолиза осуществляется совместно с гликогеногенезом (образованием гликогена) по типу переключения. Это переключение происходит при переходе из абсорбтивного состояния в постабсортивное, а также при смене состояния покоя на режим физической работы. В печени оно осуществляется при участии гормонов инсулина, глюкагона и адреналина, а в мышцах — инсулина и адреналина. Их действие на синтез и распад гликогена опосредовано изменением в противоположном направлении активности двух ключевых ферментов: гликогенсинтазы^[en] (гликогеногенез) и гликогенфосфорилазы (гликогенолиз) при помощи ихфосфорилирования/дефосфорилирования

Болезнь Гирке — гликогеноз (гликогеновая болезнь) вызванная недостаточностью глюкозо-6-фосфатазы. характеризуется увеличением размеров печени и почек, кахексией, судорогами, комой; наследуется по аутосомно-доминантному типу.

Метаболизм гликогена. Гликогеновые болезни Упрощенная схема метаболизма гликогена. 1 — гексокиназа (глюкокиназа), 2 — глюкозо-6-фосфатаза, 3 — фосфоглюкомутаза, 4 — глюкозо-1-фосфат-уридилилтрансфераза, 5 — гликогенсинтетаза, 6 — 1,4-альфа-глюкан-ветвящий фермент, 7 — фосфорилаза, 8 — амило-1,6-глюкозидаза.

      1. Синтез гликогена. Исходное вещество для синтеза гликогена — глюкозо-6-фосфат. Глюкозо-6-фосфат образуется главным образом из глюкозы путем ее фосфорилирования. В печени, мышцах и других тканях эту реакцию катализирует гексокиназа. В печени имеется особая форма гексокиназы — глюкокиназа, которая вступает в действие только при сильном повышении концентрации глюкозы в крови. Глюкозо-6-фосфат может синтезироваться и из неуглеводных субстратов глюконеогенеза (лактата, пирувата, аминокислот). В мышцах глюкозо-6-фосфат синтезируется преимущественно из глюкозы крови. Печень способна к интенсивному глюконеогенезу, особенно после мышечной работы, когда в крови накапливается много лактата. Глюкозо-6-фосфат превращается в глюкозо-1-фосфат, из которого синтезируются цепи гликогена. Образование альфа-1,4-связей катализирует гликогенсинтетаза; для образования альфа-1,6-связей необходим1,4-альфа-глюкан-ветвящий фермент.  

       Глюкозо-6-фосфат превращается не только в гликоген. В печени при гидролизе глюкозо-6-фосфата образуется глюкоза. Эта реакция катализируется глюкозо-6-фосфатазой. Другие пути метаболизма глюкозо-6-фосфата: гликолиз (при этом образуются пируват и лактат) и пентозофосфатный путь (при этом образуется рибозо-5-фосфат). В норме между всеми процессами метаболизма глюкозо-6-фосфата поддерживается равновесие.

       2. Расщепление гликогена (гликогенолиз) включает несколько этапов. Сначалафосфорилаза последовательно отщепляет остатки глюкозы от концов боковых цепей гликогена. При этом фосфорилируются альфа-1,4-связи и образуются молекулыглюкозо-1-фосфата. Фосфорилаза атакует боковую цепь до тех пор, пока не дойдет до точки, отстоящей на 4 остатка глюкозы от места ветвления (т. е. от альфа-1,6-связи). Затем вступает в действие система отщепления боковых цепей гликогена. Первый фермент этой системы — 4-альфа-D-глюканотрансфераза — отщепляет 3 из 4 остатков глюкозы и переносит их на свободный конец другой боковой цепи. Второй фермент —амило-1,6-глюкозидаза —отщепляет от главной цепи четвертый остаток глюкозы. После этого главная цепь гликогена становится доступной для фосфорилазы. В реакции, катализируемой амило-1,6-глюкозидазой, образуется глюкоза. У здоровых людей при голодании до 8% гликогена печени расщепляется амило-1,6-глюкозидазой до глюкозы, а 92% гликогена расщепляется фосфорилазой до глюкозо-1-фосфата. Под действиемфосфоглюкомутазыглюкозо-1-фосфат превращается в глюкозо-6-фосфат, при гидролизе которого в печени образуется глюкоза, поступающая в кровь. Таким образом, основное количество глюкозы при голодании образуется в печени из глюкозо-6-фосфата.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: