Глюкоза запасается в клетках в форме гликогена.

 

Гликоген – большая ветвистая молекула с молекулярной массой 10⁶-10⁷ Дальтон. Линейные участки молекулы гликогена связаны α (1→ 4) связью, точки ветвления представлены α (1→ 6) гликозидной связью.

Синтез гликогена (гликогенез) осуществляется почти во всех клетках, но депо гликогена – печень, запасающая его в количестве, составляющем до 10 % массы органа. При углеводном голодании распад гликогена осуществляется очень быстро, образующаяся при этом глюкоза поступает в кровоток и используется для нужд нервной и других тканей организма. В мышцах содержится до 1% гликогена, но этот гликоген расходуется исключительно для работы самой мышечной ткани. В отличие от гликогена печени, гликоген мышц достаточно стабилен.

Синтез гликогена (Рис.8) начинается с фосфорилирования глюкозы гексокиназой либо глюкокиназой (эта реакция описана ниже»). Далее глюкозо-6-фосфат под действием фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-1-фосфат. Глюкозо-1-фосфат реагирует с УТФ, в результате чего образуется активная форма глюкозы – УДФ-глюкоза. Реакция катализируется ферментом УДФ-глюкозо-пирофосфорилазой. Наконец, УДФ-глюкоза присоединяется к молекуле «затравочного гликогена» с помощью гликогенсинтазы. «Затравочным гликогеном» называется остаток внутриклеточного гликогена, связанного с белковой цепью, который не исчезает даже при длительном голодании.

Рис.8. Синтез гликогена

Гликогенсинтаза образует α (1→ 4) гликозидные связи, присоединяя 7 остатков глюкозы к ветви «затравочного гликогена», содержащей 4 остатка глюкозы (рис).

α (1→ 4) гликозидная связь

Рис.9. Функция гликогенсинтазы

 

Так как молекула гликогена является ветвистой, то в реакция синтеза гликогена участвует фермент ветвления – амило-(1, 4→ 1, 6)-трансглюкозидаза: фермент образует (1→ 6) гликозидную связь, перенося 7 остатков глюкозы с одной из длинных боковых цепей гликогена и формирует новую ветвь (рис. 6.5).

 

Рис.10. Функционирование фермента ветвления.

 

Ветвление повышает гидрофильность молекулы гликогена, при этом в нём увеличивается также количество нередуцируемых концевых остатков – мест действия гликогенсинтазы и фосфорилазы, иными словами, ветвление увеличивает скорость синтеза и распада гликогена.

В регуляции синтеза гликогена ключевую роль играет гликогенсинтаза. Фермент находится в клетке в неактивном, фосфорилированном, состоянии и называется гликогенсинтаза D (от анг. dependent - зависимый), т.е. активность его зависит от глюкозо-6-фосфата (аллостерический активатор) и гормона инсулина. Инсулин непосредственно активирует фермент фосфатазу, который и превращает гликогенсинтазу D в активную форму – гликогенсинтазу I (от англ.independent - независимый) – рис.11.

Рис.11.. Активирование гликогенсинтазы.

Гликогенолиз – процесс распада углеводов.

 

Пусковым механизмом гликогенолиза является начинающаяся гипогликемия. Голодание в течение суток приводит практически к полному исчерпанию запасов гликогена в печени; очень быстро гликоген расходуется при интенсивной физической нагрузке и стрессовых ситуациях.

Распад гликогена осуществляется 2 путями: 1/ гидролитически с участием α -амилазы и 2/ фосфоролитически с участием гликогенфосфорилазы. Основным в клетках является 2-й путь.

Гликогенфосфорилаза при участии фосфорной кислоты последовательно расщепляет линейные α (1→ 4) гликозидные связи с освобождением глюкозо-1-фосфата:

Гликогенфосфорилаза

(ГЛИКОГЕН)n (ГЛИКОГЕН)n-1 + глюкозо-1-фосфат

Н₃РО₄

 

Места ветвления разъединяет «деветвящий фермент» - амило-(1→ 6)-гликозидаза – рис. 12.

 

Рис.12. Функционирование деветвящего фермента.

 

Вначале этот фермент переносит 3 остатка глюкозы на другую ветвь гликогена (трансферазная активность фермента), затем он гидролизует α (1→ 6)гликозидную связь и освобождает молекулу глюкозы у точки ветвления (глюкозидазная активность фермента).

Затем, после действия этого фермента, включается вновь гликогенфосфорилаза. Отщепившийся под влиянием гликогенфосфорилазы глюкозо-1-фосфат превращается в глюкозо-6-фосфат (фермент – фосфоглюкомутаза):

 

Фосфоглюкомутаза

Глюкозо-1-фосфат Глюкозо-6-фосфат

В мышцах, в отличие от печени, глюкозо-6-фосфат не превращается в свободную глюкозу, так как в миоцитах отсутствует фермент глюкозо-6-фосфатаза. В печени (а также в почках) под действием этого фермента образуется глюкоза:

Фосфатаза глюкозо-6-фосфата

Глюкозо-6-фосфат Глюкоза + Н₃РО₄

 

Только свободная глюкоза, в отличие от глюкозо-6-фосфата, способна проходить через плазматическую мембрану клеток в межклеточное пространство. Таким образом, печень является органом, поддерживающим нормальный уровень глюкозы в крови. В этом заключается её огромная роль в поддержании жизнедеятельности организма.

Главным регулируемым ферментом гликогенолиза является гликогенфосфорилаза. Фосфорилаза может находиться либо в неактивном, дефосфорилированном, состоянии – фосфорилаза b, либо в активном, фосфорилированном, состоянии – фосфорилаза a. Неактивная форма фермента, состоящая из 2-х субъединиц, превращается в активную, состоящую из 4-х субъединиц, с помощью киназы фосфорилазы b.

киназа фосфорилазы b

2 фосфорилаза b + 4 АТФ фосфорилаза a + 4 АДФ

фосфатаза

Киназа фосфорилазы b может также находится в активной и неактивной формах. Превращение неактивной киназы в активную осуществляется цАМФ-зависимым ферментом протеинкиназой:

Протеинкиназа

Неактивная Активная

киназа фосфорилазы b киназа фосфорилазы b

 

Содержание цАМФ в гепатоцитах подчиняется гормональному контролю, в котором принимают участие инсулин, адреналин и глюкагон (рис 13).

Рис.13 Аденилатциклазный механизм.

Адреналин и глюкагон, активируя аденилатциклазу, способствуют образованию цАМФ, который запускает «каскадный механизм» фосфорилирования ферментов распада и синтеза гликогена. В результате фосфорилирования образуется фосфорилированная, т.е. активная, гликогенфосфорилаза и фосфорилированная, т.е. неактивная гликогенсинтаза. В этих условиях будет осуществляться распад гликогена.

Напротив, под действием инсулина, включающего механизм де фосфорилирования ключевых ферментов, появятся де фосфорилированная, т.е. не активная гликогенфосфорилаза, и де фосфорилированная, т.е. активная, гликогенсинтаза. В этих условиях будет происходить синтез гликогена.

Активность обоих обоих ключевых ферментов синтеза и распада гликогена в печени регулируется также Са⁺⁺ – выход кальция из внутриклеточных депо в цитозоль клетки контролируется инозитолтрифосфатом (ИТФ), который освобождается фосфолипазой С при распаде входящего в состав мембраны фосфатидилинозитол пирофосфата (ФИФФ).

Заключение. Т.о. глюкоза, поступившая в клетки с помощью транспортных систем приобретает заряд (-2) и начинается дальнейшее окисление эфира- глюкозо-6 фосфата.

Метаболизм глюкозо-6 фосфата включает следующие направления:

1. Дихотомический путь протекает как в анаэробных (гликолиз), так и аэробных условиях (в этом пути «туловище» глюкозы расщепляется пополам – дихотомия);

2. Апотомическом пути (apex - верхушка). Этот путь называется также пентозофосфатным.

3. Синтез гликогена как резервного материала клеток

4. Окисление глюкозы и последующее отщепление 6-го углеродного атома глюкозы – глюкуроновый путь, с последующим образованием аминосахаров- глюкозаминогликанов( ГАГ).

доц.кафедры
Дата

 

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Учреждение образования

«Гомельский государственный медицинский университет»

Кафедра биологической химии

Обсуждено на заседании кафедры (МК или ЦУНМС)____________________

Протокол № _______

 

 

ЛЕКЦИЯ

 

По биологической химии

 

для студентов 2-го курса лечебного факультета

Тема: Углеводы 2. Тканевой обмен углеводов

Время 90 мин

 

 

Учебная цель:

Сформировать представления о путях и механизмах обмена глюкозы в организме

 

ЛИТЕРАТУРА

1.Биохимия человека:, Р.Марри, Д.Греннер, П.Мейес, В.Родуэлл.- М.книга, 2004.- т.1.- с. 172-177., 181-188., 191-194.

2.Основы биохимии: А.Уайт, Ф.Хендлер, Э.Смит, Р.Хилл, И.Леман.-М. книга,

1981, т. 2,.с.612-642.

3.Наглядная биохимия: Кольман., Рем К.-Г-М.книга 2004г., -с. 138-140., 148-152.

4. Биохимические основы...под. ред. член- корр. РАН Е.С. Северина. М.Медицина, 2000.-с.98-111.

 

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

1.Мультимедийная презентация

 

РАСЧЕТ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ

 

№п/п	Перечень учебных вопросов	Количество выделяемого времени в минутах
1.	Анаэробное расщепление углеводов.Гликолиз	30 мин
2.	Спиртовое брожение.Метаболизм этанола	30 мин
3.	Аэробный гликолиз ПВК ДГ комплекс. Эффект Пастера	30 мин

 

Всего 90 минут

 

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II. По форме и характеру роста (экспансивный, инфильтрирующий).
2. Введение. Глюкоза является главным клеточным « топливом» при анаэробном получении энергии. Наиболее важную роль при сбраживании глюкозы играют два пути: молочнокислое и спиртовое брожение.
3. Жизнь в ее минимальной форме
4. И форме графитовых включений
5. Контракт – разновидность срочного ТД, заключаемого в письменной форме на определенный в нем срок, содержащий особенности по сравнению с общими нормами законодательства о труде.
6. Мейоз – непрямое деление, состоит из двух последующих делений; происходит в половых клетках.
7. Новые подходы к пониманию сущности и структуры современного административного права (дискуссия о реформе административного права и его системе).
8. От матрицы к чтению, или Красная жара в милицейской форме
9. Перевод инфинитива в форме Indefinite
10. ПЛОДЫ ТВОРЧЕСКОГО ВДОХНОВЕНИЯ В ФОРМЕ ВЫВОДОВ ИЗ РАЗМЫШЛЕНИЙ
11. По форме государственного устройства Россия к началу XIX в. была