Glykogénová výmenná biochémia

Glykogén je hlavným rezervným polysacharidom v živočíšnych tkanivách. Ide o rozvetvený glukózový homopolymér, v ktorom sú glukózové zvyšky spojené v lineárnych oblastiach s a-1,4-glykozidickými väzbami a v odbočných bodoch - a-1,6-glykozidickými väzbami. Tieto väzby sa tvoria s približne každým desiatym glukózovým zvyškom, to znamená, že rozvetvené body v glykogéne sa vyskytujú približne každých desať glukózových zvyškov. Takže je stromová štruktúra s molekulovou hmotnosťou 105 - 108 a vyššou. Pri polymerizácii glukózy sa znižuje rozpustnosť vytvorenej molekuly glykogénu, a teda aj jej účinok na osmotický tlak v bunke. Táto okolnosť vysvetľuje, prečo sa glykogén ukladá v bunke a nie je to voľná glukóza.

Po jedle bohatom na sacharidy môže byť zásoba glykogénu v pečeni asi 5% jeho hmotnosti. Približne 1% glykogénu sa ukladá do svalov, avšak hmotnosť svalového tkaniva je oveľa väčšia, a preto celkové množstvo glykogénu v svaloch je približne 2-krát vyššie ako v pečeni. Glykogén sa môže syntetizovať v mnohých bunkách, napríklad v neurónoch, makrofágoch, adipocytoch, ale jeho obsah v týchto tkanivách je nevýznamný. Telo môže obsahovať až 400 g glykogénu. Rozpad pečeňového glykogénu slúži predovšetkým na udržanie hladiny glukózy v krvi počas post-adsorpčnej periódy. Preto obsah glykogénu v pečeni slúži predovšetkým na udržanie hladiny glukózy v krvi v post adsorpčnej dobe. Preto sa obsah glykogénu v pečeni mení v závislosti od stravy. Svalový glykogén slúži ako rezerva glukózy - zdroj energie pre sťahovanie svalov. Svalový glykogén sa nepoužíva na udržanie hladín glukózy v krvi.

Syntéza glykogénu (glykogenéza)

Glykogén sa syntetizuje počas obdobia trávenia (1-2 hodiny po požití potravy sacharidov). Syntéza glykogénu z glukózy, podobne ako akýkoľvek anabolický proces, je endergénna, t.j. vyžaduje energiu.

Syntéza glykogénu zahŕňa 4 fázy:

1. Fosforylácia glukózy na glukózo-6-fosfát za účasti hexokinázy alebo glukokinázy.

2. Aktivácia prvého atómu uhlíka za tvorby aktívnej formy - UDP - glukózy.

3. Tvorba a-1,4-glykozidických väzieb. V prítomnosti priméru glykogénu (molekula obsahujúcej aspoň 4 zvyšky glukózy) glykogén-syntetázový enzým viaže glukózové zvyšky z UDP-glukózy na atóm C4 koncového glukózového zvyšku v glykogéne, čím vzniká a-1,4-glykozidická väzba.

4. Tvorba a-l, 6-glykozidických väzieb (rozvetvené body molekuly). Ich tvorba sa uskutočňuje pomocou amylózy-1,4 → 1,6-transglukozidázy (rozvetveného alebo rozvetveného enzýmu). Ak dĺžka lineárneho reťazca obsahuje aspoň 11 zvyškov glukózy, tento enzým prenáša fragment (1 → 4) reťazca s minimálnym množstvom 6 zvyškov glukózy do susedného reťazca alebo niekoľkých sekcií glukózy ďalej, čím vzniká a-l, 6-glykozidická väzba. Preto sa vytvorí bod vetvy. Vetvy rastú postupným pridaním (1-4) -glukozylových jednotiek a ďalšími vetvami.

Glykogénna syntáza je regulačný enzým, ktorý existuje v dvoch formách:

1. - defosforylovaný, aktívny (forma a);

2. - fosforylované, neaktívne (forma b).

Aktívna forma je vytvorená z neaktívneho pôsobenia fosfatázovej glykogénsyntázy počas defosforylácie. Transformácia aktívnej formy na neaktívnu prebieha za účasti proteínkinázy fosforyláciou na úkor ATP.

Obr. 18.-1. Regulácia aktivity glykogénsyntázy.

Rozpad glykogénu sa môže uskutočniť dvoma spôsobmi.

1. Hydrolytické - s účasťou amylázy s tvorbou dextrínov a dokonca aj voľné glukózy.

2. Fosforolytikum - pôsobením fosforylázy a tvorbou glukóza-1-fosfátu. Toto je hlavný spôsob rozkladu glykogénu.

Fosforyláza je komplexný regulačný enzým, ktorý existuje v dvoch formách - aktívny a neaktívny. Aktívna forma (fosforyláza a) je tetramér, v ktorom je každá podjednotka pripojená k ortofosfátovému zvyšku cez hydroxylovú skupinu serínu. Pod pôsobením fosfatázovej fosforylázy, defosforylácie, štiepením 4 molekúl kyseliny fosforečnej a fosforylázou A dochádza v inaktívnej forme, fosforyláza b, rozkladajúca sa na dve dimérne molekuly. Fosforyláza b je aktivovaná fosforyláciou serínových zvyškov ATP pôsobením enzýmu fosforyláza kinázy. Na druhej strane tento enzým existuje aj v dvoch formách. Aktívna fosforyláza kináza je fosforylovaný enzým, ktorý sa pôsobením fosfatázy prevedie na inaktívnu formu. Aktivácia fosforyláza kinázy sa uskutočňuje fosforyláciou ATP v prítomnosti Mg2 + iónov proteínkinázou.

Regulácia syntézy a rozkladu glykogénu má kaskádovú povahu a nastáva chemickou modifikáciou enzýmov.

Od syntézy a rozpadu prietoku glykogénu pozdĺž rôznych metabolických ciest je možné tieto procesy regulovať recipročne. Účinok hormónov na syntézu a rozklad glykogénu sa uskutočňuje zmenou v opačnom smere aktivity dvoch kľúčových enzýmov: glykogénsyntázy a glykogénfosforylázy prostredníctvom ich fosforylácie a defosforylácie. Inzulín stimuluje syntézu glykogénu a inhibuje rozpad, adrenalín a glukagón majú opačný účinok.

Poruchy metabolizmu glykogénu

Glykogénne ochorenia - skupina dedičných ochorení založená na znížení alebo nedostatku aktivity enzýmov katalyzujúcich reakciu syntézy alebo rozkladu glykogénu. Tieto poruchy zahŕňajú glykogenózu a aglykogenózu.

Glykogenézy - choroby spôsobené defektom enzýmov, ktoré sa podieľajú na rozklade glykogénu. Vykazujú sa buď nezvyčajnou štruktúrou glykogénu, alebo nadmernou akumuláciou v pečeni, svaloch a iných orgánoch. V súčasnosti sa navrhované rozdelenie glykogenózy na 2 skupiny: pečeň a svalstvo.

Hepatálne formy glykogenózy sa prejavujú v narušení používania glykogénu na udržanie hladiny glukózy v krvi. Bežným príznakom týchto foriem je hypoglykémia v období po absorpcii. Táto skupina zahŕňa glykogenézy typu I, III, IV, YI, IX a X podľa Coreyho číslovania.

Svalové formy glykogenózy sú charakterizované poruchami v zásobovaní energiou kostrových svalov. Tieto ochorenia sa prejavujú počas fyzickej námahy a sú sprevádzané bolesťou a kŕčmi vo svaloch, slabosťou a únavou. Patria sem glykogenézy typov Y a YII.

Glykogenóza (glykogenóza O podľa klasifikácie) je ochorenie vyplývajúce z defektu glykogénsyntázy. V pečeni a iných tkanivách je veľmi nízky obsah glykogénu. Toto sa prejavuje výraznou hypoglykémiou v období po absorpcii. Charakteristickým príznakom sú záchvaty, najmä ráno. Choroba je kompatibilná so životom, ale choré deti potrebujú časté kŕmenie.

Výmena glykogénu

Mnoho tkanív syntetizuje glykogén ako rezervnú formu glukózy. Syntéza a rozklad glykogénu poskytuje konštantnú koncentráciu glukózy v krvi. Syntéza glykogénu sa vyskytuje v pokoji a sýte, keďže akýkoľvek anabolický proces vyžaduje energiu. Glykogén sa ukladá hlavne v pečeni a svaloch. Glukóza vstupujúca do bunky sa fosforyluje účinkom hexokinázy ATP a vzniká glukóza-6-fosfát, ktorý sa počas reverzibilnej reakcie fosfoglukomatázou prevedie na glukózo-1-fosfát. Potom s účasťou UTP sa glukóza-1-fosfát premení na UDP-glukózu. Táto molekula sa používa ako darca glukózových zvyškov pri syntéze glykogénu.

Keďže glykogén v bunke nie je nikdy úplne rozdelený, syntéza glykogénu sa uskutočňuje predĺžením už existujúcej molekuly polysacharidu nazývanej "semeno". Zvyšky glukózy z UDP-glukózovej a-1,4-glykozidickej väzby s účasťou enzýmu glykogénsyntázy sa postupne pridávajú k "priméru". Rozvetvená štruktúra glykogénu sa tvorí za účasti "rozvetvenia enzýmov" (obrázok 4).

Regulačné enzýmy pri syntéze glykogénu sú glykogénsyntáza a hexokináza. Syntéza glykogénu sa zvyšuje pod vplyvom inzulínu a inhibuje glukagón, katecholamíny, glukokortikosteroidy.

Obrázok 4. Výmena pečene glykogénu

Rozklad glykogénu sa uskutočňuje postupným štiepením glukózových zvyškov vo forme glukózo-1-fosfátu. Glykozidická väzba sa štiepi prídavkom anorganického fosfátu, preto sa proces nazýva fosforolýza a enzým sa nazýva fosforyláza. Výsledný glukózo-1-fosfát sa potom izomerizuje fosfoglukomutázou na glukózo-6-fosfát. V pečeni (ale nie vo svaloch) môže glukóza-6-fosfát hydrolyzovať za vzniku glukózy, ktorá sa uvoľňuje do krvi. Glukóza-6-fosfatáza katalyzuje túto reakciu. Svalový glykogén sa nepoužíva na udržanie hladiny glukózy v krvi, pretože vo svaloch nie je prítomný žiadny enzým glukózo-6-fosfatázy a voľná glukóza nie je tam možná a glukóza-6-fosfát nemôže preniknúť cez bunkovú membránu. Preto pečeň uchováva glukózu vo forme glykogénu, nie tak pre svoje vlastné potreby, ako na udržanie konštantnej koncentrácie glukózy v krvi. Funkciou svalového glykogénu je uvoľňovanie glukóza-6-fosfátu spotrebovaného v samotnom svale na oxidáciu a využitie energie.

Regulačné enzýmy rozkladu glykogénu sú fosforyláza a glukóza-6-fosfatáza. Proces rozpadu sa zvyšuje pomocou katecholamínov, glukagónu, glukokortikosteroidov; inhibuje inzulín.

Kapitola 18. Výmena glykogénu

Kapitola 18. Výmena glykogénu

Glykogén je hlavným rezervným polysacharidom v živočíšnych tkanivách. Ide o rozvetvený glukózový homopolymér, v ktorom sú zvyšky glukózy spojené v lineárnych oblastiach a-l, 4-glykozidických väzieb av rozvetvených bodoch a-l, 6-glykozidických väzieb. Tieto väzby sa tvoria s približne každým desiatym glukózovým zvyškom, to znamená, že rozvetvené body v glykogéne sa vyskytujú približne každých desať glukózových zvyškov. Takže je stromová štruktúra s molekulovou hmotnosťou 105 - 108 a vyššou. Pri polymerizácii glukózy sa znižuje rozpustnosť vytvorenej molekuly glykogénu, a teda aj jej účinok na osmotický tlak v bunke. Táto okolnosť vysvetľuje, prečo sa glykogén ukladá v bunke a nie je to voľná glukóza.

Po jedle bohatom na sacharidy môže byť zásoba glykogénu v pečeni asi 5% jeho hmotnosti. Približne 1% glykogénu sa ukladá do svalov, avšak hmotnosť svalového tkaniva je oveľa väčšia, a preto celkové množstvo glykogénu v svaloch je približne 2-krát vyššie ako v pečeni. Glykogén sa môže syntetizovať v mnohých bunkách, napríklad v neurónoch, makrofágoch, adipocytoch, ale jeho obsah v týchto tkanivách je nevýznamný. Telo môže obsahovať až 400 g glykogénu. Rozpad pečeňového glykogénu slúži predovšetkým na udržanie hladiny glukózy v krvi počas post-adsorpčnej periódy. Preto obsah glykogénu v pečeni slúži predovšetkým na udržanie hladiny glukózy v krvi v post adsorpčnej dobe. Preto sa obsah glykogénu v pečeni mení v závislosti od stravy. Svalový glykogén slúži ako rezerva glukózy - zdroj energie pre sťahovanie svalov. Svalový glykogén sa nepoužíva na udržanie hladín glukózy v krvi.

Syntéza glykogénu (glykogenéza)

Glykogén sa syntetizuje počas obdobia trávenia (1-2 hodiny po požití potravy sacharidov). Syntéza glykogénu z glukózy, podobne ako akýkoľvek anabolický proces, je endergénna, t.j. vyžaduje energiu.

Syntéza glykogénu zahŕňa 4 fázy:

1. Fosforylácia glukózy na glukózo-6-fosfát za účasti hexokinázy alebo glukokinázy.

2. Aktivácia prvého atómu uhlíka za tvorby aktívnej formy - UDP - glukózy.

3. Tvorba a-1,4-glykozidických väzieb. V prítomnosti priméru glykogénu (molekula obsahujúcej aspoň 4 zvyšky glukózy) glykogén-syntetázový enzým pripája glukózové zvyšky z UDP-glukózy na atóm C4 koncového glukózového zvyšku v glykogéne, čím vzniká a-l, 4-glykozidická väzba.

4. Tvorba a-l, 6-glykozidických väzieb (rozvetvené body molekuly). Je ich tvorba amylóza-1,4? 1,6-transglukozidázu (rozvetvený alebo vetvený enzým). Keď dĺžka lineárneho reťazca obsahuje najmenej 11 zvyškov glukózy, tento enzým prenáša fragment (1 - 4) reťazca s minimálnym množstvom 6 glukózových zvyškov na susedný reťazec alebo niekoľko glukózových miest, ďalej tvoria a-l, 6-glykozidovú väzbu. Preto sa vytvorí bod vetvy. Vetvy rastú postupným pridaním (1-4) -glukozylových jednotiek a ďalšími vetvami.

Glykogénna syntáza je regulačný enzým, ktorý existuje v dvoch formách:

1. - defosforylovaný, aktívny (forma a);

2. - fosforylované, neaktívne (forma b).

Aktívna forma je vytvorená z neaktívneho pôsobenia fosfatázovej glykogénsyntázy počas defosforylácie. Transformácia aktívnej formy na neaktívnu prebieha za účasti proteínkinázy fosforyláciou na úkor ATP.

Obr. 18.-1. Regulácia aktivity glykogénsyntázy.

Rozpad glykogénu sa môže uskutočniť dvoma spôsobmi.

1. Hydrolytické - s účasťou amylázy s tvorbou dextrínov a dokonca aj voľné glukózy.

2. Fosforolytikum - pôsobením fosforylázy a tvorbou glukóza-1-fosfátu. Toto je hlavný spôsob rozkladu glykogénu.

Fosforyláza je komplexný regulačný enzým, ktorý existuje v dvoch formách - aktívny a neaktívny. Aktívna forma (fosforyláza a) je tetramér, v ktorom je každá podjednotka pripojená k ortofosfátovému zvyšku cez hydroxylovú skupinu serínu. Pod pôsobením fosfatázovej fosforylázy, defosforylácie, štiepením 4 molekúl kyseliny fosforečnej a fosforylázou A dochádza v inaktívnej forme, fosforyláza b, rozkladajúca sa na dve dimérne molekuly. Fosforyláza b je aktivovaná fosforyláciou serínových zvyškov ATP pôsobením enzýmu fosforyláza kinázy. Na druhej strane tento enzým existuje aj v dvoch formách. Aktívna fosforyláza kináza je fosforylovaný enzým, ktorý sa pôsobením fosfatázy prevedie na inaktívnu formu. Aktivácia fosforyláza kinázy sa uskutočňuje fosforyláciou ATP v prítomnosti Mg2 + iónov proteínkinázou.

Regulácia syntézy a rozkladu glykogénu má kaskádovú povahu a nastáva chemickou modifikáciou enzýmov.

Od syntézy a rozpadu prietoku glykogénu pozdĺž rôznych metabolických ciest je možné tieto procesy regulovať recipročne. Účinok hormónov na syntézu a rozklad glykogénu sa uskutočňuje zmenou v opačnom smere aktivity dvoch kľúčových enzýmov: glykogénsyntázy a glykogénfosforylázy prostredníctvom ich fosforylácie a defosforylácie. Inzulín stimuluje syntézu glykogénu a inhibuje rozpad, adrenalín a glukagón majú opačný účinok.

Glykogénová výmena

Glykogén je hlavným rezervným polysacharidom v živočíšnych tkanivách. Ide o rozvetvený glukózový homopolymér, v ktorom sú glukózové zvyšky spojené v lineárnych oblastiach s a-1,4-glykozidickými väzbami a v odbočných bodoch - a-1,6-glykozidickými väzbami. Tieto väzby sa tvoria s približne každým desiatym glukózovým zvyškom, to znamená, že rozvetvené body v glykogéne sa vyskytujú približne každých desať glukózových zvyškov. Takže je stromová štruktúra s molekulovou hmotnosťou 105 - 108 a vyššou. Pri polymerizácii glukózy sa znižuje rozpustnosť vytvorenej molekuly glykogénu, a teda aj jej účinok na osmotický tlak v bunke. Táto okolnosť vysvetľuje, prečo sa glykogén ukladá v bunke a nie je to voľná glukóza.

Po jedle bohatom na sacharidy môže byť zásoba glykogénu v pečeni asi 5% jeho hmotnosti. Približne 1% glykogénu sa ukladá do svalov, avšak hmotnosť svalového tkaniva je oveľa väčšia, a preto celkové množstvo glykogénu v svaloch je približne 2-krát vyššie ako v pečeni. Glykogén sa môže syntetizovať v mnohých bunkách, napríklad v neurónoch, makrofágoch, adipocytoch, ale jeho obsah v týchto tkanivách je nevýznamný. Telo môže obsahovať až 400 g glykogénu. Rozpad pečeňového glykogénu slúži predovšetkým na udržanie hladiny glukózy v krvi počas post-adsorpčnej periódy. Preto obsah glykogénu v pečeni slúži predovšetkým na udržanie hladiny glukózy v krvi v post adsorpčnej dobe. Preto sa obsah glykogénu v pečeni mení v závislosti od stravy. Svalový glykogén slúži ako rezerva glukózy - zdroj energie pre sťahovanie svalov. Svalový glykogén sa nepoužíva na udržanie hladín glukózy v krvi.

Syntéza glykogénu (glykogenéza)

Glykogén sa syntetizuje počas obdobia trávenia (1-2 hodiny po požití potravy sacharidov). Syntéza glykogénu z glukózy, podobne ako akýkoľvek anabolický proces, je endergénna, t.j. vyžaduje energiu.

Syntéza glykogénu zahŕňa 4 fázy:

1. Fosforylácia glukózy na glukózo-6-fosfát s účasťou hexokinázy alebo glukokinázy.

2. Aktivácia prvého atómu uhlíka s tvorbou aktívnej formy - UDP - glukózy.

3. Tvorba a-1,4-glykozidických väzieb. V prítomnosti "semien" glykogénu (molekula obsahujúcej aspoň 4 zvyšky glukózy) enzým glykogénsyntázy pridá zvyšky glukózy z UDP-glukózy na atóm C4 koncového glukózového zvyšku v glykogéne, čím vzniká α-1,4-glykozidická väzba.

4. Tvorba a-l, 6-glykozidických väzieb (rozvetvené body molekuly). Ich vzdelávanie sa vykonáva amylóza-1,4 → 1,6-transglukozidáza (rozvetvený alebo rozvetvený enzým). Ak dĺžka lineárneho reťazca obsahuje aspoň 11 zvyškov glukózy, tento enzým prenáša fragment (1 → 4) reťazca s minimálnym množstvom 6 zvyškov glukózy do susedného reťazca alebo niekoľkých sekcií glukózy ďalej, čím vzniká a-l, 6-glykozidická väzba. Preto sa vytvorí bod vetvy. Vetvy rastú postupným pridaním (1-4) -glukozylových jednotiek a ďalšími vetvami.

Glykogénsyntáza - regulačný enzým, ktorý existuje v dvoch formách: 1. - defosforylovaný, aktívny (forma a); 2. - fosforylované, neaktívne (forma b). Aktívna forma je vytvorená z neaktívneho pôsobenia fosfatázovej glykogénsyntázy počas defosforylácie. Transformácia aktívnej formy na neaktívnu prebieha za účasti proteínkinázy fosforyláciou na úkor ATP.

Glykogénová výmenná biochémia

Rozvetvená štruktúra glykogénu podporuje prácu enzýmov, ktoré štiepia alebo pripevňujú monoméry.

Syntéza glykogénu (glykogenéza)

Glykogén sa syntetizuje s výdajom energie počas obdobia trávenia (1-2 hodiny po požití uhľohydrátovej stravy).

Syntéza glykogénu sa uskutočňuje predĺžením už existujúcej molekuly polysacharidu, nazývanej "semeno" alebo "primer". Primér môže obsahovať glykogenínový proteín, v ktorom je oligosacharid pripojený k Tyr (z približne 8 zvyškov glukózy). Zvyšky glukózy sa prenášajú glykogénsyntázou na neredukujúci koniec oligosacharidu a viažu sa a-1,4-glykozidickými väzbami.

Keď je lineárna oblasť rozšírená na približne 11 zvyškov glukózy, vetvový enzým prenáša svoj koncový blok obsahujúci 6 až 7 zvyškov na vnútorný glukózový zvyšok tohto alebo iného reťazca za vzniku a-l, 6-glykozidickej väzby. Nový odbočný bod sa vytvorí vo vzdialenosti minimálne 4 zvyškov z akéhokoľvek už existujúceho bodu vetvy.

Rozpad glykogénu (glykogenolýza)

Rozklad glykogénu sa uskutočňuje postupným štiepením glukózy-1-f v reakcii na zvýšenie potreby glukózy v tele. Reakcia je katalyzovaná glykogénfosforylázou:

Glykogén fosforyláza pozostáva z 2 identických podjednotiek (94500 Da). Neaktívna forma je označená b, aktívna je -a. Aktivuje sa kinázovou fosforylázou b fosforyláciou každej podjednotky serínom v polohe 14.

Glykogén fosforyláza rozštiepi a-1,4-glykozidické väzby fosforolýzou, až kým zostanú 4 zvyšky glukózy až k bodu vetvenia.

Inaktivácia glykogénfosforylázy nastáva počas defosforylácie zahŕňajúcej špecifickú fosfatázu fosforylázu (fosfoproteínfosfatázu FPP).

Odstránenie vetvy sa vykonáva enzymatickým enzýmom. Má aktivity transferázy a glykozidázy. Časť transferázy (oligosacharidová transferáza) prenáša tri zvyšky glukózy zostávajúce na rozvetvenom mieste na neredukujúci koniec priľahlého reťazca a rozširuje ho o fosforylázu.

Glykozidázová časť (a-l, 6-glukozidáza) hydrolyzuje a-l, 6-glykozidovú väzbu a štiepi glukózu.

Glukóza-1-f sa izomeruje na glukózu-6-f fosfoglukomutázou.

Regulácia metabolizmu glykogénu v pečeni

Regulácia metabolizmu svalového glykogénu

Metabolizmus glykogénu je kontrolovaný hormónmi (v pečeni - inzulínom, glukagónom, adrenalínom, svalmi - inzulínom a adrenalínom), ktoré regulujú fosforyláciu / defosforyláciu dvoch kľúčových enzýmov glykogénsyntázy a glykogénfosforylázy.

Pri nedostatočnej hladine glukózy v krvi sa hormón glukagón vylučuje v extrémnych prípadoch - adrenalín. Stimulujú fosforyláciu glykogénsyntázy (inaktivuje sa) a glykogénfosforylázy (aktivuje sa). Keď hladina glukózy v krvi stúpa, inzulín sa uvoľňuje, stimuluje defosforyláciu glykogénsyntázy (aktivuje sa) a glykogénfosforylázu (inaktivuje sa). Okrem toho inzulín indukuje syntézu glukokinázy, čím urýchľuje fosforyláciu glukózy v bunke. To všetko vedie k tomu, že inzulín stimuluje syntézu glykogénu a adrenalín a glukagón stimulujú jeho rozpad.

V pečeni dochádza k alosterickej regulácii glykogénfosforylázy: je inhibovaná ATP a glukóza-6f a aktivuje AMP.

Poruchy metabolizmu glykogénu

Glykogénne choroby sú skupinou dedičných porúch založených na redukcii alebo nedostatočnej aktivite enzýmov katalyzujúcich reakciu syntézy alebo rozkladu glykogénu alebo dysreguláciu týchto enzýmov.

Glykogenóza je ochorenie spôsobené defektom enzýmov, ktoré sa podieľajú na rozklade glykogénu. Vyjadrujú sa buď nezvyčajnou štruktúrou glykogénu alebo nadmernou akumuláciou v pečeni, srdci alebo kostrových svaloch, obličkách, pľúcach a iných orgánoch.

V súčasnosti sú glykogenézy rozdelené na dve skupiny: pečeňové a svalové.

Hepatálne formy glykogenózy vedú k porušeniu používania glykogénu na udržanie hladiny glukózy v krvi. Preto je bežným príznakom týchto foriem hypoglykémia v období po absorpcii.

Girkeho choroba (typ I) sa najčastejšie zaznamenáva. Dôvodom je dedičný defekt glukóza-6-fosfatázy, čo je enzým, ktorý zaisťuje uvoľnenie glukózy do krvného obehu po uvoľnení pečeňových a obličkových buniek z glykogénu. Bunky pečene a komplikované tubulárne obličky sú naplnené glykogénom, pečeň a slezina sú zväčšené, u pacientov s opuchnutou tvárou - "tvárou čínskej bábiky". Ochorenie sa prejavuje hypoglykémiou, hypertriacylglycerolom, hyperurikémiou, acidózou.

1). V hepatocytoch: ↑ glukóza-6-f → ↑ PVC, ↑ laktát (acidóza), ↑ ribóza-5-f. ↑ ribóza-5-f → ↑ puríny → ↑ kyselina močová

2). V krvi: ↓ glukóza → ↓ inzulín / glukagón →: a) ↑ lipolýza tukových tkanív → ↑ FA v krvi.

b). ↓ LPL tukové tkanivo → ↑ TAG v krvi.

Liečba - glukózová strava, časté kŕmenie.

Coryho choroba (typ III) je bežná, 1/4 všetkých hepatálnych glykogenóz. Rozvetvený glykogén sa hromadí, pretože defektný enzým je defektný. Glykogenolýza je možná, ale v nevýznamnom objeme. Nie sú pozorované laktátová acidóza a hyperurikémia. Ochorenie má miernejší priebeh ako Girkeho choroba.

Svalové formy glykogenózy sú charakterizované narušením dodávok energie kostrových svalov. Tieto ochorenia sa prejavujú počas fyzickej námahy a sú sprevádzané bolesťou a kŕčmi vo svaloch, slabosťou a únavou.

MacArdleova choroba (typ V) je autozomálna recesívna patológia, aktivita glykogénfosforylázy chýba v kostrových svaloch. Akumulácia abnormálnej štruktúry glykogénu vo svaloch.

Glykogenóza (klasifikácia glykogenózy 0) je ochorenie vyplývajúce z defektu glykogénsyntázy. V pečeni a iných tkanivách pacientov sa pozoruje veľmi nízky obsah glykogénu. Toto sa prejavuje výraznou hypoglykémiou v období po absorpcii. Charakteristickým príznakom sú kŕče, ktoré sa prejavujú najmä ráno. Choroba je kompatibilná so životom, ale choré deti potrebujú časté kŕmenie.

Glykogén je ľahko použiteľná zásoba energie.

Mobilizácia glykogénu (glykogenolýza)

Rezervy glykogénu sa používajú odlišne v závislosti od funkčných vlastností bunky.

Hepatálny glykogén sa rozkladá znížením koncentrácie glukózy v krvi, najmä medzi jedlami. Po 12 až 18 hodinách pôstu sú zásoby glykogénu v pečeni úplne vyčerpané.

Vo svaloch množstvo glykogénu zvyčajne klesá iba počas fyzickej námahy - predĺženej a / alebo intenzívnej. Glykogén sa tu používa na zabezpečenie fungovania myocytov glukózou. Svaly, ako aj iné orgány, používajú glykogén iba pre svoje vlastné potreby.

Mobilizácia (rozklad) glykogénu alebo glykogenolýzy sa aktivuje, keď je nedostatok voľnej glukózy v bunke, a teda v krvi (pôst, svalová práca). Zároveň hladina glukózy v krvi "účelovo" podporuje len pečeň, v ktorej je glukóza-6-fosfatáza, ktorá hydrolyzuje fosfátový éter glukózy. Voľná ​​glukóza vytvorená v hepatocyte sa uvoľňuje cez plazmatickú membránu do krvi.

Tri glykémie sa priamo podieľajú na glykogenolýze:

1. Fosforylázový glykogén (koenzým pyridoxalfosfát) - rozštiepi α-1,4-glykozidické väzby s tvorbou glukóza-1-fosfátu. Enzým funguje, až kým zostanú 4 zvyšky glukózy až do bodu vetvenia (a1,6-bond).

Úloha fosforylázy pri mobilizácii glykogénu

2. α (1,4) -α (1,4) -glukantransferáza je enzým, ktorý prenáša fragment z troch zvyškov glukózy do iného reťazca s tvorbou novej a1,4-glykozidickej väzby. Zároveň zostáva na tom istom mieste jeden glukózový zvyšok a "otvorená" a1,6-glykozidová väzba.

3. Amylo-α1,6-glukozidáza ("enzým") - hydrolyzuje a1,6-glykozidovú väzbu s uvoľnením voľnej (nefosforylovanej) glukózy. Výsledkom je vytvorenie reťazca bez vetví, ktoré opäť slúži ako substrát pre fosforylázu.

Úloha enzýmov v rozklade glykogénu

Syntéza glykogénu

Glykogén sa dá syntetizovať takmer vo všetkých tkanivách, ale najväčšie zásoby glykogénu sa nachádzajú v pečeni a kostrových svaloch.

Vo svaloch množstvo glykogénu zvyčajne klesá iba počas fyzickej námahy - predĺženej a / alebo intenzívnej. Akumulácia glykogénu sa zaznamenáva v období obnovy, najmä pri užívaní potravín s vysokým obsahom sacharidov.

Pečeňový glykogén sa rozkladá znížením koncentrácie glukózy v krvi, najmä medzi jedlami (po-adsorpčná doba). Po 12 až 18 hodinách pôstu sú zásoby glykogénu v pečeni úplne vyčerpané. Glykogén sa hromadí v pečeni až po jedle, s hyperglykémiou. Je to spôsobené zvláštnosťami pečeňovej kinokázy (glukokinázy), ktorá má nízku afinitu k glukóze a môže pracovať len pri vysokých koncentráciách.

Pri normálnych koncentráciách glukózy v krvi nie je jeho zachytenie pečeňou vykonané.

Nasledujúce enzýmy priamo syntetizujú glykogén:

1. fosfoglukomutáza - konvertuje glukózu-6-fosfát na glukózo-1-fosfát;

2. Glukóza-1-fosfát-uridyltransferáza - enzým, ktorý vykonáva kľúčovú syntézu. Nevratnosť tejto reakcie je poskytnutá hydrolýzou výsledného difosfátu;

Reakcie syntézy UDP-glukózy

3. Glykogénsyntáza - tvorí α1,4-glykozidické väzby a rozširuje glykogénový reťazec, pripojením aktivovanej C 1 UDF-glukózy na C4 koncový glykogénový zvyšok;

Reakčná chémia syntézy glykogénu

4. Amylo-a1,4-a1,6-glykozyltransferáza, enzým "rozvetvujúci glykogén" - prenáša fragment s minimálnou dĺžkou 6 zvyškov glukózy do susedného reťazca s tvorbou a1,6-glykozidickej väzby.

Biochémia, metabolizmus uhľohydrátov: koncept a význam

klasifikácia

V závislosti od štruktúry existuje niekoľko skupín sacharidov.

Monosacharidy sú malé molekuly, ktoré sa nerozkladajú v zažívacom trakte. Ide o glukózu, fruktózu, galaktózu.

Disacharidy sú malé molekuly sacharidov, ktoré sa rozkladajú na dva monosacharidy v zažívacom trakte. Napríklad laktóza - pre glukózu a galaktózu, sacharózu - pre glukózu a fruktózu.

Polysacharidy sú veľké molekuly pozostávajúce zo stoviek tisícok monosacharidových zvyškov (najmä glukózy) navzájom prepojených. Tento škrob, glykogénové mäso.

Sacharidy a diéty

Čas štiepenia polysacharidov v zažívacom trakte je rôzny v závislosti od ich schopnosti rozpúšťať sa vo vode. Niektoré polysacharidy sa rýchlo rozpadajú v črevách. Potom sa glukóza produkovaná ich rozpadom rýchlo dostáva do krvi. Takéto polysacharidy sa nazývajú "rýchle". Iné sa rozpúšťajú vo vodnom prostredí čriev, preto sa rozkladajú pomalšie a glukóza vstupuje do krvi pomalšie. Takéto polysacharidy sa nazývajú "pomalé". Niektoré z týchto prvkov sa vôbec nerozkladajú v čreve. Oni sa nazývajú nerozpustné vlákniny.

Zvyčajne pod názvom "pomalé alebo rýchle sacharidy" nehovoríme o samotných polysacharidoch, ale o výrobkoch, ktoré ich obsahujú vo veľkom množstve.

Zoznam uhľovodíkov - rýchly a pomalý, je uvedený v tabuľke.

Pri výbere potravín na výživu sa výživu vždy opiera o zoznam rýchlych a pomalých sacharidov. Rýchla kombinácia tukov v jednom výrobku alebo príjmu potravy vedie k ukladaniu tukov. Prečo? Rýchle zvýšenie hladiny glukózy v krvi stimuluje produkciu inzulínu, ktorý zabezpečuje dodávanie glukózy v tele, vrátane spôsobu tvorby tuku. Výsledkom je, že pri konzumácii koláča, zmrzliny, smažených zemiakov sa váha získava veľmi rýchlo.

trávenie

Z hľadiska biochémie sa výmena uhľovodíkov uskutočňuje v troch etapách:

  • Trávenie začne v ústach v priebehu žuvania jedla.
  • Správny metabolizmus sacharidov.
  • Výmena výmeny vzdelávacích produktov.

Sacharidy - základ ľudskej stravy. Podľa vzorca racionálnej výživy by mala byť časť potravy 4 krát vyššia ako proteíny alebo tuky. Potreba sacharidov je individuálna, ale v priemere človek potrebuje 300-400 g denne. Z nich je asi 80% škrobu v zložení zemiakov, cestovín, obilnín a 20% - pre rýchle uhľohydráty (glukóza, fruktóza).

Metabolizmus sacharidov v tele začína aj v ústach. Tu škrob a glykogén pôsobia na polysacharidy ako sliny enzýmu amylázy. Amyláza hydrolyzuje (rozkladá) polysacharidy do veľkých fragmentov, dextríny, ktoré vstupujú do žalúdka. Neexistujú žiadne enzýmy pôsobiace na sacharidy, takže sa dextríny v žalúdku nemenia a prechádzajú ďalej pozdĺž tráviaceho traktu a dostanú sa do tenkého čreva. Tu niekoľko enzýmov pôsobí na sacharidy. Pankreatická šťava amyláza hydrolyzuje dextríny na disacharid maltózy.

Špecifické enzýmy vylučujú črevné bunky. Enzým maltáza hydrolyzuje maltózu na glukózový monosacharid, laktázu - laktózu na glukózu a galaktózu, sacharózu - sacharózu na glukózu a fruktózu. Výsledné monosacharidy sú absorbované z čreva do krvi a cez portálnu žilu do pečene.

Úloha pečene v metabolizme sacharidov

Tento orgán udržuje určitú hladinu glukózy v krvi v dôsledku reakcií syntézy a rozkladu glykogénu.

V pečeni dochádza k interkonverzným reakciám monosacharidov - fruktóza a galaktóza sa premieňajú na glukózu a glukóza sa môže premeniť na fruktózu.

V tomto orgáne dochádza k reakciám glukoneogenézy - syntéze glukózy z prekurzorov bez uhľohydrátov - aminokyselín, glycerolu, kyseliny mliečnej. Hormonový inzulín je tiež neutralizovaný enzýmom insulinázou.

Metabolizmus glukózy

Glukóza zohráva kľúčovú úlohu v biochémii metabolizmu uhľohydrátov av celkovom metabolizme organizmu, pretože je hlavným zdrojom energie.

Hladina glukózy v krvi je konštantná a je 4 - 6 mmol / l. Hlavnými zdrojmi tohto prvku v krvi sú:

  • Sacharidy potraviny.
  • Pečeňový glykogén.
  • Aminokyseliny.

Glukóza sa spotrebuje v tele pre:

  • tvorba energie
  • syntézu glykogénu v pečeni a svaloch
  • syntézy aminokyselín
  • syntéza tukov.

Prírodný zdroj energie

Glukóza je univerzálnym zdrojom energie pre všetky bunky tela. Energia je potrebná na vytvorenie vlastných molekúl, zníženie svalov, vytváranie tepla. Sekvencia reakcií konverzie glukózy vedúca k uvoľňovaniu energie sa nazýva glykolýza. Reakcie glykolýzy môžu prebiehať v prítomnosti kyslíka, potom hovoria o aeróbnej glykolýze alebo v anoxických podmienkach, potom je proces anaeróbny.

Počas anaeróbneho procesu sa jedna molekula glukózy premení na dve molekuly kyseliny mliečnej (laktát) a energia sa uvoľní. Anaeróbna glykolýza produkuje málo energie: dve molekuly ATP, látky, ktorej chemické väzby akumulujú energiu, sa získavajú z jedinej molekuly glukózy. Táto metóda získavania energie sa používa na krátkodobú prácu kostrových svalov - od 5 sekúnd do 15 minút, to znamená, kým mechanizmy na dodávanie kyslíka do svalov nemajú čas na zapnutie.

Počas aeróbnych glykolýzových reakcií sa jedna molekula glukózy konvertuje na dve molekuly kyseliny pyrohroznovej (pyruvát). Proces zohľadňovania výdavkov na energiu pri vlastných reakciách poskytuje 8 molekúl ATP. Pyruvát vstupuje do ďalších oxidačných reakcií - oxidačnej dekarboxylácie a citrátového cyklu (Krebsov cyklus, cyklus kyseliny trikarboxylovej). V dôsledku týchto transformácií sa uvoľní 30 molekúl ATP na molekulu glukózy.

Glykogénová výmena

Funkciou glykogénu je uchovávanie glukózy v bunkách živočíšneho tela. Škrob vykonáva rovnakú funkciu v rastlinných bunkách. Glykogén sa niekedy nazýva zvierací škrob. Obe látky sú polysacharidy vyrobené z opakovaných zvyškov glukózy. Molekula glykogénu je viac rozvetvená a kompaktná ako molekula škrobu.

Metabolické procesy v tele karbohydrátového glykogénu sú obzvlášť intenzívne v pečeni a kostrových svaloch.

Glykogén sa syntetizuje do 1-2 hodín po jedle, keď hladiny glukózy v krvi sú vysoké. Na vytvorenie molekuly glykogénu je potrebný primér - osivo pozostávajúce z niekoľkých zvyškov glukózy. Na konci priméru sa postupne pridávajú nové zvyšky vo forme UTP glukózy. Keď reťaz reťazca rastie s 11 až 12 zvyškami, je k nemu pripojený bočný reťazec 5-6 rovnakých fragmentov. Teraz prebiehajúci reťaz z priméru má dva konce - dva body rastu molekuly glykogénu. Táto molekula sa opakovane predlžuje a rozvetví, pokiaľ zostane vysoká koncentrácia glukózy v krvi.

Medzi jedlami sa glykogén rozpadá (glykogenolýza) a uvoľňuje glukózu.

Získaný rozkladom pečeňového glykogénu sa dostáva do krvného obehu a používa sa pre potreby celého tela. Glukóza, získaná rozpadom glykogénu v svaloch, sa vynakladá na potreby len svalov.

Tvorba glukózy z prekurzorov bez uhľohydrátov - glukoneogenéza

Telo má dostatok energie uloženej vo forme glykogénu, a to len niekoľko hodín. Po dni pôstu táto látka v pečeni nezostáva. Preto sa so sacharidovou diétou, úplným hladovaním alebo s predĺženou fyzickou prácou udržiava normálna hladina glukózy v krvi vďaka jej syntéze z prekurzorov bez sacharidov - aminokyselín, glycerol-kyselina mliečna. Všetky tieto reakcie sa vyskytujú hlavne v pečeni, ako aj v obličkách a črevnej sliznici. Preto je metabolizmus sacharidov, tukov a bielkovín úzko prepojený.

Z aminokyselín a glycerolu sa počas pôstu syntetizuje glukóza. Pri absencii potravy sa tkanivové bielkoviny rozkladajú na aminokyseliny, tuky na mastné kyseliny a glycerol.

Z kyseliny mliečnej sa glukóza syntetizuje po intenzívnej fyzickej námahe, keď sa počas anaeróbnej glykolýzy akumuluje vo veľkých množstvách v svaloch a pečeni. Zo svalov sa kyselina mliečna prenesie do pečene, z ktorej sa syntetizuje glukóza, ktorá sa vráti do pracovného svalu.

Regulácia metabolizmu uhľohydrátov

Tento proces sa vykonáva nervovým systémom, endokrinným systémom (hormóny) a na intracelulárnej úrovni. Úlohou regulácie je zabezpečiť stabilnú hladinu glukózy v krvi. Z hormónov, ktoré regulujú metabolizmus uhľohydrátov, hlavnými sú inzulín a glukagón. Vyrábajú sa v pankrease.

Hlavnou úlohou inzulínu v tele je zníženie hladiny glukózy v krvi. To sa dá dosiahnuť dvoma spôsobmi: zvýšením prenikania glukózy z krvi do buniek tela a zvýšením ich využitia v týchto bunkách.

  1. Inzulín zabezpečuje prenikanie glukózy do buniek určitých tkanív - svalov a tukov. Oni sú nazývaní inzulín-závislý. V mozgu, lymfatické tkanivo, erytrocyty, glukóza vstupuje bez účasti inzulínu.
  2. Inzulín zvyšuje používanie glukózy bunkami:
  • Aktivácia enzýmov glykolýzy (glukokináza, fosfofruktokináza, pyruvát kináza).
  • Aktivácia syntézy glykogénu (v dôsledku zvýšenej konverzie glukózy na glukózo-6-fosfát a stimulácie glykogénsyntázy).
  • Inhibícia enzýmov glukoneogenézy (pyruvát karboxyláza, glukóza-6-fosfatáza, fosfoenolpyruvát karboxykináza).
  • Zvýšenie absorpcie glukózy v pentózovom fosfátovom cykle.

Všetky ostatné hormóny, ktoré regulujú metabolizmus uhľohydrátov, sú glukagón, adrenalín, glukokortikoidy, tyroxín, rastový hormón, ACTH. Zvyšujú hladinu glukózy v krvi. Glukagón aktivuje rozklad glykogénu v pečeni a syntézu glukózy z prekurzorov neabsorbátov. Epinefrín aktivuje rozklad glykogénu v pečeni a svaloch.

Poruchy výmeny. hypoglykémie

Najčastejšími poruchami metabolizmu uhľohydrátov sú hypo- a hyperglykémia.

Hypoglykémia - stav tela spôsobený nízkou hladinou glukózy v krvi (pod 3,8 mmol / l). Dôvodom môže byť: zníženie vstupu tejto látky do krvi z čreva alebo pečene, zvýšenie jej používania tkanivami. Hypoglykémia môže viesť k:

  • Patológia pečene je porušením syntézy glykogénu alebo syntézy glukózy z prekurzorov ne-uhľohydrátov.
  • Sladenie uhľohydrátov.
  • Predĺžená fyzická aktivita.
  • Patológia obličiek - porušenie reabsorpcie glukózy z primárneho moču.
  • Poruchy trávenia - patológia rozpadu sacharidov v potravinách alebo proces absorpcie glukózy.
  • Patológie endokrinného systému - prebytok inzulínu alebo nedostatok hormónov štítnej žľazy, glukokortikoidy, rastový hormón (GH), glukagón, katecholamíny.

Extrémnym prejavom hypoglykémie je hypoglykemická kóma, ktorá sa najčastejšie vyskytuje u pacientov s diabetes mellitus 1. typu s predávkovaním inzulínom. Nízka hladina glukózy v krvi vedie k hladovaniu kyslíka a energií mozgu, čo spôsobuje charakteristické príznaky. Rozlišuje extrémne rýchly vývoj - ak neprijmete potrebné kroky počas niekoľkých minút, človek stratí vedomie a môže zomrieť. Pacienti s cukrovkou môžu zvyčajne rozpoznať príznaky poklesu hladiny glukózy v krvi a vedia, čo má robiť - piť pohár sladkej šťavy alebo jesť sladkú bunku.

hyperglykémia

Hyperglykémia je ďalším typom poruchy metabolizmu uhľohydrátov - stavov spôsobený pretrvávajúcou vysokou hladinou glukózy v krvi (nad 10 mmol / l). Dôvody môžu byť:

  • patológia endokrinného systému. Najbežnejšou príčinou hyperglykémie je cukrovka. Existuje diabetes mellitus typu I a II. V prvom prípade je príčinou ochorenia nedostatok inzulínu spôsobený poškodením pankreatických buniek, ktoré sekretujú tento hormón. Zranenie žľazy má najčastejšie autoimunitnú povahu. Diabetes mellitus typu II sa vyvinie počas normálnej produkcie inzulínu a preto sa nazýva inzulín-nezávislý; ale inzulín nevykonáva svoju funkciu - nevedie glukózu do buniek svalov a tukových tkanív.
  • neurózy, zdôrazňujú aktiváciu produkcie hormónov - adrenalín, glukokortikoidy, štítna žľaza, ktoré zvyšujú rozklad glykogénu a syntézu glukózy z prekurzorov neabsorbátov v pečeni, inhibujú syntézu glykogénu;
  • ochorenie pečene;
  • prejedanie.

V biochémii je výmena uhľovodíkov jednou z najzaujímavejších a najrozsiahlejších tém pre štúdium a výskum.

Syntéza glykogénu (glykogenéza)

Najskôr sa fosforyluje glukóza za účasti enzýmu hexokinázy a v pečeni - glukokináze. Ďalej glukóza-6-fosfát pod vplyvom enzýmu fosfoglucomutázy prechádza na glukózo-1-fosfát:

Vytvorený glukózo-1-fosfát sa už priamo podieľa na syntéze glykogénu. V prvom štádiu syntézy glukóza-1-fosfátu interaguje s UTP (uridín-trifosfát), čím vzniká glukóza uridín-difosfát glukózy (UDP-glukóza) a pyrofosfát. Táto reakcia je katalyzovaná enzýmom glukóza-1-fosfát-uridyltransferáza (UDPG-pyrofosforyláza):

Glukóza-1-fosfát + UTP UDP-glukóza + pyrofosfát.

V druhom štádiu je stupeň tvorby glykogénu prenesený glukózový zvyšok, ktorý je súčasťou UDP-glukózy, do glukozidového reťazca glykogénu (množstvo "semien"). Toto vytvára a- (1-> 4) väzbu medzi prvým atómom uhlíka pridaného glukózového zvyšku a 4-hydroxylovou skupinou glukózového zvyšku reťazca. Táto reakcia je katalyzovaná enzýmom glykogénsyntáza. Treba ešte raz zdôrazniť, že reakcia katalyzovaná glykogénsyntázou je možná iba pod podmienkou, že polysacharidový reťazec už obsahuje viac ako 4 zvyšky D-glukózy.

Výsledný UDP je potom opäť fosforylovaný na UTP pomocou ATP a tak celý cyklus transformácií glukózo-1-fosfátu začína znova.

Vo všeobecnosti môže byť tvorba a-1,4-glukozidovej vetvy ("amylózová" vetva) glykogénu reprezentovaná nasledujúcou schémou:

Bolo zistené, že glykogénsyntáza nie je schopná katalyzovať tvorbu a- (1-> 6) -linok prítomných v bodoch vetvenia glykogénu. Tento proces je katalyzovaný špeciálnym enzýmom, nazývaným glyko-rozvetveným enzýmom alebo amylo- (1-> 4) -> (> 6) -transglukozidázou. Posledné katalyzuje prenos terminálneho oligosacharidová fragment skladajúci sa zo 6 alebo 7 glukózových zvyškov s neredukujícím konci jednej z postranných reťazcov, sú aspoň 11 zvyškov, 6-hydroxyl-teho skupina zvyšku glukózy z rovnakých alebo iných reťazcov glykogénu. Výsledkom je nový bočný reťazec.

Vetvenie zvyšuje rozpustnosť glykogénu. Navyše, vďaka rozvetveniu sa vytvára veľký počet neredukujúcich koncových zvyškov, čo sú miesta pôsobenia glykogénfosforylázy a glykogénsyntázy.

Teda vetvenie zvyšuje rýchlosť syntézy a štiepenia glykogénu.

Vzhľadom na schopnosť ukladať glykogén (hlavne v pečeni a svaloch a v menšom rozsahu v iných orgánoch a tkanivách) sa vytvárajú podmienky na akumuláciu normálneho množstva sacharidov. S nárastom výdaja energie v tele v dôsledku excitácie centrálneho nervového systému sa zvyčajne zhoršuje rozklad glykogénu a vytvára sa glukóza.

Okrem priamej prenos nervových impulzov do efektorových orgánoch a tkanivách, pod excitácii CNS stúpajúcej funkcie radu žliaz s vnútornou sekréciou (drene nadobličiek, štítnej žľazy, hypofýzy a kol.), Hormónov, ktoré aktivujú odbúravanie glykogénu, a to predovšetkým v pečeni a vo svaloch (viď kap. 8).

Ako bolo poznamenané, účinok katecholamínov je vo veľkej miere sprostredkovaný pôsobením cAMP, ktorý aktivuje tkanivové proteínové kinázy. Za účasti týchto druhov dochádza k fosforylácii mnohých proteínov vrátane glykogénsyntázy a fosforylázy b - enzýmov, ktoré sa podieľajú na metabolizme sacharidov. Enzým fosforylácie glykogénsyntázy je sám osebe neaktívny alebo úplne neaktívny, ale je významne aktivovaný pozitívnym modulátorom glukóza-6-fosfátu, ktorý zvyšuje Vmaxenzým. Táto forma glykogénsyntázy sa nazýva forma D alebo závislá (závislá) forma, pretože jej aktivita závisí od glukózo-6-fosfátu. Defosforylovaná forma glykogénsyntázy, nazývaná tiež forma I alebo nezávislá forma, je tiež aktívna v neprítomnosti glukózo-6-fosfátu.

Tak, epinefrín má dvojaký účinok na metabolizmus sacharidov: inhibuje syntézu glykogénu UDP-glukózy, aby vykazovali najvyššiu aktivitu D-forme glykogénu je potrebné veľmi vysoké koncentrácie glukózy-6-fosfát, a urýchľuje odbúravanie glykogénu, pretože podporuje tvorbu aktívnej fosforylázu A, Celkovo je výsledkom pôsobenia adrenalínu urýchlenie premeny glykogénu na glukózu.

Glykogénová výmenná biochémia

Glykogén (pozri str. 46) slúži v živočíšnom organizme ako rezervu uhľohydrátov, z ktorých sa môže uvolňovať glukózový fosfát alebo glukóza podľa požiadaviek metabolizmu. Skladovanie samotného glukózy v tele je neprijateľné vzhľadom na vysokú rozpustnosť: vysoké koncentrácie glukózy vytvárajú v bunke vysoko hypertonické médium, čo vedie k prítoku vody. Na rozdiel od toho nerozpustný glykogén osmoticky takmer neaktívny.

A. Metabolizmus glykogénu

Zvierací glykogén, podobne ako rastlinný amylopektín, je rozvetvený glukózový homopolymér, v ktorom sú zvyšky glukózy spojené a (1 → 4) -glykozidovou väzbou. Odkazy v bodoch vetvy sú v polohe α (1 → 6) približne každého desiateho zvyšku. Preto sa vyskytuje stromová štruktúra s molekulovou hmotnosťou vyššou ako 1 10 10 7 Da (až do 50 000 zvyškov), v ktorej existuje len jedna voľná anomérna skupina OH, t.j. len jeden redukčný koniec.

Pečeňový glykogén sa nikdy úplne nerozdelí. Zvyčajne sa skrátia alebo predlžujú iba neredukčné konce stromovej štruktúry (pri vysokých hladinách glukózy). Predĺženie reťazca je katalyzované glykogénsyntázou [2]. Vzhľadom k tomu, tvorba glykozidickými väzbami medzi cukrov endoergicheskoy reakcie najprv vytvorí aktivovaný prekurzor sa pri reakcii glukóza-1-fosfátu, uridintrifosfát [UTP (UTP)] - UDP-glukózy (UDP-glukózy) [1] (pozri 112.)., Potom sa glukózový zvyšok ľahko prenesie z tohto medziproduktu na glykogén. Pri pestovaní reťaz dosiahne určitej dĺžky (> 11 zvyškov), špeciálne enzýmy glykogénu vetvenia (1,4 → 1,6-transglikozidaza) [3] katalyzuje prenos terminálneho oligosacharidy tvoria zvyšky 6-7, 6-OH rovnakým zvyšok glukózy alebo iným reťazcom glykogénu s vytvorením bodu rozvetvenia [α (1 → 6) -link] Ďalšie rozšírenie tohto fragmentu sa uskutočňuje pomocou glykogénsyntázy, čím vzniká spojenie α (1-> 4).

Rozvetvená štruktúra glykogénu uľahčuje rýchle uvoľňovanie sacharidových zvyškov. Najdôležitejším enzýmom na degradáciu glykogénu je glykogén fosforyláza [4], ktorá štiepi zvyšky glukózy vo forme glukózo-1-fosfátu z neredukujúceho konca reťazca. Čím viac takýchto koncov, tým viac molekúl fosforylázy môže pôsobiť súčasne. Tvorba glukóza-1-fosfátu namiesto glukózy má tú výhodu, že ATP nie je potrebná na začlenenie uvoľnených glukózových zvyškov do glykolýzy alebo GMP.

Vzhľadom na štruktúru glykogénfosforylázy (pozri str. 122) sa postupné štiepenie zastaví pri 4 zvyškoch glukózy z bodu vetvenia. Vetvenie sa odstráni ďalšími dvoma enzýmami [5 a 6]. Najskôr sa trisacharid postranného reťazca prenesie [5] na neredukujúci koniec hlavného reťazca. Potom 1,6-glykozidáza [6] štiepi zostávajúci jediný glukózový zvyšok v mieste odbočky vo forme voľnej glukózy, po ktorej sa môže nerozvetvený reťazec opäť rozdeliť fosforylázou.

Regulácia metabolizmu glykogénu prostredníctvom interkonverzie a úloha hormónov sú diskutované na str. 122.

B. rovnováha glykogénu

Ľudské telo môže obsahovať až 450 g glykogénu, z toho tretina sa hromadí v pečeni a zvyšok sa nachádza hlavne v svaloch. Obsah glykogénu v iných orgánoch je nevýznamný. Pečeňový glykogén slúži predovšetkým na udržanie hladiny glukózy v krvi v postresorbčnej fáze (pozri str. 300). Preto sa obsah glykogénu v pečeni veľmi líši. Pri dlhšom pôste klesne na takmer nulu, po ktorom sa začne glukóza dodávať do tela glukoneogenézou (pozri str. 156). Svalový glykogén slúži ako rezerva energie a nezúčastňuje sa na regulácii hladín glukózy v krvi. Glukóza-6-fosfatáza chýba vo svaloch, preto svalový glykogén nemôže byť zdrojom glukózy v krvi. Z tohto dôvodu sú výkyvy obsahu glykogénu v svaloch nižšie ako v pečeni.

8. Charakteristiky metabolizmu glykogénu v pečeni a svaloch

Inkorporácia glukózy do metabolizmu začína tvorbou fosfoesteru, glukóza-6-fosfátu. Vo svalových bunkách a iných orgánoch je táto reakcia katalyzovaná enzýmom hexokináza, jej Km je menej ako 0,1 mmol / l. V pečeňových bunkách katalyzuje glukokináza rovnakú reakciu, ktorej hodnota Km je približne 10 mmol / l. To znamená, že nasýtenie glukokinázy sa vyskytuje len pri vysokých koncentráciách glukózy. Rozdiely vo vlastnostiach enzýmov vysvetľujú, prečo sa počas obdobia trávenia zachováva glukóza hlavne v pečeni. Glukokináza s vysokou koncentráciou glukózy počas tohto obdobia je najaktívnejšia. Naproti tomu hexokináza, ktorá má vysokú afinitu k glukóze, je schopná odobrať ju z celkového krvného obehu, kde koncentrácia glukózy je nižšia.

Metabolizmus glykogénu v pečeni a svaloch.

Fyziologický význam glykogenolýzy v pečeni a svaloch je odlišný. Svalový glykogén je zdrojom glukózy pre samotnú bunku. Pečeňový glykogén sa používa predovšetkým na udržanie fyziologickej koncentrácie glukózy v krvi. Rozdiely sú vzhľadom k tomu, že je pečeňových buniek enzýmu glukóza-6-fosfatáza katalyzuje štiepenie fosfátové skupiny a vzniku voľnej glukózy, po ktorom glukóza vstupuje do krvného obehu. Vo svalových bunkách nie je tento enzým a rozklad glykogénu prechádza len do tvorby glukózo-6-fosfátu, ktorý sa potom použije v bunke.


Viac Články O Pečeň

Cysta

Všetko o hemangiómoch u novorodencov

Detský hemangióm je benígny nádor, ktorý sa tvorí z malých a veľkých krvných ciev. V dôsledku nezrovnalostí v tvorbe krvných ciev v prenatálnom období sa po narodení objavia hemangiómy u novorodencov.