Гликогена метаболизм: введение, биомедицинское значение
Гликоген - главная форма запасания углеводов у животных Гликоген запасается главным образом в печени .
Функция мышечного гликоген а состоит в том, что он является легкодоступным источником гексозных единиц, используемых в ходе гликолиз а в самой мышце. Гликоген печени используется главным образом для поддержания физиологических концентраций глюкозы в крови, прежде всего в промежутках между приемами пищи. Через 12-18 ч после приема пищи запас гликогена в печени почти полностью истощается. Содержание мышечного гликогена заметно снижается только после продолжительной и напряженной физической работы. Повышенное содержание гликогена в мышцах может наблюдаться при диете с высоким содержанием углеводов, если перед этим запасы гликогена были снижены в результате высокой мышечной нагрузки. Под названием " болезни накопления гликогена " объединяют ряд наследственных болезней, при которых наблюдается нарушение мобилизации гликогена или отложение его в нефизиологических формах.
Упрощенная схема метаболизма гликогена представлена на рис. 37.1 .
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 необходим 1,4-альфа-глюканветвящий 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.
Расщепление гликогена (гликогенолиз) включает несколько этапов. Сначала фосфорилаза последовательно отщепляет остатки глюкозы от концов боковых цепей гликогена При этом фосфорилируются альфа-1,4-связи и образуются молекулы глюкозо-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 действием фосфоглюкомутазы глюкозо-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.
