гликогенолиз служит организму для обеспечения глюкозо-1-фосфата и глюкозы из гликогена, запасающего углеводы. В частности, в печени и скелетных мышцах хранится много гликогена. Помимо прочего, на уровень сахара в крови также влияет метаболизм гликогена в печени.
Что такое гликогенолиз?
Гликогенолиз характеризуется расщеплением гликогена на глюкозо-1-фосфат и глюкозу. Это производит около 90 процентов глюкозо-1-фосфата и 10 процентов глюкозы. Гликоген - это форма хранения глюкозы, похожая на крахмал в растениях.
Он выглядит как разветвленная молекула, в цепях которой глюкозные единицы альфа-1-4 O-гликозидно связаны друг с другом. В точке разветвления имеется альфа-1-4 O-гликозидная связь, а также альфа-1-6 O-гликозидная связь.
Гликоген не полностью расщепляется. Основная молекула существует всегда. Либо новые молекулы глюкозы гликозидно связаны с ним, либо отщепляются. Эффективное хранение энергии возможно только в виде древовидной разветвленной молекулы.
Гликоген присутствует во всех клетках и поэтому напрямую доступен для снабжения энергией. Однако он накапливается в печени и скелетных мышцах, чтобы гарантировать снабжение энергией в течение определенного переходного периода даже при отсутствии пищи. При необходимости он в основном расщепляется на внутриклеточную форму глюкозо-1-фосфата. Для регулирования уровня сахара в крови свободная глюкоза все больше образуется в печени в результате ферментативных реакций.
Функция и задача
Гликогенолиз обеспечивает организм энергией в виде свободной глюкозы и фосфорилированной формы глюкозы. Для этого расщепляется гликоген в форме запаса углеводов. Поскольку гликоген есть во всех клетках тела, гликогенолиз происходит везде.
Гликоген также хранится в скелетных мышцах и в печени. Таким образом можно быстро удовлетворить высокие энергетические потребности скелетных мышц, даже когда нет еды. Печень также обеспечивает достаточное количество глюкозы для регулирования уровня сахара в крови. Дополнительный фермент, глюкозо-6-фосфатаза, доступен в печени для преобразования глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6-фосфат. Затем глюкозо-6-фосфат может быть добавлен к гликолизу, то есть к образованию глюкозы.
Первые шаги гликогенолиза в скелетных мышцах и печени в основном одинаковы. Связанные альфа-1-4 O-гликозидом молекулы глюкозы в цепях древовидной разветвленной молекулы гликогена отщепляются ферментом гликогенфосфорилазой. Отщепившаяся молекула глюкозы связана с остатком фосфата. В результате получается глюкозо-1-фосфат, который можно немедленно использовать для выработки энергии или для преобразования ее в другие биомолекулы.
Этот процесс расщепления происходит только до четвертой глюкозной единицы цепи перед точкой разветвления. Так называемый фермент разветвления (4-альфа-глюканотрансфераза) используется для расщепления оставшихся единиц глюкозы. Этот фермент выполняет две функции. С одной стороны, он катализирует разделение трех из четырех единиц глюкозы до точки разветвления и ее перенос на свободный, невосстанавливающий конец гликогена. С другой стороны, он катализирует гидролиз точки разветвления альфа-1-6, в результате чего образуется свободная глюкоза.
Из-за соотношения цепей и точек разветвления в гликогене этот процесс дает только десять процентов свободной глюкозы. Однако в печени образуется еще большее количество свободной глюкозы. Как уже упоминалось, в печени есть дополнительный фермент (глюкозо-6-фосфатаза), который катализирует изомеризацию молекулы глюкозо-1-фосфата в глюкозо-6-фосфат.
Глюкозо-6-фосфат легко превращается в свободную глюкозу. Таким образом, печень гарантирует, что уровень сахара в крови остается постоянным, когда нет еды. Если уровень сахара в крови падает из-за физического стресса или воздержания от еды, гормоны глюкагон и адреналин повышаются. Оба гормона стимулируют гликогенолиз и, таким образом, обеспечивают сбалансированный уровень сахара в крови.
Глюкагон является антагонистом гормона инсулина, содержание которого повышается при высоком уровне сахара в крови. Инсулин подавляет гликогенолиз.
Болезни и недуги
Если гликогенолиз становится более сильным, это может быть признаком патологического процесса. Гормон глюкагон напрямую стимулирует гликогенолиз, активируя рецептор, связанный с G-белком (GPCR). В результате начавшегося каскада реакций каталитически активируется гликогенфосфорилаза (PYG). Гликогенфосфорилаза, в свою очередь, катализирует образование глюкозо-1-фосфата в результате отщепления глюкозных единиц от гликогена.
При повышенной концентрации гормона глюкагона происходит усиленное расщепление глюкогена. Суть в том, что создается большее количество глюкозы, что приводит к повышению уровня сахара в крови. В так называемом глюкагономе наблюдается сильное повышение концентрации глюкагона. Глюкагонома - это нейроэндокринная опухоль поджелудочной железы, которая непрерывно производит огромное количество глюкагона. Уровень глюкагона в плазме может быть увеличен до 1000 раз от нормы.
Симптомы заболевания - сахарный диабет, связанный с повышенным гликогенолизом, чрезвычайно разрушительная экзема на лице, руках и ногах, а также анемия. Опухоль обычно злокачественная. Лечение заключается в его хирургическом удалении. Если есть метастазы или неоперабельность, проводится химиотерапия.
С повышенным образованием адреналина также расщепляется больше глюкогена. Адреналин вырабатывается в высоких концентрациях в феохромоцитоме, среди прочего, без возможности регулирования уровня гормонов. Феохромоцитома - гормонально активная опухоль мозгового вещества надпочечников, причины которой обычно невозможно установить. Однако в большинстве случаев это доброкачественные опухоли, которые, однако, также могут стать злокачественными.
Помимо высокого кровяного давления и сердечной аритмии, уровень сахара в крови значительно повышается из-за усиленного гликогенолиза. Неспецифические симптомы - головная боль, потливость, бледность, беспокойство, утомляемость и лейкоцитоз. Терапия состоит в основном из хирургического удаления опухоли.
.jpg)
.jpg)
.jpg)
