4.2 Гликоген и его значение. Биосинтез и мобилизация гликогена в печени. Физиологическая роль этих процессов, их регуляция. Гликогенозы.

Повышение концентрации глюкозы в крови и поступление глюкозы в клетку может увеличиваться и часть глюкозы может использоваться для синтеза гликогена. Поступившая в клетку глюкоза подвергается фосфорилированию с участием фермента гексокиназы. Образующаяся глюкоза-6-фосфат с участием фермента фосфоглюкомутаэы изомеризуется в глюкоза-1-фосфат. Далее за счет энергии уридинтрифосфорной кислоты с участием фермента глюкоза-I-фосфатуридил трансфераза превращается в уридиндифосфоглюкозу Образующийся пирофосфат немедленно расщепляется пирофосфотазой - необратимая реакция термодинамического контроля. УДФ глюкоза с участием фермента гликогенсинтетазы включается в молекулу гликогена. Наибольшее количество содержится в печени и мышцах. Включение одного остатка глюкозы в молекулу гликогена сопровождается использованием двух макроэргических эквивалентов Необходима одна молекула АТФ и одна молекула УДФ. Поэтому синтез гликогена может идти только при достаточной энергообеспеченности клеток, т е при высокой концентрации АТФ.

МОБИЛИЗАЦИЯ ГЛИКОГЕНА. (Расщепление гликогена в печени). Происходит за счет фермента гликоген фосфорилазы. Он катализирует расщепление а-1,4-гликозидные связи в молекулах гликогена. Гликоген-» глюкозо-1-фосфат <—> глюкозо.-6-фосфат -> глюкоза + НзРО, (С,Н₁₀0,). Регуляция процессов синтеза и распада гликогена осуществляется на уровне 2 ферментов гликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы. Основным механизмом регуляции активаостн этих ферментов является их ковалентная модификация путем фосфорилирования – дефосфорилирования

РАСПАД ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ Первичным сигналом стимулирующим мобилизацию гликогена в печени является снижение концентрации глюкозы в крови

1. В ответ на это а-клетки островков Лангерганса панкреатической железы выбрасывают в кровь гормон ГЛЮКАГОН. 2. Глюкагон циркулирующий в крови взаимодействует со своим белком-рецептором находящимся на внешней стороне наружной клеточной мембраны и образует гормон-рецепторный комплекс 3. Затем с помощью специального механизма после образования гормон-рецепторного комплекса происходит активация фермента аденилатциклазы 4. Активная форма начинает образовывать циклический АМФ из АТФ 5. ЦАМФ способен активировать еще один фермент – протеинкиназа. Этот фермент состоит из 4 субъединиц : 2-х регуляторных и 2-х каталитических Две молекулы ЦАМФ присоединяются к регуляторньм субъединицам => происходит изменение конформации и высвобождаются каталитические субъединицы 6. Каталитические субъеднницы обеспечивают фосфорилироваиие ряда белков, в том числе ферментов В частности они обеспечивают фосфорилирофание гликогенсинтетазы и это сопровождается блокированием синтеза гликоген. Кроме этого происходит фосфорилирование киназы- которая фосфорилирует гдикогенсинтетазу. Отсюда активация расщепления гликогена с выходом глюкозы в кровь. Выброшенная глюкоза в кровь увеличивает концентрацию доводя ее до нормальных величин. Стимуляция расщепления гликогена в печени происходит так же за счет выброса адреналина

Гликогеновые болезни связаны с наследственными,т.е. генетически обусловленными нарушениями метаболических путей синтеза или распада гликогена. Могут наблюдаться или избыточное накопление гликогена в клетках гликогеноз, или отсутствие (пониженное содержание) гикогена в клетках агликогеноз. При гликогенозах в результате отсутствия одного из ферментов, участвующих в расщеплении гликогена, гликоген накапливается в клетках, причем избыточное накопление гликогена приводит к нарушению функции клеток и органов. Гликогенозы могут быть локальными, в этом случае гликоген накапливается в каком либо одном (иногда двух) органе, но они могут быть и генерализованными, в таком случае гликоген накапливается в клетках многих органов. Известно более десятка гликогенозов, отличающихся друг от друга характером энзимного дефекта. Примерами могут служить:

а) Болезнь МакАрдля ( гликогеноз V типа ). Дефектным ферментом у больных является фосфорилаза мышц. Для этих больных характерны мышечная слабость, боли в мышцах при умеренной физической нагрузке.

б) Болезнь Херса ( гликогеноз V1 типа ). В основе заболевания лежит нарушение активации печеночной фосфорилазы в результате отсутствия, например, киназы фосфорилазы.

в) Болезнь Андерсена ( гликогеноз 1V типа ). Этот гликогеноз вызван дефектом фермента ветвления в клетках различных органов и тканей, в результате чего в клетках синтезируются длинные полимерные молекулы, напоминающие по структуре амилозу крахмала.В результате этой гипоглюкоземии могут возникнуть судороги, рвота, потеря сознания. Постоянный недостаток глюкозы для питания мозга часто приводит к задержке умственного развития.