13.2 Регуляция синтеза и его нарушения

Распад гликогена происходит в основном в период между приемами пищи и ускоряется во время физической работы. Этот процесс происходит путем последовательного отщепления остатков глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата с помощью гликогенфосфорилазы. Таким образом, мобилизация гликогена печени обеспечивает содержание глюкозы в крови на постоянном уровне. Это является обязательным условием для работы других органов и мозга. Через 10-18 часов после приема пищи запасы гликогена в печени значительно истощаются, а голодание в течение 24 часов приводит к полному его исчезновению. Функция мышечного гликогена заключается в высвобождении глюкозо-6-фосфат, используемого в самой мышце для окисления и получения энергии.

На синтез и распад гликогена влияют гормоны – инсулин, глюкагон и адреналин в печени, и инсулин и адреналин в мышцах. В период пищеварения преобладает действие инсулина, который усиливает действие некоторых ферментов, стимулирует транспорт глюкозы в клетки мышечной ткани и др.; адреналин активирует фосфорилазу, что позволяет быстро образовывать большое количество глюкозы из гликогена. В мышцах это имеет большое значение для совершения интенсивной работы в условиях стресса.

Значение регуляции скоростей синтеза и распада гликогена в печени заключается в обеспечении постоянства концентрации глюкозы в крови. Регуляция обмена гликогена в мышцах обеспечивает энергетическим материалом, как интенсивную работу мышц, так и энергозатраты в состоянии покоя.

Нарушения обмена гликогена.

Гликогеновые болезни – наследственное заболевание, причина которого является дефект фермента. Следствием этого является снижение или отсутствие активности какого-либо фермента, участвующего в синтезе или распаде гликогена.
Гликогенозы – болезни накопления гликогена, обусловлены дефектом ферментов, участвующих в распаде гликогена. Гликогеноз проявляется избыточным накоплением гликогена в печени, почках, в сердечной и мышечной ткани, легких и других органах. Накапливаемый гликоген может иметь как нормальную, так и измененную структуру. Результатом нарушения распада гликогена являются гипогликоземия и её последствия.

Глюконеогенез

Глюконеогенез – это процесс синтеза глюкозы из веществ неуглеводной природы. Главными субстратами глюконеогенеза являются пируват, лактат, глицерин, аминокислоты. Важнейшей функцией глюконеогенеза является поддержание уровня глюкозы в крови в период длительного голодания и интенсивных физических нагрузок. Постоянное поступление глюкозы в качестве источника энергии особенно важно для нервной ткани и эритроцитов.

Процесс в основном протекает в печени и менее интенсивно – в корковом веществе почек, а также в слизистой оболочке кишечника. В глюконеогенез включаются различные субстраты – лактат, образующийся при анаэробном гликолизе в мышцах; глицерин, высвобождающийся при гидролизе жиров; аминокислоты, образующиеся в результате распада мышечных белков. Большинство реакций глюконеогенеза являются противоположными гликолизу, т.е. являются обратимыми и катализируются теми же ферментами, что и соответствующие реакции гликолиза.

Суммарное уравнение реакции:

2 О = С – С – СН₃ + 4 АТФ + 2 ГТФ + 2 НАДН + Н⁺ + 4 Н₂О →

| ||

О^- О

Пируват

СН₂ОН

+ 4 АДФ + 2ГТФ + 6 Н₃РО₄ + 2 НАД⁺

ОН ОН

ОН

Пируват превращается в оксалоацетат, который, в свою очередь, превращается в фосфоенолпируват. Дальнейший путь синтеза углеводов представляет собой обращение дихотомического пути распада углеводов: фосфоглицериновый альдегид переходит в диоксиацетонфосфат; при действии альдолазы из фосфотриоз (фосфоглицериновый альдегид и диоксиацетонфосфат) синтезируется фруктозо-1,6-дифосфат, переходящий далее в глюкозо-6-фосфат (фермент фруктозо-1,6-дифосфатаза).

Схема глюконеогенеза

Глюкоза