Синтез і розкладання глікогену

Глікоген – це головна форма запасу вуглеводів у тварин і людини. Накопичується глікоген головним чином в печінці (до 6 % від загальної маси печінки) і в скелетних м’язах, де його вміст рідко перевищує 1%.

Синтез глікогену (глікогенез) починається з реакції фосфорилювання глюкози за участі ферментів гексокінази (у м’язах) або глюкокінази (у печінці) з утворенням глюкозо-6-фосфату. Потім глюкозо-6-фосфат під дією ферменту фосфоглюкомутази перетворюється на глюкозо-1-фосфат, що і є відправною точкою для синтезу глікогену.

На першій стадії синтезу глюкозо-1-фосфат взаємодіє з уридинтрифосфатом (УТФ) з утворенням УДФ-глюкози і пірофосфату. На другій стадії відбувається перенос залишку глюкози, що входить до складу УДФ-глюкози, на глікозидний ланцюг глікогену:

УДФ-глюкоза + (C₆H₁₀O₅)_n → (C₆H₁₀O₅)_n+1 + УДФ

Каталізує цю реакцію фермент глікогенсинтетаза. УДФ, що при цьому утворюється, потім знову фосфорилюється в УТФ і увесь цикл перетворень глюкозо-1-фостфату починається спочатку.

Глікогеноліз (процес розкладання глікогену) може відбуватися двома шляхами: гідролітичним і фосфоролітичним, який є більш енергетично вигідним. В загальній формі реакцію фосфоролізу глікогену можна представити наступним чином:

(C₆H₁₀O₅)_n + H₃PO₄ → (C₆H₁₀O₅)_n-1 + глюкозо-1-фосфат

Обидва процеси (синтез і розкладання глікогену) регулюють вміст глюкози в крові і створюють резерв глюкози для інтенсивної роботи м’язів.

Взаємоперетворення гексоз

Взаємоперетворення гексоз в організмі відбувається щляхом фосфорилювання за участю АТФ:

гексозофосфатізомераза

фруктозо-6-фосфат глюкозо-6-фосфат

глюкозо-6-фосфатаза

глюкозо-6-фосфат + Н₂О глюкоза + Н₃РО₄

Гліколіз – складний ферментативний процес перетворення глюкози в піровиноградну кислоту (піруват) з одночасним утворенням АТФ. В аеробних умовах (в присутності кисню) піруват пронікає до мітохондрій, де повністю окислюється з утворенням СО₂ і Н₂О. Якщо вміст кисню недостатній, піровиноградна кислота перетворюється на молочну (лактат).

глюкоза

АТФ гексокіназа

АДФ

глюкозо-6-фосфат

глюкозо-6-фосфатізомераза

фруктозо-6-фосфат

АТФ

6-фосфофруктокіназа

АДФ

фруктозо-1,6-дифосфат

альдолаза

триозфосфатізомераза

фосфогліцеральдегід діоксиацетонфосфат

НАД

гліцеральдегідфосфатдегідрогеназа

НАДН

1,3-дифосфогліцерат

АДФ

фосфогліцераткіназа

АТФ

3-фосфогліцерат

фосфогліцеромутаза

2-фосфогліцерат

єнолаза

фосфоєнолпіруват

АДФ

піруваткіназа

АТФ

піровиноградна кислота

НАДН

лактатдегідрогеназа

НАД

молочна кислота

Аеробний метаболізм пірувату

Піровиноградна кислота, що утворюється в процесі гліколізу, в аеробних умовах піддається декарбоксилуванню з утворенням ацетил-КоА:

СН₃-СO-СООН + НАД⁺ + HS-KoA → CH₃-CO-KoA + НАДН + Н⁺ + СО₂

піровиноградна кислота ацетил-КоА

В процесі окиснювального декарбоксилування пірувату приймають участь (у складі мультиферментного комплексу) 3 ферменти (піруватдегідрогеназа, дигідроліпоїлацетилтрансфераза, дигідроліпоїлдегідрогеназа) и 5 кофакторів (ТПФ, амід ліпоєвої кислоти, кофермент А, ФАД і НАД).

Цикл трикарбонових кислот

Ацетил-КоА підлягає подальшому окисленню з утворенням СО₂ і Н₂О, яке відбувається в циклі трикарбонових кислот (циклі Кребса)