В чем заключается биологическое значение образования глюкозо-6-фосфата («ловушки глюкозы»). Объясните схему путей использования глюкозо-6-фосфата в клетке.
Фосфорилирование глюкозы нужно для организма по нескольким причинам.
1. Предотвращение нежелательных реакций из-за высокой концентрации свободной глюкозы в крови. Например, гликозилирования белков.
2. Поддержание градиента концентрации глюкозы на постоянном уровне, что обеспечивает постоянно поступление вещества из крови в клетку с помощью облегченной диффузии.
3. Удержание глюкозы внутри клетки. Фосфорилированная форма не может проникнуть через клеточную мембрану, поскольку для нее не существует переносчиков.
4. Активация глюкозы. Дальнейшее превращение глюкозы начинается с этой реакции. Она является первой во всех метаболических путях глюкозы, потому регулирует общий метаболизм глюкозы.
Дальнейшие пути использования глюкозо-6-фосфата:
Синтез гликогена (при участии гексокиназы, фосфоглюкомутазы, уридилтрансферазы, гликогенсинтазы)
Гликолиз (с образованием 2 молекул лактата и 2 АТФ)
Пентозофосфатный путь (прямое окисление глюкозо-6-фосфата)
Дефосфорилирование (при участии глюкозо-6-фосфатазы)
Что является структурной единицей гликогена и какие типы связей встречаются в этом полимере? Напишите фрагмент молекулы гликогена.
Структурная единица гликогена – глюкоза.
Встречаются альфа-1,4-гликозидные связи между мономерами на линейном участке молекулы и альфа-1,6-гликозидные в местах ветвления молекулы.
В каких органах преимущественно откладывается гликоген после приема пищи, в каком количестве? Какие гормоны регулируют этот процесс.
После приема пищи гликоген откладывается в печени и скелетных мышцах в виде гранул. Поскольку гранулы почти не растворяются в воде, гликоген не изменяет осмотическое давление клетки, что позволяет ему запасаться свободно.
Запасание гликогена усиливает гормон инсулин.
Потребление гликогена усиливают гормоны глюкагон и адреналин.
Опишите уравнения реакций синтеза гликогена и регуляцию процесса.
Глюкозо-6-фосфат при участии фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-1-фосфат.
Глюкозо-6-фосфат при участии молекулы УТФ и глюкозо-1-фосфатуридилтрансферазы образует 2 фосфатных остатка и молекулу УДФ-глюкозы.
При участии гликогенсинтазы происходить образование альфа-1,4-гликозидных связей между концевым участком молекулы гликогена и УДФ-глюкозой
После каждых 11-12 мономеров в линейной цепи при участии глюкозил-1,4-1,6-трансфераза переносит фрагмент из 5-6 остатков глюкозы на внутренний остаток гликогена с образованием альфа-1,6-гликозидной связи.
Синтез протекает в абсорбтивный период (1-2 часа после приема пищи) с большими затратами энергии (расходование АТФ и УТФ) под действием гормона инсулина.
При каких условиях происходить расщепление (мобилизация) гликогена? (стресс, физическая работа, промежутки после приема пищи). Какие гормоны регулируют данный процесс?
Мобилизация гликогена (расщепление) протекает только в печени при отклонении концентрации глюкозы в крови от физиологической нормы в перерывах между приемами пищи, при физической или психоэмоциональной нагрузке. В покое процесс регулируется гормоном глюкагоном, при стрессе – адреналином.
Назначение процесса – поддержание необходимой концентрации глюкозы в крови.