Содержание

Глюкоза - 3,3-5,5 мМ/л

кишечник распад гликогена перевращение др. моносах. глюконеогинез

ГЛЮКОЗА

окисление окисление окисление пентозный

до лактата до СО₂ и Н₂О до глюкурон. путь окисл.

анаэроб. аэроб. усл. кислот

синтез синтез синтез синтез синтез

липидов азотосодерж. др. моносахар. аминокислот гликогена

соединений и их производных

Транспорт глюкозы из крови в клетки путем облегченной диффузии, т.е. по градиенту концентрации с участием белка-переносчика. Эффективность работы этого транспорта в клетках большинства органов и тканей зависит от инсулина. Оказывается инсулин увеличивает проницаемость наружных клеточных мембран для глюкозы увеличивая количество белка-переносчика за счет дополнительного его поступления из цитозоля в мембрану. Основная масса клеток является инсулин зависимыми. Исключение составляют эритроциты, гепатоциты и клетки нервной ткани. Поступление в эти клетки глюкозы не зависит от инсулина, поэтому их называют инсулин независимые клетки.

С другой стороны быстрое превращение глюкозы в глюкозу-6-фосфат позволяет поддерживать крайне низкую концентрацию глюкозы в клетках. Тем самым сохраняется градиент концентрации глюкозы между внеклеточной жидкостью и клеткой.

МОБИЛИЗАЦИЯ ГЛИКОГЕНА.

Гликоген как резерв глюкозы накапливается в клетках в постадсорбционном периоде (после всасывания) и расходуется затем.

Расщепление гликогена в печени получило название - мобилизация гликогена. Происходит за счет фермента гликоген-фосфорилазы. Он

катализирует расщепление -1,4-гликозидные связи в молекулах гликогена.

Гликоген  гл-1-ф <—-> гл.-6-ф -> глюкоза + НзРО₄ (C₆H₁₀О₅)n фосфоролиз фосфоглюкомутаза глюкоза-6-фосфотаза

Отщепление монозного звена идет в виде гл.-1-фосфата. Как же расщепляются -1,6-гликозидные связи? Оказывается здесь принимают два фермента : деветвящий фермент и амило-1,6-гликозидаза.

Судьба глюкозы-1-фосата. Оказывается за счет активного фермента фосфоглюкомутазы (катализирует прямую и обратную реакцию) глюкоза-1-фосфат превращается в глюкозу-6-фосфат. Если в клетках есть фермент, отщепляющий фосфорил от глюгоза-6-фосфат (глюкоза-6-фосфотаза),то далее образуется свободная глюкоза и фосфорная кислота.

Свободная глюкоза может проникать через наружную клеточную мембрану и поступать в кровяное русло. Ели же глюкозы-6-фосфотазы в клетках нет, то глюкоза может утилизироваться только данной конкретной клеткой.

Поступление глюкозы не нуждается в дополнительном притоке энергии, фосфоролиз идет без участия АТФ. В большинстве органах и тканях человека глюкоза-6-фосфотаза отсутствует поэтому запасенный в них гликоген используется только для собственных нужд. Мышечная ткань, костная, дентин, цемент и др.

Глюкоза-6-фосфотаза имеется только в трех органах: печень, кишечник, почки.

Наиболее существенным в связи с запасами является наличие этого фермента в гепатоцитах. Поскольку печень содержит весьма солидные запасы гликогена. И вообще печень выполняет роль буфера который поглощает глюкозу при повышенном содержании ее в крови и поставляет глюкозу в кровь когда содержание ее начинает падать.

Регуляция процессов синтеза и распада гликогена.

Сопоставим эти процессы.

Эти процессы различны. Это обстоятельство дает возможность раздельно регулировать синтез и распад гликогена.

Регуляция осуществляется на уровне 2 ферментов : гликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы.

Основным механизмом регуляции активности этих ферментов является их ковалентная модификация путем фосфорилирования - дефосфорилирования.

Фосфорилированная фосфорилаза активна (отвечает за расщепление гликогена) ее называют фосфорилаза-А. В то время как фосфорилированная гликогенсинтетаза неактивна, ( активная форма отвечает за синтез) а дефосфорилированные формы наоборот. Дефосфорилированная фосфорилаза неактивна - фосфорилаза-В.

Если оба эти фермента находятся в фосфорилированной форме ( фосфорилаза - активна), то в клетке идет расщепление гликогена с образованием глюкозы. В дефосфорилированном состоянии (дефосфорилированная гликогенсинтетаза - активна) наоборот идет синтез гликогена из глюкозы.

Поскольку гликоген печени играет роль резерва глюкозы для всего организма, то его синтез и распад должен несомненно контролироваться надклеточными регуляторными механизмами, работа которых направлена на поддержание постоянной концентрации глюкозы в крови. Дело в том, что например падение содержания глюкозы в крови ниже 2,2 млмоль/литр -тяжелейший гипогликемический шок, кома, смерть. Организм реагирует на снижение глюкозы крайне отрицательно. Эти механизмы гормональной регуляции должны обеспечивать исключение синтеза гликогена при повышенной концентрации глюкозы в крови и в то же время усиливать расщепление гликогена при падении концентрации глюкозы в крови.

РАСПАД ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ

Первичным сигналом стимулирующим мобилизацию гликогена в печени является снижение концентрации глюкозы в крови. Если вы хотели есть, но вас отвлекли как ребенка и ничего не давать, то дальше он уже не просит есть. Почему?

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. (G белки меняют свою конформацию и переводят в активную форму аденилатциклазу).

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 регуляторным субъединицам => происходит изменение конформации и высвобождаются каталитические субъединицы.

6 Каталитические субъединицы обеспечивают фосфорилирование ряда белков, в том числе ферментов. В частности они обеспечивают фосфорилирофание гликогенсинтетазы и это сопровождается блокированием синтеза гликоген. Кроме этого происходит фосфорилирование киназы-фосфорилазы, (слово киназа означает фосфорилирование) которая фосфорилирует гликогенфосфорилазу. Отсюда активация расщепления гликогена с выходом глюкозы в кровь.

7 Выброшенная глюкоза в кровь увеличивает концентрацию доводя ее до нормальных величин.

Стимуляция расщепления гликогена в печени происходит так же за счет выброса адреналина.

1 В качестве главных посредников здесь выступают Р рецепторы в гепатоцитах. Они связывают адреналин т.е. образуется гормоно-адреналиновый комплекс.

2 После образования гормоно-рецепторного комплекса происходит повышение содержания ионов Са в клетках.

3 Са стимулирует Са-зависимую киназу фосфорилазы. Которая в свою очередь активирует фосфорилазу путем ее фосфорилирования.

СТИМУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА ГЛИКОГЕНА

Студент получил стипендию и наелся. Съел много сладких вещей. В этом случае наблюдается повышение содержания глюкозы в крови. Что является внешним сигналом для гепатоцитов в отношении стимуляции синтеза гликогена и связывания таким образом лишней глюкозы из русла крови. Срабатывает следующий механизм.

1 При повышении концентрации глюкозы в крови путем пассивной диффузии повышается содержание глюкозы в гепатоцитах. Это повышение содержания глюкозы в крови очень сложным (в основном это аллостерическая модуляция ) механизмом приводит к активации фосфопротеинфосфотазы.

2 Который вызывает дефосфорилирование гликогенсинтетаза, отщепляя от фосфорилирофанных форм фосфорилазы и гликогенсинтетазы фосфорную кислоту и поэтому

3 Дефосфорилированная гликогенсинтетаза превращается в активную форму, что резко стимулирует синтез гликогена.

4 Как только концентрация выравнивается глюкозы в крови так этот механизм выключается.

В снижении фосфорилазной активности в гепатоцитах определенную роль играет инсулин.

1 Выделяется в ответ на повышение концентрации глюкозы в крови. Его связывание с инсулиновыми рецепторами приводит к активации в клетках печени фермента фосфодиастеразы.

2 Это фермент который расщепляет циклическую АМФ. А значит прерывающего активацию гликогенфосфорилазы.

Как только мы съедаем много углеводов мы каждый раз своеобразно бьем кнутом по нашей панкреатической железе, заставляя, выбрасывать инсулин. Отсюда истощение инсулярного аппарата, который наблюдается у людей с неблагополучным статусом.