Биомедицинское значение.

1. легко доступный источник глюкозы, используемый в ходе гликолиза в мышцах. Гликоген печени необходим главным образом для поддержания физиологической

концентрации глюкозы в крови, главным образом в период между приемами пищи.

2. охарактеризованы некоторые дефекты ферментов, которые приводят к нарушениям обмена гликогена.

Главным образом различают болезни, связанные с накоплением гликогена.

Биосинтез гликогена.

Реакции синтеза гликогена - это не обращение реакции его расщепления. Биосинтез гликогена осуществляется из активированной глюкозы, которая образуется в результате реакции. Глюкозо-1-фосфат + УТФ —> УДФ - глюкоза + пирофосфат. Пирофосфат (PPi)  2Pi

Эта реакция равно как и многие другие реакции биосинтеза запускаются гидролизом пирофосфата. На следующем этапе происходит образование связи а-1,4-гликозидгликозной в молекуле гликогена, которая последовательно удлиняется на 1 глюкозный остаток. Присоединение уридиндифосфатглюкозы осуществляется с невосстанавливающего конца цепи молекулы гликогена (С4). Таким образом, для процесса биосинтеза нужна «гликогеновая» затравка.

Реакция катализируется ферментом - гликогенсинтазой. Этот фермент катализирует только образование а-1,4-связи, для образования а-1,6 необходим специальный ветвящий фермент.

Распад гликогена. Открыт Карлом и Кори.

Гликоген расщепляется ортофосфатом с образованием глюкозо-1-фосфата. Гликоген + Pi —»гликоген (n-1) + глюкозо-1-фосфат

Процесс называется фосфоролиз. Для распада гликогена необходим также фермент, разрывающий связи в точках ветвления, это α-1,6-глюкозидаза.

Особенности фосфоролиза в мышцах.

Весь процесс фосфоролиза гликогена в мышцах, ориентирован на быстрое извлечение энергии и называется гликогенолизом.

Первая реакция фосфоролиза дает нам получение фосфорилированной глюкозы без затрат энергии АТФ. Фосфорилаза скелетных мышц существует в двух взаимопревращающихся формах (Р-неактивная, А-активная)

B неработающей мышце почти вся фосфорилаза неактивна, в работающей в форме а. Ее

повышенное содержание связано с действием адреналина, некоторых других гормонов,

электростимуляции мышц. Гликоген является очень эффективной резервной формой

глюкозы. Обычно ~ 90% подвергается фосфоролитическому распаду до глюкозо-1 -

фосфата, который без затрат энергии превращается в гюкозо-6-фосфат. Остальные 10%

принадлежат ветвям и расщепляются гидролитически. Подсчитано, что общая

эффективность запасания энергии составляет 97%.

Циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) - занимает центральное положение в координированном контроле синтеза и распада гликогена.

На обмен гликогена значительное влияние оказывают специфические гормоны:

• инсулин повышает способность печени синтезировать гликоген,

• адреналин и глюкагон активируют реакции распада гликогена, при этом адреналин действует главным образом на процессы в мышцах, а глюкагон в печени. Установлено, что действие адреналина и глюкагона на метаболизм обусловлено цАМФ. Синтез цАМФ из АТФ катализируется аденилатциклазой, которая связана с цитоплазматической мембраной.

• Существует определенная взаимосвязь между гормонами и обменом гликогена:

1. адреналин связывается с плазматической мембраной мышечной клетки и стимулирует аденилатциклазу,

2. аденилатциклаза катализирует в плазматической мембране образование цАМФ из АТФ,

3. повышенное внутриклеточное содержание цАМФ активирует протеинкиназу (это аллостерическая стимуляция),

4. зависимая от цАМФ протеинкиназа фосфорилирует киназу фосфорилазы и гликогенсинтазу. Фосфорилирование этих двух ферментов лежит в основе координированной регуляции синтеза и распада гликогена.

В сущности регуляция метаболизма гликогена отражает также регуляцию концентрацию глюкозы в крови. Кроме инсулина, адреналина и глюкагона в ней принимают участие гормоны передней доли гипофиза: кортикотропин, гормон роста, которые действуют противоположно инсулину.

Глюкокортикостероиды, которые синтезируются в коре надпочечников играют важную роль в обмене углеводов. Усиливают глюконеогенез за счет мобилизации аминокислот, они также ингибируют утилизацию глюкозы во внепеченочных тканях, являются антогонистами инсулина. В случае нарушений функций щитовидной железы может иметь место высокий уровень образования тироксина, который обладает диабетическим действием: гликоген отсутствует в печени при тиреотоксикозах.