9.2. Синтез гликогена
Прежде всего глюкоза подвергается фосфорилированию при участии гексокиназы (киназами называются фосфотрансферазы), а в печени – и глюкокиназы, активность которой почтив 10 раз превышает активность гексокиназы, которая ингибируется продуктом – глюкозо-6-фосфатом (Г-6-Ф):
.
глюкоза Г-6-Ф
Далее Г-6-Ф под влиянием фосфоглюкомутазы (класс изомераз) переходит в глюкозо-1-фосфат (Г-1-Ф):
.
Образовавшийся Г-1-Ф уже непосредственно вовлекается в синтез гликогена.
В первой стадии синтеза Г-1-Ф взаимодействует с уридинтрифосфатом (УТФ) с образованием уридиндифосфатглюкозы (УДФ-глюкозы) и пирофосфата. Данная реакция катализируется ферментом глюкозо-1-фосфат-уридилилтрансферазой (УДФГ-пирофосфатазой):
Во второй стадии, приводящей к образованию гликогена, происходит перенос глюкозного остатка, входящего в состав УДФ-глюкозы, на глюкозидную цепь гликогена. При этом образуется (1–4)-гликозидная связь между атомом С1 добавляемого остатка глюкозы и гидроксильной группой атома С4 остатка глюкозы растущей цепи. Эта реакция катализируется ферментом гликогенсинтазой: УДФ-глюкоза + (С6Н10О5)n → УДФ + (С6Н10О5)n+1.
Образующийся УДФ вновь фосфорилируется в УТФ за счет АТФ, и цикл превращения Г-1-Ф начинается сначала.
Гликогенсинтаза неспособна катализировать образование 1,6-гликозидных связей. Это происходит с помощью гликогенветвящего фермента.
Благодаря способности к отложению гликогена (в печени, мышцах и др.) создаются условия для накопления в норме некоторого резерва углеводов.
9.3. Распад гликогена и освобождение глюкозы (глюкогенез)
Главным в распаде гликогена является процесс фосфоролиза, а не гидролиза. Фосфоролиз происходит под действием ферментов фосфорилаз, которые переводят полисахариды из запасной формы в метаболически активную. В присутствии фосфорилазы гликоген распадается с образованием Г-1-Ф:
(С6Н10О5)n + Н3РО4 → (С6Н10О5)n–1 + Г-1-Ф.
Фермент фосфорилаза существует в двух формах – активной фосфорилазы а и неактивной фосфорилазы b. Активность фосфорилазы регулируется гормонально – стимулируется адреналином и глюкагоном, ингибируется инсулином и простагландинами. Так, увеличение содержания адреналина ведет по сложной цепи реакций к превращению фосфорилазы b в фосфорилазу а и, следовательно, к освобождению глюкозы в виде Г-1-Ф из гликогена. Обратное превращение фосфорилазы а в фосфорилазу b катализируется ферментом фосфатазой.
Фосфорилаза а отщепляет остатки глюкозы от периферического конца наружных ветвей молекулы гликогена, и при приближении к 1,6-связям (точки ветвления) ее действие прекращается. Начинает работать фермент амило-1,6-глюкозидаза, после чего фосфорилаза а продолжает действовать до новой точки ветвления.
Образовавшийся Г-1-Ф превращается в Г-6-Ф под действием фосфоглюкомутазы.
Образование глюкозы из Г-6-Ф в печени происходит под влиянием глюкозо-6-фосфатазы: Г-6-Ф + Н2О → С6Н12О6 + Н3РО4.
Сохранение постоянства концентрации сахара в крови есть прежде всего результат одновременного протекания двух процессов: поступления глюкозы в кровь из печени и потребления ее из крови тканями, где она используется как источник энергии (в первую очередь).