Гликоген, его значение. Биосинтез и «мобилизация» гликогена в печени. Физиологическая роль этих процессов, их регуляция. Амилолитический путь распада гликогена. Гликогенозы.

Повышение концентрации глюкозы в крови и поступление глюкозы в клетку может увеличиваться и часть глюкозы может использоваться для синтеза гликогена.Поступившая в клетку глюкоза подвергается фосфорилированию с участием фермента гексокиназы или гюкокиназы. Образующаяся глюкоза-6-фосфат с участием фермента фосфоглюкомутаэы изомеризуется в глюкоза-1-фосфат. Далее за счет энергии уридинтрифосфорной кислоты с участием фермента глюкоза-I-фосфатуридил трансфераза превращается в уридиндифосфоглюкозу Образующийся пирофосфат немедленно расщепляется пирофосфотазой - необратимая реакция термодинамического контроля. УДФ глюкоза с участием фермента гликогенсинтетазы включается в молекулу гликогена. Наибольшее количество содержится в печени и мышцах. Включение одного остатка глюкозы в молекулу гликогена сопровождается использованием двух макроэргических эквивалентовНеобходима одна молекула АТФ и одна молекула УДФ. Поэтому синтез гликогена может идти только при достаточной энергообеспеченности клеток, т е при высокой концентрации АТФ.

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 а-1,4-гликозидные связи в молекулах гликогена. Гликоген-» глюкозо-1-фосфат <—> глюкозо.-6-фосфат -> глюкоза + НзРО, (С,Н₁₀0,). Регуляция процессов синтеза и распада гликогенаосуществляется на уровне 2 ферментовгликогенфосфорилазы и гликогенсинтетазы. Основным механизмом регуляции активаостн этих ферментов являетсяих ковалентная модификация путем фосфорилирования – дефосфорилирования Фосфорилированная фосфорилаза активна(отвечает за расщепление гликогена) е е называют фосфорилаза-АДефосфорилированная фосфорилаза неактивна - фосфорилаза-В

РАСПАД ГЛИКОГЕНА В ПЕЧЕНИ Первичным сигналом стимулирующим мобилизацию гликогена в печени является снижение концентрации глюкозы в крови

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 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 регуляторньм субъединицам => происходит изменение конформации и высвобождаются каталитические субъединицы 6. Каталитические субъеднницы обеспечивают фосфорилироваиие ряда белков,в том числе ферментов В частности они обеспечивают фосфорилирофание гликогенсинтетазы и это сопровождается блокированием синтеза гликоген. Кроме этого происходит фосфорилирование киназы- которая фосфорилирует гдикогенсинтетазу. Отсюда активация расщепления гликогена с выходом глюкозы в кровь. Выброшенная глюкоза в кровь увеличивает концентрацию доводя ее до нормальных величин. Стимуляция расщепления гликогена в печени происходит так же за счет выброса адреналина

Гликогеновые болезни связаны с наследственными,т.е. генетически обусловленными нарушениями метаболических путей синтеза или распада гликогена. Могут наблюдаться или избыточное накопление гликогена в клетках гликогеноз, или отсутствие (пониженное содержание) гикогена в клетках агликогеноз. При гликогенозах в результате отсутствия одного из ферментов, участвующих в расщеплении гликогена, гликоген накапливается в клетках, причем избыточное накопление гликогена приводит к нарушению функции клеток и органов. Гликогенозы могут быть локальными, в этом случае гликоген накапливается в каком либо одном (иногда двух) органе, но они могут быть и генерализованными, в таком случае гликоген накапливается в клетках многих органов. Известно более десятка гликогенозов, отличающихся друг от друга характером энзимного дефекта. Примерами могут служить:

а) Болезнь МакАрдля (гликогеноз V типа). Дефектным ферментом у больных является фосфорилаза мышц. Для этих больных характерны мышечная слабость, боли в мышцах при умеренной физической нагрузке.

б) Болезнь Херса (гликогеноз V1 типа). В основе заболевания лежит нарушение активации печеночной фосфорилазы в результате отсутствия, например, киназы фосфорилазы.

в) Болезнь Андерсена (гликогеноз 1V типа). Этот гликогеноз вызван дефектом фермента ветвления в клетках различных органов и тканей, в результате чего в клетках синтезируются длинные полимерные молекулы, напоминающие по структуре амилозу крахмала.В результате этой гипоглюкоземии могут возникнуть судороги, рвота, потеря сознания. Постоянный недостаток глюкозы для питания мозга часто приводит к задержке умственного развития.

33. Глюкоза- основной метаболит углеводного обмена. Ее содержание в крови. Пул глюкозы в организме, пути его пополнения, и основные направления использования. Регуляция содержания глюкозы в крови. Гипо- и гиперглюкоземии, причины их возникновения.

Преобладающим в количественном отношении моносахаридом, присутствующим во внутренней среде организма, является глюкоза. Содержание глюкозы в крови составляет 3,3 - 5,5 мМ/л. Пул глюкозы, т.е. общее содержание свободной глюкозы в организме, составляет величину порядка 20 г. Из них 5 - 5,5 г содержится в крови, остальная глюкоза распределена в клетках и межклеточной жидкости. концентрация глюкозы в клетках значительно ниже, чем в крови, что создает условия для поступления глюкозы из крови в клетки путем простой или облегченной диффузии.

Пул глюкозы в организме есть результат динамического равновесия процессов, обеспечивающих пополнение этого пула и процессов, сопровождающихся использованием глюкозы из пула для нужд органов тканей.

Пополнение пула глюкозы идет за счет следующих процессов:

а/ поступление глюкозы из кишечника;

б/ образование глюкозы из других моносахаридов, например, из

галактозы или фруктозы;

в/ распад резервного гликогена в печени / гликогенез /; г/ синтез глюкозы из неуглеводных соединений,т.е. глюконеогенез.

Основные направления использования глюкозы из пула:

а/ окислительный распад глюкозы / аэробное окисление до СО2 и Н2О, анаэробное окисление до лактата и др.;

б/ синтез резервного гликогена;

в/ синтез липидов;

г/ синтез других моносахаридов или их производных; д/ синтез заменимых аминокислот; е/ синтез других азотсодержащих соединений, необходимых клеткам.

Транспорт глюкозы из крови или межклеточной жидкости в клетки идет по механизму облегченной диффузии, т.е. по градиенту концентрации с участием белка-переносчика. Эффективность работы механизма этого транспорта в клетках большинства органов и тканей зависит от инсулина. Инсулин увеличивает проницаемость наружных клеточных мембран для глюкозы, увеличивая количество белка-переносчика за счет дополнительного его поступления из цитозоля в мембраны. Основная масса клеток различных органов и тканей является в этом контексте инсулинзависимыми, однако по крайней мере в клетках трех типов эффективность переноса глюкозы через их наружные мембраны не зависит от инсулина, это эритроциты, гепатоциты и клетки нервной ткани. Эти ткани получили название инсулиннезависимых тканей. клетки мозга и гепатоциты имеют в составе своих наружных мембран рецепторы для инсулина.

Целый ряд гормонов повышает содержание глюкозы в крови: глюкагон, адреналин, глюкокортикоиды (кортизол), соматотропный гормон, тироксин.

Глюкагон повышает содержание глюкозы в крови за счет стимуляции расщепления гликогена в печени и активации глюконеогенеза. Адреналин стимулирует расщепление гликогена в мышцах, обеспечивая миоциты энергетическим топливом; ускоряет расщепление гликогена в печени за счет активации фосфорилазы. Кортизол является основным стимулятором глюконеогенеза за счет увеличения скорости расщепления белков в периферических тканях, увеличения потребления аминокислот печенью и увеличения в гепатоцитах количества ферментов, принимающих участие в глюконеогенезе.

Соматотропный гормон гипофиза уменьшает поступление глюкозы в ткани; повышения поступления в кровь глюкагона; уменьшения скорости окисления глюкозы в клетках в результате повышенного поступления в клетки более эффективного энергетического топлива — жирных кислот. Длительное введение соматотропного гормона приводит к развитию сахарного диабета.

Нормальное содержание глюкозы в крови составляет 3,3–5,5 ммоль/л или 60–100 мг/дл. Ряд патологических состояний организма сопровождаются изменениями содержания глюкозы в крови. Повышение концентрации глюкозы в крови более 5,5 ммоль/л носит название гипергликемия.

Гипергликемия характерна для сахарного диабета. При сахарном диабете или снижена продукция инсулина или же уменьшено число рецепторов для инсулина в клетках инсулинзависимых тканей..

При так называемом стероидном диабете также развивается стойкая гипергликемия. В ее основе лежит избыточная продукция гиперплазированным корковым веществом надпочечников гормонов глюкокортикоидов, вызывающих гиперстимуляцию глюконеогенеза. Гиперплазия коры надпочечников наблюдается при болезни или синдроме Иценко-Кушинга..

Снижение содержания глюкозы в крови ниже 3,3 ммоль/л получило название гипогликемия (гипоглюкоземия). Гипогликемия значительно более опасна для человека нежели гипергликемия, так как снижение содержания глюкозы в крови приводит к нарушению энергообеспечения клеток головного мозга.

Причинами гипогликемии могут быть голодание или длительная тяжелая работа. Стойкие гипогликемии могут развиваться в результате нарушении деятельности желез внутренней секреции. Так, при бронзовой болезни в результате деструкции коры надпочечников в организме снижается содержание глюкокортикоидов, что приводит к снижению уровня глюконеогенеза и падению содержания глюкозы в крови.