Se știe că decolorarea fosforolitică joacă un rol-cheie în mobilizarea polizaharidelor.
Fig. 10.1. Reglarea hormonală a scindării fosforolitice a glucozei din glicogen.
Fosforilazele convertesc polizaharidele (în special, glicogenul) din forma de stocare în forma metabolică activă; în prezența fosfo-rililazei, glicogenul se dezintegrează pentru a forma fosfat de glucoză (glucoz-1-fosfat) fără a se rupe mai întâi în fragmente mai mari ale moleculei de polizaharidă. În general, această reacție poate fi reprezentată după cum urmează:
unde (C6H10oh5)n înseamnă lanțul polizaharidic al glicogenului și (C.6H10oh5)n-1,- același lanț, dar scurtat de un reziduu de glucoză.
În fig. 10.1 prezintă procesul de degradare a glicogenului la glucoz-1-fosfat și participarea cAMP în acest proces. Enzima fosforilază există în două forme, dintre care una (fosforilaza a) este activă, în timp ce cealaltă (fosforilaza b) este de obicei inactivă. Ambele forme pot disocia în subunități. Fosforylaza b constă din două subunități, iar fosforilaza a - de patru. Conversia fosforilazei b la fosforilaza a se realizează prin fosforilarea proteinelor:
2 fosforylază b + 4 ATP -> fosforilază a + 4 ADP.
Această reacție este catalizată de o enzimă numită fosforilază kinază b. Sa stabilit că această kinază poate exista atât în forme active, cât și inactive. Fosforylaza kinaza inactivă este transformată într-o proteină activă sub influența proteinei kinazei enzimei (kinaza fosforylază kinază) și nu doar a protein kinazei, ci a protein kinazei dependente de cAMP.
Forma activă a acesteia din urmă este formată cu participarea cAMP, care la rândul său este format din ATP sub acțiunea enzimei adenilat ciclază, stimulată în special de adrenalină și glucagon. O creștere a conținutului de adrenalină din sânge duce la acest lanț complex de reacții la conversia fosforilazei b la fosforilaza a și, prin urmare, la eliberarea de glucoză sub formă de glucoz-1-fosfat din polizaharida de glicogen de rezervă. Conversia inversă a fosforilazei a la fosforilaza b este catalizată de enzima fosfatază (această reacție este practic ireversibilă).
1-fosfatul de glucoză format ca rezultat al descompunerii fosforolitice a glicogenului este transformat prin glucoz-6-fosfat sub acțiunea fosfoglucomutazei. Pentru a realiza această reacție, este necesară o formă fosforilată de fosfoglucomutază; forma sa activă, care se formează, după cum se observă, în prezența de 1,6-bisfosfat de glucoză.
Formarea glucozei libere din glucoz-6-fosfat în ficat apare sub influența glucozei-6-fosfatazei. Această enzimă catalizează scindarea hidrolitică a fosfatului:
Săgețile de grăsime indică calea de dezintegrare, subțire - calea sintezei. Numerele indică enzimele: 1 - fosforilază; 2-fos-glikomutaza; 3-glucoza-6-fosfatază; 4-hexokinază (glucokinază); 5-gluco-zo-1-fosfat uridiltransferaza; 6 - glico-sintază.
Rețineți că glucoza fosforilată, spre deosebire de glucoza neevaluată, nu poate difuza ușor din celule. Ficatul conține enzima hidrolitică glucoză-6-fosfatază, care oferă capacitatea de a elibera rapid glucoză din acest organ. În țesutul muscular, glucoza-6-fosfatază este practic absentă.
În fig. 10.2 reflectă idei despre căile de rupere și sinteză a glicogenului în ficat.
Se poate considera că menținerea constanței concentrației de glucoză în sânge este rezultatul fluxului simultan al două procese: intrarea glucozei în sânge din ficat și consumul acesteia din sânge de către țesuturi, unde este folosit în principal ca material energetic.
În țesuturile (inclusiv ficatul), defalcarea glucozei are loc în două moduri principale: anaerobă (în absența oxigenului) și aerobă, pentru implementarea căruia este nevoie de oxigen.
Glicogenoliza (defalcare pe glicogen)
Glicogenoliza poate fi efectuată fie prin hidroliză (sub acțiunea enzimelor de amilază), fie prin fosforoliză.
Fosforoliza este calea principală de distrugere a glicogenului, este catalizată de enzima glicogen fosforilază, aparținând clasei de transferaze. Fosforilazele convertesc polizaharidele din forma de depozitare la cea metabolică activă. Glicogenul fosforilază desprinde reziduurile de glucoză din lanțul poliglicozidic al glicogenului și le transferă într-o moleculă de acid fosforic pentru a forma glucoz-1-fosfat:
Glucoza 1-fosfat este izomerizată rapid, transformându-se în glucoz-6-fosfat sub acțiunea fosfoglucomutazei:
În această etapă, defalcarea glicogenului în țesutul muscular.
În ficat, glucoza-6-fosfat formează glucoză liberă sub influența glucozei-6-fosfatazei. Această enzimă catalizează scindarea hidrolitică a fosfatului:
Glucoza fosforilată, spre deosebire de cea liberă, nu poate difuza cu ușurință din celule. Prin urmare, funcția glicogenului muscular este că este o sursă ușor accesibilă de glucoză pentru mușchiul în sine. Ficatul conține enzima hidrolitică glucoză-6-fosfatază, care oferă posibilitatea eliberării rapide a glucozei din acest organ în sânge și utilizarea de către alte țesuturi (inclusiv mușchii). Glicogenul din ficat este utilizat pentru a menține constanța relativă a concentrației de glucoză în sânge.
Sinteza și dizolvarea glicogenului.
Glicogenul este principala polizaharidă de rezervă în celulele animale și umane, deoarece este slab solubil în apă și nu afectează presiunea osmotică din celulă, prin urmare, glicogenul este depozitat în celulă și nu glucoza liberă.
Structura ramificată a glicogenului creează un număr mare de monomeri terminali. Aceasta contribuie la activitatea enzimelor care scindează sau atașează monomeri în timpul descompunerii sau sintezei glicogenului, deoarece aceste enzime pot lucra simultan pe mai multe ramuri ale moleculei de glicogen.
Glicogenul este depozitat în principal în ficat și în mușchiul scheletic. Glicogenul este stocat în citosolul celulelor sub formă de granule. Unele enzime implicate în metabolizarea glicogenului sunt de asemenea asociate cu granule, ceea ce facilitează interacțiunea lor cu substratul. Sinteza și descompunerea glicogenului se desfășoară în căi metabolice diferite (Figura 4).
Glicogenul este sintetizat în timpul perioadei de digestie (1-2 ore după ingerarea alimentelor cu carbohidrați). Sinteza glicogenului necesită energie. Când activați un monomer în
au loc reacții de lanț polizaharidic 2, asociate cu cheltuielile cu ATP și UTP (reacțiile 1 și 3).
După formarea reacției de glucoză-6-fosfat (reacția hexokinazei), transferul intramolecular al reziduului de acid fosforic de la poziția a șase la cel de-al treilea se produce. Aceasta formează un glucoz-1-fosfat:
După izomerizarea 6-fosfatului de glucoză în glucoz-1-fosfat, se efectuează o activare suplimentară a fragmentului de glucoză. În acest caz, se consumă 1 molecula UTP, echivalentă cu cea a primei molecule ATP. Ca rezultat, se formează forma activată - UDP-glucoza (figura 4).
Apoi, cu UDP, reziduul de glucoză este transferat în molecula de glicogen. Extinderea lanțului de glicogen este catalizată de enzima glicogen sintetază. Astfel, lanțul de glicogen devine un fragment de glucoză mai lung. Glicogenul, spre deosebire de amidonul vegetal, este mai ramificat. Pentru formarea ramurilor există o enzimă specială, care se numește "enzima ramificată cu glicogen".
O moleculă de glicogen nu este sintetizată de la "zero", dar se produce o alungire treptată a unui fragment de lanț deja existent: "semințe" sau grunduri. Și odată cu destrămarea glicogenului, distrugerea completă a moleculelor sale nu se produce niciodată.
Pentru a încorpora un rest de glucoză într-o moleculă de glicogen, celula consumă 2 molecule ATP. Odată cu defalcarea glicogenului, acest ATP nu se regenerează, dar numai F este eliberat.n (fosfat anorganic).
Enzima cheie pentru sinteza glicogenului este glicogen sintaza. Acesta este un "punct de control secundar" (figura 5).
Reglementarea glicogen sintazei: este activat de excesul de glucoz-6-fosfat. Prin urmare, dacă glucoza-6-fosfat este utilizată lent în alte moduri, o creștere a concentrației sale conduce la o creștere a ratei de sinteză a glicogenului. Reacția catalizată de glicogen sintază este ireversibilă.
Mobilizarea glicogenului are loc în principal între mese și este accelerată în timpul lucrului fizic. Acest procedeu are loc prin eliminarea secvențială a resturilor de glucoză sub formă de glucoz-1-fosfat utilizând glicogen fosforilază (figura 4). Această enzimă nu scindează legăturile a1,6-glicozidice la locurile de ramificație, prin urmare sunt necesare alte 2 enzime, după care reziduul de glucoză la punctul de ramificație este eliberat sub formă de glucoză liberă (reacțiile 2, 3). Glicogenul se descompune la glucoza-6-fosfat fără costul ATP.
Reglementarea glicogenului fosforilazei: inhibată de excesul de ATP, activat de excesul de ADP.
Distrugerea glicogenului în ficat și mușchi are o reacție distinctă datorată prezenței enzimei fosfatazei glucoz-6-fosfat în ficat (Tabelul 1).
Tabelul 1.
Prezența glucozei-6-fosfatazei în ficat determină funcția principală a glicogenului hepatic - eliberarea glucozei în sânge între mese și utilizarea acesteia de către alte organe. Astfel, mobilizarea glicogenului din ficat asigură conținutul de glucoză din sânge la un nivel constant. Această circumstanță este o condiție prealabilă pentru activitatea altor organe și, în special, a creierului. După 10-18 ore după masă, depozitele de glicogen din ficat sunt în mod semnificativ epuizate, iar postul timp de 24 de ore duce la dispariția sa completă. Glucoza-6-fosfatază se găsește, de asemenea, în rinichi și celule intestinale.
Funcția de glicogen al mușchilor este de a elibera glucoza-6-fosfat, utilizat în mușchiul însuși pentru oxidare și energie,
Schimbarea proceselor de sinteză și mobilizare a glicogenului în ficat apare atunci când starea de digestie în perioada post-adsorbție sau starea de repaus asupra modului de funcționare a mușchilor. Insulina, glucagonul și adrenalina sunt implicate în trecerea acestor căi metabolice în ficat, iar insulina și adrenalina sunt implicate în mușchi.
Efectul acestor hormoni asupra sintezei și distrugerii glicogenului se realizează prin schimbarea în direcția opusă a activității a 2 enzime cheie - glicogen sintază și glicogen fosforilază - prin intermediul fosforilării și defosforilării lor.
Semnalul primar pentru sinteza insulinei și a glucagonului este o modificare a concentrației de glucoză din sânge. Insulina și glucagonul sunt prezente în mod constant în sânge, dar când se schimbă de la starea absorbantă la starea postabsorbantă, se modifică concentrația lor relativă, indicele insulină-glucagon. Astfel, principalul factor de comutare în ficat este indicele insulină-glucagon.
În perioada de post-adsorbție, indicele insulină-glucagon scade, iar influența glucagonului, care stimulează defalcarea glicogenului în ficat, este un factor decisiv. Mecanismul de acțiune al glucagonului implică o cascadă de reacții care conduc la activarea glicogenului fosforilazei.
În timpul perioadei de digestie, efectul insulinei este predominant, deoarece indicele insulină-glucagon în acest caz crește. Sub influența insulinei apare:
a) stimularea transportului de glucoză în celulele musculare;
b) schimbarea activității enzimelor prin fosforilare și defosforilare. De exemplu, insulina activează fosfodiesteraza și reduce concentrația de cAMP în celulă. În plus, insulina activează fosfataza glicogen sintazei, aceasta din urmă fiind defosforilată și devine activă;
c) modificarea cantității anumitor enzime prin inducerea și reprimarea sintezei lor. De exemplu, insulina induce sinteza glucokinazei, accelerând astfel fosforilarea glucozei în ficat.
Adrenalina are un mecanism similar de acțiune asupra celulelor hepatice cu glucagon. Dar este posibil să se includă un alt sistem de transducție a semnalului efector în celula hepatică. Tipul receptorilor cu care interacționează adrenalina determină care sistem va fi utilizat. Astfel, interacțiunea adrenalinei cu receptorii b ai celulelor hepatice activează sistemul de adenilat ciclază. Interacțiunea adrenalinei cu receptorii, include mecanismul inositol fosfat al transferului transmembranar al semnalului hormonal. Rezultatul acțiunii ambelor sisteme este fosforilarea enzimelor cheie și comutarea sintezei glicogenului la descompunerea sa (Fig.6, 7).
Activarea de adrenalină a glicogenului fosforilazei musculare are loc în mod diferit, deoarece distrugerea glicogenului în mușchii scheletici este stimulată de contracțiile musculare. Fosforylaza kinaza (dependentă de Ca2 +) este activată în timpul muncii musculare sub influența impulsurilor nervoase, deoarece concentrația ionilor de calciu în sarcoplasm crește în acest caz. Acesta este un alt mecanism pentru accelerarea defalcării glicogenului în mușchi. Efectul adrenalinei asupra mușchilor are ca rezultat, de asemenea, activarea protein kinazelor dependente de cAMP și activarea fosforilazei prin fosforilarea sa (Figura 8).
Atunci când un semnal este transmis de la hormon prin intermediul mediatorilor intracelulari, are loc amplificarea considerabilă a acestuia, prin urmare, activarea glicogenului fosforilazei cu participarea oricărui sistem de transducție a semnalului în celulă vă permite să formați rapid o cantitate mare de glucoză din glicogen. În mușchi, acest lucru are o importanță deosebită pentru desfășurarea muncii intensive sub stres, de exemplu, atunci când fugiți de pericol.
Cu o sarcină moderată în mușchi, un alt mecanism de reglare a activității de glicogen fosforilază acționează - reglarea alosterică de către produsele de dezintegrare ale ATP (AMP).
Atunci când mergeți dintr-o stare postabsorbantă la o stare absorbtivă sau la sfârșitul muncii musculare, secreția de hormoni se oprește și întregul sistem revine la starea inițială inactivă. Adenilat ciclaza și fosfolipaza C sunt inactivate. cAMP este distrus de fosfodiesteraza, care determină transferul tuturor enzimelor intracelulare ale cascadei într-o formă inactivă.
Semnificația reglării ratelor de sinteză și defalcare a glicogenului în ficat constă în asigurarea constanței concentrației de glucoză în sânge. Reglarea metabolismului glicogenului în mușchi oferă materialului energetic atât o muncă intensă a mușchilor, cât și un consum de energie în repaus.
Distrugerea glicogenului muscular
Fosforilaza este enzima cheie (adică, limitativă și normativă) pentru defalcarea glicogenului.
Reglementarea glicogenului fosforilazei: inhibată de excesul de ATP, activat de excesul de ADP.
G b f - p u t b. (calea hexo-bisfosfat de descompunere a carbohidraților)
SEMNIFICAȚIA BIOLOGICĂ A HBF-PATHULUI.
1. Aceasta este principala modalitate de defalcare a carbohidratilor pana la produsele finale. În multe celule, aceasta este singura cale. Deci, 70-75% din glucoza care vine la o celula se descompune.
2. Doar calea HBP dă energia celulară sub formă de ATP. Aceasta este sursa principală de energie din celulă.
3. Aceasta este cea mai lungă cale de defalcare a carbohidraților.
Traseul GBF împărțit în 3 etape.
Etapa I are loc în citoplasmă, dă 8 molecule ATP în timpul defalcării unei molecule de glucoză sau 9ATP în timpul defalcării unui fragment de glucoză din glicogen. Se termină cu formarea a 2 molecule de piruvat (PVK).
Etapele a doua și a treia - (exclusiv aerobic!) În mitocondriile cu participarea obligatorie a oxigenului, dați 30 ATP pe moleculă de glucoză.
Etapa 2 a căii GBF este denumită "decarboxilarea oxidativă a piruvatului" și este catalizată de complexul piruvat dehidrogenază (vezi prelegerile "Oxidarea biologică" - un lanț extins de oxidare mitocondrială). În etapa a doua, doi atomi de hidrogen sunt îndepărtați de molecula PVC și piruvatul este transformat în acetil-coenzima A (AcCoA), CO este separat simultan.2. Doi atomi de hidrogen merg la NAD și apoi de-a lungul lanțului de oxidare mitocondrială sunt transferați la O2 pentru a forma H2O și 3 molecule ATP. Prin urmare, pe baza unei molecule a glucozei inițiale, a doua etapă dă 6 ATP.
A treia etapă este introdusă de molecula AcetylKoA, care se formează ca urmare a celei de-a doua etape. Această a treia etapă se numește ciclul acidului tricarboxilic (TCA) (vezi prelegerile "Oxidarea mitocondrială"). În acest ciclu, AccoA este complet despicat la CO2 și H2A. În același timp, se formează 12 ATP pe moleculă accoAA, care a intrat în ciclu. Dacă luați în considerare o moleculă de glucoză, atunci în a treia etapă se formează 24 ATP.
Prima etapă trece prin 10 etape intermediare. În prima parte a acestei etape, molecula de glucoză este împărțită în jumătate până la 2 molecule de fosfogliceraldehidă (PHA).
Caracteristicile primei părți a etapei I:
Hexokinaza (GC) funcționează pentru a slăbi o moleculă puternică de glucoză:
A doua reacție - izomerizare:
În a treia etapă, fructoza-6-fosfat este în continuare slăbit de fosfofructokinază (PFK) și se formează 1,6-bisfosfat de fructoză:
Fosfofructokinaza este enzima cheie pentru calea HBP. Este un "punct de control secundar". Vmax FFK mai mult decât Vmax CC. Prin urmare, atunci când glucoza intră într-o mulțime, GC limitează viteza întregii căi GBF.
Un exces de ATP și un exces de citrat inhibă puternic FPC. În aceste condiții, în loc de hexokinază, FFK devine enzima limită a căii HBP. Datorită inhibării PFC se acumulează glucoza-6-fosfat (G-6-F) și fructoză-6-fosfat (P-6-F). G-6-F inhibă hexokinaza, reducând utilizarea glucozei de către celulă și activând simultan glicogen sintaza.
Dacă nu există exces de ATP și citrat, dar există un exces de ADP, atunci ADP activează PFC, iar apoi viteza întregii căi de PIB este limitată din nou de hexokinază.
Ca urmare a reacției fosfofructinazei, molecula de fructoză-1,6-bisfosfat este destabilizată (slăbită), astfel încât se descompune imediat în 2 trioze cu participarea enzimei aldolază (a 4-a reacție):
Doar PHA intră în reacția următoare (a șasea) a căii HBP. Ca rezultat, concentrația sa scade și echilibrul celei de-a 5-a reacții se îndreaptă către formarea PHA. Treptat, întreaga FDA intră în PHA și, prin urmare, cantitatea de ATP sintetizată în reacțiile ulterioare ale căii HBP, luăm în considerare calculul a 2 molecule de PHA și alți metaboliți intermediari care se formează din acesta.
În prima parte a primei etape (de la glucoză la PHA) se consumă 2 molecule ATP: una în reacția hexokinază, cealaltă în fosfocructinază (a treia reacție în prima etapă a căii HBP). A doua parte a etapei I începe cu oxidarea PHA la FGK (acid fosfogliceric) în a 6-a reacție.
Această reacție este catalizată de enzima gliceraldehidă fosfat dehidrogenază. Hidrogenul scindabil este transferat la NAD cu formarea de NADH2. Energia care este eliberată în timpul acestei oxidări este de asemenea suficientă pentru a asigura adăugarea de fosfați în grupul de aldehide. Fosfatul este adăugat printr-o legătură macroergică. Ca rezultat, se formează 1,3-bisfosfogliceric (1,3-bisfosfoglicerat).
A șaptea reacție: fosforilarea substratului.
Fosfatul cu concentrație mare de energie este transferat în ADP pentru a forma ATP. Ca urmare a etapei a 7-a, un reziduu de acid fosforic rămâne în molecula de acid fosfogliceric.
A 8-a reacție: Fosfatul este transferat de la a treia la a doua poziție și se formează acidul 2-fosfogliceric.
H este îndepărtat din acidul 2-fosfogliceric2Aceasta conduce la o redistribuire a energiei moleculare. Ca rezultat, energia se acumulează pe fosfat în a doua poziție și legătura devine macroergică. Se pare că fosfoenolpiruvatul (PEP).
A 10-a reacție: fosforilarea substratului. Fosfatul este transferat în ADP pentru a forma ATP. FEP este transformat în PVK (acid piruvic).
În acest stadiu 1 se termină calea GDF, PEC părăsește mitocondriile și intră în a doua etapă a căii GDF.
Rezultatele etapei I: 10 reacții, dintre care prima, a treia și a zecea reacție sunt ireversibile. Mai întâi, 2 ATP sunt consumate pe 1 moleculă de glucoză. Apoi, PHA este oxidat. Energia se realizează în timpul a două reacții de fosforilare a substratului: în fiecare dintre acestea se formează 2 ATP. În consecință, pentru fiecare moleculă de glucoză (pentru 2 molecule PHA), 4 ATP este obținută prin fosforilarea substratului.
În total, toate cele 10 etape pot fi descrise prin următoarea ecuație:
NADH2 sistemul de oxidare mitocondrială (MTO) transferă hidrogenul în oxigen în aer pentru a forma H2O și 3 ATP, dar etapa 1 continuă în citoplasmă și NADH2 nu poate trece prin membrana mitocondrială. Există mecanisme de transfer pentru a asigura această tranziție NADH2 prin membrana mitocondrială - navetă malat-aspartat și navetă glicerofosfat (vezi prelegerile "Oxidarea biologică").
Pe baza unei molecule de glucoză se formează 2 NADN2.
În plus față de 2 ATP, obținut în prima etapă prin fosforilarea substratului, se formează încă 6 ATP cu participarea oxigenului, pentru un total de 8 molecule ATP. Atât de mult ATP se formează pentru fiecare moleculă de glucoză scindată înainte de PVC în timpul primei etape a căii HBP.
Dacă aceste 8 ATP-uri sunt adăugate la 30 de molecule ATP care se formează în etapele a doua și a treia, atunci rezultatul energetic total al întregii căi de HBP va fi de 38 ATP pe moleculă de glucoză împărțită la CO2 și H2A. În aceste 38 de ATP, 65% din energia care ar fi eliberată atunci când glucoza este arsă în aer este conținută. Aceasta dovedește eficiența foarte mare a căii GBF.
Din cele 38 de ATP, cele mai multe dintre ele sunt formate în etapele a doua și a treia. Fiecare dintre aceste etape este absolut ireversibilă și necesită participarea obligatorie a oxigenului, deoarece etapele oxidative ale acestor etape sunt asociate cu oxidarea mitocondrială (fără a fi imposibilă). Întreaga cale HBP de la glucoză sau glicogen la CO2 și H2Despre apel: DECOMPOZIȚIA AEROBICĂ A CARBOHIDĂTELOR.
Enzime cheie din prima etapă a căii HBP: hexokinaza și proteina kinaza fosforică.
Un alt link-cheie este localizat la TsTK (calea GBF a treia etapă). Legătura cheie în etapa a 3-a este necesară pentru că ACCoA care intră în ciclul TCA este format nu numai din carbohidrați, ci și din grăsimi și aminoacizi. Prin urmare, un TCA este ultimul "cazan" pentru arderea resturilor de acetil din carbohidrați, grăsimi și proteine. TsTK unește toți metaboliții care se formează la dezintegrarea carbohidraților, a grăsimilor și a proteinelor.
Enzime cheie ale TCA: citrat sintetază și izocitrat dehidrogenază. Ambele enzime sunt inhibate de excesul de ATP și de excesul de NADH.2. Isocitrat dehidrogenaza este activată de excesul ADP. ATP inhibă aceste enzime în moduri diferite: dehidrogenaza izocitrat este inhibată de ATP mult mai puternic decât citrat sintaza. Prin urmare, cu un exces de ATP, produsele intermediare se acumulează: citrat și izocitrat. În aceste condiții, citratul poate intra în citoplasmă într-un gradient de concentrație.
Etapele a 2-a și a 3-a ale căii HBP apar în mitocondrii, iar prima în citoplasmă.
Prima etapă este separată de etapele a 2-a și a 3-a de către membrana mitocondrială.
Prin urmare, prima etapă poate să-și îndeplinească funcțiile speciale. Aceste funcții
Defalcarea glicogenului.
Degradarea glicogenului cu formarea de glucoză are loc în perioada dintre mese, munca fizică și stresul.
Modalități de mobilizare a glicogenului:
2. Calea amilolitică a defalcării glicogenului are loc cu participarea enzimei amilază.
Cale fosforolitice - principala cale de descompunere a glicogenului cu formarea de glucoză:
În țesutul muscular nu există nici o enzimă de glucoză-6-fosfatază, prin urmare, glicogenul muscular nu se descompune
formarea de glucoză și este oxidată sau aerobă sau anaerobă cu eliberarea de energie. prin
10-18 ore după masă, depozitele de glicogen din ficat sunt în mod semnificativ scăzute.
Reglarea nivelurilor de glucoză din sânge. Rolul sistemului nervos central, mecanismul de acțiune al insulinei, adrenalinei, glucagonului,
Hormon de creștere, glucocorticoizi, tiroxină și efectul lor asupra stării metabolismului carbohidraților.
Rolul principal în reglarea metabolismului carbohidraților aparține sistemului nervos central. Reducerea nivelului de glucoză din sânge duce la o creștere a secreției de adrenalină, glucagon, care, acționând în organul țintă pentru acești hormoni (ficat), recunoscute de receptorii membranari ai celulelor hepatice și de a activa adenilat membrană enzimă ciclaza, declanșând mecanismul care duce la descompunerea glicogenului în glucoză.
Diagrama mecanismului de interacțiune a adrenalinei și a glucagonului cu celula:
Adrenalina - crește nivelul de glucoză prin activarea enzimei fosforilază (sistemul de adenilat ciclază), care conduce la defalcarea glicogenului cu formarea de glucoză, blochează enzima glicogen sintază, adică Sinteza glicogenului.
Glucagonul - acționează ca adrenalina, dar, în plus, activează enzimele de gluconeogeneză.
Glucocorticoizii - cresc nivelul glucozei din sânge, ca inductori ai sintezei enzimelor gluconeogenezei.
GH activează gluconeogeneza, tiroxina activează insulinaza, care descompune insulina, afectează absorbția glucozei în intestin.
Glicogenoza (o boală a acumulării de glicogen) este cauzată de un defect al enzimelor implicate în defalcarea glicogenului. De exemplu, boala Gyrke este asociată cu lipsa enzimei de glucoză-6-fosfatază, cu o acumulare excesivă de glicogen în ficat, hipoglicemie și consecințele ei. Boala Mac-Arda: cauza este absența fosforilazei în țesutul muscular. În același timp, nivelul de glucoză din sânge este normal, dar se observă o slăbiciune a țesutului muscular și capacitatea de a efectua o muncă fizică este redusă. Boala Andersen asociată cu un defect, enzimă de ramificare, ceea ce duce la acumularea de glicogen în ficat, cu puncte foarte lungi și rare ramură exterioară ale acestora - icterul, ciroză, insuficiență hepatică, moartea (glicogen neramificat distruge hepatocite).
2.5 Concentrația de glucoză din sânge este menținută pe parcursul zilei la un nivel constant de 3,5-6,0 mmol / l. După consum, nivelul de glucoză crește în interval de o oră până la 8 mmol / l și apoi revine la normal. În organism, un nivel constant de glucoză din sânge este menținut datorită existenței mecanismelor neurohumorale. Indicatorul principal al stării metabolismului carbohidraților este conținutul de glucoză din sânge și din urină.
Hiperglicemia este o afecțiune în care nivelurile de glucoză sunt mai mari decât cele normale. motive:
1. Fiziologic-alimentar, emoțional.
2. Patologia - diabetul zaharat; diabetul steroidian (Itsenko-Cushing) - hiperproducția glucocorticoizilor cortexului suprarenale; hiperproducția adrenalinei, glucagonului, hormonului tiroidian tiroxină.
Hipoglicemia - o afecțiune în care nivelurile de glucoză sunt sub normal. motive:
1. randament redus de glucoza: boli de ficat, tulburări endocrine (deficit de hormon de crestere, cortizol), moștenită tulburări metabolice (deficit de glicogen sintetaza, galactozemie, fructosemia, forma glicogenoza hepatic).
2. Creșterea utilizării glucozei: scăderea rezervelor de grăsime (malnutriție), oxidarea acidelor grase depreciate, hiperplazia celulelor β. Balmeș. glande, supradozaj cu insulină, boala Addison - hipoproducții de glucocorticoizi.
GLUCOSURIA - apariția zahărului în urină. Dacă nivelul de glucoză din sânge este de 8-10 mmol / l, acesta este rupt
pragul de rinichi pentru glucoză și apare în urină. motive:
- neurogenic pe baza condițiilor stresante
- boli infecțioase acute
2.6. Diabetul zaharat, caracteristicile biochimice ale patogenezei.
Aceasta este o boală care rezultă dintr-o deficiență insulinică absolută sau relativă.
Insulina este singurul hormon care scade glucoza din sânge. Mișcarea:
-Aceasta crește permeabilitatea membranelor celulare la glucoza in celulele adipoase si tesutul muscular, sub proteinele sale influența Transportere GLUT-4 se va amesteca din citoplasmă la membrana celulei, unde acesta se unește cu glucoză și transmite-l în interiorul celulei;
-activează hexokinaza, fructokinaza, piruvat kinaza (stimulează glicoliza);
-activează glicogen sintetaza (stimulează sinteza glicogenului);
-activează calea pentoză-fosfat dehidrogenază;
-conform mecanismului de reglare cronică, este un inductor al sintezei hexokinazei și un represor al sintezei enzimelor de gluconeogeneză (blochează gluconeogeneza);
-30% din carbohidrați în lipide;
-stimulează ciclul TCA prin activarea enzimei sintetazei, care catalizează reacția interacțiunii acetil CoA cu SchUK;
Diabetul zaharat (DM) este clasificat în funcție de diferențele dintre factorii genetici și evoluția clinică în două forme principale: diabet zaharat tip I - insulino-dependent (IDDM) și diabet de tip II - non-insulin dependent (NIDDM).
IDDM - o boală cauzată de distrugerea celulelor beta ale insulelor Langerhans ale pancreasului datorită reacțiilor autoimune, infecții virale (virusul variolei, rubeolă, rujeolă, parotidită epidemică, adenovirus). Când diabetul este redus raportul insulină / glucagon. În același timp, stimularea proceselor de depunere a glicogenului și a grăsimilor este slăbită, iar mobilizarea purtătorilor de energie se intensifică. Chiar și după masă, ficatul, mușchii și țesutul gras funcționează într-o stare postabsorbantă.
Hiperglicemia - crește concentrația. glicemia din sânge.
Aceasta se datorează unei scăderi a ratei de utilizare a glucozei de către țesuturi datorită lipsei de insulină sau scăderii efectului biologic al insulinei în țesuturile țintă. Cu deficit de insulină, numărul de proteine de transfer de glucoză (GLUT-4) pe membranele celulelor dependente de insulină (țesutul adipos muscular) scade. În mușchi și ficat, glucoza nu este depozitată ca glicogen. În țesutul adipos scade rata de sinteză și depunere a grăsimilor. Gluconeogeneza este activată din aminoacizi, glicerol și lactat.
Glucozuria - excreția de glucoză în urină.
În mod normal, tubulii proximali ai rinichilor reabsorb toate glucoză dacă nivelul lor nu depășește 8,9 mmol / l. Creșterea concentrației de glucoză în sânge depășește concentrația pragului renal, care determină apariția acesteia în urină.
Cetonemia - creșterea concentrației de organisme cetone în sânge.
Grăsimile nu sunt depuse, dar catabolismul lor accelerează. Concentrația de acizi grași neesterificați crește, ceea ce captează ficatul și le oxidează la acetil CoA. Acetil-CoA este transformat în acid β-hidroxibutiric și acetoacetic. Decarboxilarea acetoacetatului la acetonă se produce în țesuturi, prin urmare mirosul său emană de la pacienți. Creșterea concentrației de organisme cetone în sânge (peste 20 mg / l) conduce la cetonurie. Acumularea de corpuri cetone reduce capacitatea tampon a tăieturii și provoacă acidoză.
Deficiența de insulină duce la o scădere a ratei de sinteză a proteinelor și la creșterea defalcării acestora. Aceasta determină o creștere a concentrației de aminoacizi din sânge, care sunt deaminate în ficat. Amoniacul rezultat intră în ciclul ornitinei, ceea ce duce la o creștere a concentrației de uree în sânge și urină - azotemie.
Poliuria - urinare crescută (3-4 l pe zi și mai mult), deoarece glucoza creste presiunea osmotica.
Polydipsia - sete constantă, gură uscată, din cauza pierderii apei.
Polifagie - care se confruntă cu foamea, de multe ori mănâncă, dar pierde în greutate, deoarece Glucoza nu este o sursă de energie - "foame în mijlocul abundenței".
NIDDM - apare ca urmare a deficienței relative a insulinei datorită:
- tulburări de secreție de insulină
- reducerea conversiei proinsulinei în insulină
- creste catabolismul insulinei
-insuficiența receptorului de insulină, deteriorarea mediatorilor de semnal intracelular de insulină.
Aceasta afectează persoanele mai în vârstă de 40 de ani, caracterizate printr-o frecvență ridicată a formelor familiale. Cauza principală a complicațiilor tardive ale diabetului zaharat este hiperglicemia, care duce la deteriorarea vaselor de sânge și la disfuncția diferitelor țesuturi și organe. Unul dintre principalele mecanisme de deteriorare a țesutului în diabet zaharat este glicozilarea proteinelor, ducând la o schimbare a conformației și funcțiilor lor. Macroangiopatiile se manifestă în înfrângerea vaselor mari și medii ale inimii, creierului, extremităților inferioare (gangrena). Microangiopatia este rezultatul deteriorării capilarelor și a vaselor mici și se manifestă sub formă de nefro, neuro și retinopatie. În cazul apariției microangiopatiei, glicozilarea proteinelor joacă un anumit rol, ceea ce duce la apariția nefropatiei (afectarea funcției renale) și a retinopatiei (până la pierderea vederii).
Colagenul formează baza membranelor bazale capilare. Conținutul crescut de colagen glicozilat conduce la scăderea elasticității sale, a solubilității, la îmbătrânirea prematură, dezvoltarea contracțiilor. În rinichi, astfel de schimbări duc la desoilarea glomerulilor și a insuficienței renale cronice.
Glicozilatele lipoproteinelor, acumulate în peretele vascular, duc la apariția hipercolesterolemiei și a infiltrării lipidelor. Ele servesc drept bază pentru aterom, apare o încălcare a tonului vascular, ceea ce duce la ateroscleroză.
2.5 Testarea toleranței la glucoză.
După ingerare, concentrația de glucoză poate ajunge la 300-500 mg / dl și rămâne ridicată în perioada post-adsorbție, adică toleranța la glucoză scade și se observă în cazurile de formă latentă a diabetului zaharat. În aceste cazuri, oamenii nu au simptome clinice caracteristice diabetului, iar concentrația de glucoză la naștere este normală.
Se efectuează un test oral de toleranță la glucoză pentru a identifica o formă ascunsă de diabet. Pentru aceasta, determinați nivelul de glucoză în sânge. După aceea, pacientul primește o sarcină de glucoză la o doză de 1 g pe kg de greutate, apoi la fiecare 30 de minute timp de 3 ore se determină nivelul de glucoză din sânge. Rezultatele sunt prezentate ca o curbă.
3. Lucrări practice și practice:
3.1. Determinarea glucozei din sânge utilizând ultra-glucometrul One Touch.
Determinați glucoza la un student. Realizarea analizei. Aduceți o picătură de sânge pe deget în zona de testare de pe partea superioară a benzii de testare și țineți-o în această poziție până când capilarul este complet umplut. Un raport apare pe ecran timp de 5 secunde, după care se indică valoarea nivelului de glucoză în mmol / l. După scoaterea benzii de testare, imaginea de pe ecranul dispozitivului se stinge și este pregătită pentru următoarea analiză.
Evoluția lucrului: Spălați-vă mâinile cu apă caldă și săpun și uscați bine. Tratați degetul cu un tampon de bumbac umezit cu alcool etilic și uscați-l. Sterile scarificatoare perforează pielea degetului și strânge o picătură de sânge din el, pe care îl introduceți în capilarul benzii de testare. Apoi tratați locul de puncție cu un tampon de bumbac umezit cu alcool etilic.
2. Dă-i o băutură de ceai dulce.
3. Determinați conținutul de glucoză după 30 de minute de la momentul preluării încărcăturii.
4. Determinați conținutul de glucoză după 2,5 ore de la momentul preluării încărcăturii.
Degradarea glicogenului
Conținutul
Ficatul este principala sursă de rezerve de glicogen. Când se administrează repaus alimentar, glucagonul este secretat, ceea ce stimulează distrugerea glicogenului hepatic în glucoză. Glucoza intră în sânge și este transferată cu fluxul sanguin către creier, unde acționează ca sursă de energie pentru acest organ. Odată cu descompunerea glicogenului în ficat, conversia glucoz-6-fosfatului în glucoză este catalizată de către glucoza-6-fosfatază
Degradarea glicogenului este normală
Glicogenul este stocat în mușchi și ficat. În timpul postului, glicogenul ficatului este consumat și, în timpul activității fizice crescute, se consumă glicogenul muscular.
Glicogenoză Editați
Când glicogenoza a observat încălcări ale stocării glicogenului; 4 din 12 tipuri de glicogenoză sunt prezentate în fig. 26.3- 26.6.
Muschii folosesc glicogenul stocat exclusiv pentru nevoile proprii ca sursă de energie. Cu încărcături intense în condiții anaerobe, de exemplu, cu acțiunea adrenalinei (reacția "salvează-te sau luptă"). Glicoliza anaerobă deosebit de intensă apare în mușchii albi. Nu există glucoză-6-fosfatază în mușchi.
Glicogenoză de tip I (boala Girke). Moștenit de tip autosomal recesiv. Boala este cauzată de deficiența de glucoză-6-fosfatază în ficat. Din acest motiv, ficatul nu poate regla nivelul glucozei în sânge, iar la nou-născuți se dezvoltă hipoglicemie severă. Excesul de glicogen este stocat în ficat și rinichi. Datorită acumulării glucozei-6-fosfatului, se dezvoltă hiperlactatemia, hiperlipidemia, hiperuricemia și guta.
Glicogenoză de tip II (boala Pompe). Glicogenoza de tip II este moștenită într-o manieră autosomală recesivă. Cauza bolii este o deficiență acută a a- (1-> 4) glucozidazei, o enzimă lizozomă. Datorită acumulării de glicogen, cardiometalia se dezvoltă după 2-3 luni de la naștere. În plus, afectează ficatul și mușchii, ceea ce duce la slăbiciune musculară generală. Se presupune că în tratamentul terapiei cu glicogenoză de tip II, terapia de substituție a enzimei va fi eficientă.
Glicogenoza de tip III (boala Cory) este cauzată de deficiența enzimei, în care atât ficatul cât și alte organe acumulează o formă anormală de glicogen - dextrină reziduală. Aceasta este o moleculă ramificată, în care în loc de ramificații pline, în locurile de legături a- (1-6, se află ramuri scurte.) Boala se caracterizează prin hipoglicemie și hepatomegalie
Glicogenoza de tip V (boala Mac-Ardla) este moștenită într-o manieră autosomală recesivă. Este cauzată de lipsa fosforilazei musculare (miofosforilaza). În glicogenoza de tip V, mușchii nu pot descompune glicogenul pentru energie. În timpul efortului fizic, acești pacienți suferă de oboseală rapidă și de spasme musculare, se observă mioglobinurie
Fig. 26,6. Glicogenoză de tip I (boala Girke).
Dizolvarea glicogenului (glicogenoliza)
Pentru metabolismul normal al organismului este de obicei suficientă glucoză în rația de hrană a animalului. În caz contrar, pot fi mobilizate rezervele de glicogen ale ficatului și ale țesutului muscular.
Descompunerea glicogenului se bazează pe îndepărtarea secvențială a resturilor de glucoză sub formă de glucoz-1-fosfat. Prima reacție de descompunere a glicogenului este catalizată de către enzima glicogen fosforilază. Fosfatul este implicat în acesta și, prin urmare, se numește fosforoliză. Reacția conduce la defalcarea legăturii glicozidice a glicogenului a-1,4 pentru a produce glucoz-1-fosfat:
În următoarea reacție, izomerizarea glucozei-1-fosfatului are loc sub influența enzimei fosfolucomutaza cu formarea de glucoz-6-fosfat:
În ficat (dar nu în mușchi), glucoza-6-fosfat, produsă în timpul defalcării glicogenului, este hidrolizată de glucoza-6-fosfat cu eliberarea glucozei libere:
Balanța generală a separării unui rest de glucoză de o moleculă de glicogen în ficat prin glicogenoliză poate fi reprezentată prin următoarea ecuație:
Trebuie remarcat faptul că energia sub formă de ATP în procesul de glicogenoliză nu este utilizată și nu este formată. În țesuturile periferice, glucoza-6-fosfat, obținut în timpul glicolizei, se descompune la acidul lactic în țesutul muscular alb și este complet oxidat la C02 și H20 în mușchi roșii.
Ficatul are o capacitate enormă de a stoca glicogen. În ficatul uman, conținutul de glicogen poate ajunge la 10% din masa umedă a glandei. Nivelul de glicogen din mușchi este mult mai mic - 1-2% din masa totală, dar glicogenul cantitativ este semnificativ mai mare în țesutul muscular al animalului, având în vedere raportul dintre masa musculară și masa ficatului.
Glicogenul mușchilor și al ficatului are diferite roluri. Glicogenul muscular servește drept rezervă pentru sinteza ATP pentru acest țesut, în timp ce funcția glicogenului hepatic este de a rezerva glucoză pentru a menține concentrația de glucoză liberă în sânge. Conținutul de glicogen în ficat variază în mare măsură în funcție de nivelul de carbohidrați din dieta animalului.
Procesele de glicogeneză și glicogenoliză în ficat funcționează ca un "tampon" al nivelurilor de glucoză din sânge. Cu toate acestea, această funcție a acestor procese este nesemnificativă în ceea ce privește țesutul muscular. Munca mecanică este o condiție prealabilă pentru mobilizarea glicogenului muscular pentru a obține cantități suplimentare de ATP. Nivelul utilizării glicogenului depinde de tipul (alb sau roșu) al fibrei musculare. Fibrele musculare roșii au o rețea bogată de vase de sânge, conțin cantități mari de mioglobină și mitocondrii. În interiorul acestor celule, glicogenul este transformat în acid piruvic, care, în prezența oxigenului, poate fi oxidat la CO2 și H20.
Procesele de glicogenoliză și glicogeneză sunt asociate cu nevoia organismului de glucoză - sursa de ATP. Reglarea acestor procese este dificilă. Aceasta implică enzimele alosterice glicogen sintază și glicogen fosforilază. Activitatea lor se desfășoară prin hormoni - primii mesageri extracelulare (glucagon și adrenalină) și AMP ciclic (cAMP), mesagerul intracelular secundar.
Glucagonul asigură glicogenoliza în ficat datorită activării glicogen fosforilazei. Glucagonul determină, de asemenea, inhibarea activității glicogen sintazei. Astfel, glucagonul din ficat oferă defalcarea glicogenului pentru a normaliza nivelele de glucoză din sânge. Adrenalina, activând glicogen fosforilaza, stimulează excreția glucozei libere din ficat în sânge pentru nevoile tuturor organelor periferice ale corpului.
Distrugerea glicogenului muscular
Se știe că fosforoliza joacă un rol-cheie în mobilizarea polizaharidelor. (În țesuturile oamenilor și animalelor, biochimii sovietici E. L. Rosenfeld și I. A. Popova au descoperit de asemenea enzima y-amilază care catalizează scindarea reziduurilor de glucoză din molecula de glicogen prin legături α-1,4. Cu toate acestea, rolul de lider în defalcarea glicogenului în celule aparține fosforilazelor.) Fosforilazele convertesc polizaharidele (în special, glicogenul) de la forma de depozitare la forma metabolică activă; în prezența fosforilazei, glicogenul se dezintegrează pentru a forma esterul de fosfat de glucoză (glucoz-1-fosfat), fără a se rupe mai întâi în fragmente mai mari ale moleculei de polizaharidă.
Reacția catalizată de fosforilază, în formă generală, arată astfel:
În această reacție (C.6H10O5)n înseamnă lanțul polizaharidic al glicogenului, un (C.6H10O5)n-1 același lanț, dar scurtat cu un reziduu de glucoză.
În fig. 82 descrie cursul descompunerii glicogenului la glucoz-1-fosfat și participarea cAMP la acest proces. Enzima fosforilază există în două forme, dintre care una (fosforilaza "a") este activă, în timp ce cealaltă (fosforilaza "c") este de obicei inactivă. Ambele forme pot disocia în subunități. Fosforilaza "b" constă din două subunități, iar fosforilaza "a" - de patru. Transformarea fosforilazei "în" în fosforilaza "a" se realizează prin fosforilarea proteinelor conform ecuației:
2 mol. fosforilază "în" + 4 ATP ->
1 mol. fosforilaza "a" + 4 ADP
Această reacție este catalizată de o enzimă numită fosforilază kinază. Sa constatat că această kinază poate exista atât în formă activă, cât și inactivă, cu fosforilază kinază inactivă devenind activă sub influența proteinei kinazei enzimei (fosforilaza kinaza). Forma activă a acesteia din urmă este formată cu participarea cAMP. Așa cum s-a menționat deja, cAMP, la rândul său, este format din ATP prin acțiunea enzimei adenilat ciclază. Această reacție este stimulată, în special, de adrenalină și glucagon. O creștere a conținutului de adrenalină conduce de-a lungul acestui lanț complex de reacții la conversia fosforilazei "la" în fosforilaza "a" și, prin urmare, la eliberarea de glucoză sub formă de glucoz-1-fosfat din polizaharida de stocare a glicogenului. Transformarea inversă a fosforilazei "a" în fosforilaza "în" este catalizată de enzima fosfatază (această reacție este aproape ireversibilă).
Trebuie notat faptul că fosforilaza "a" scindează reziduurile de glucoză, pornind de la capătul periferic al ramurilor exterioare ale moleculei de glicogen și atunci când se apropie de conexiunile α (1 -> 6), acțiunea sa se oprește. Cu alte cuvinte, fosforoliza continuă numai până la punctele de ramificație din molecula de glicogen. Enzima amilo-1,6-glucosidază este capabilă să-și deconecteze (1 -> 6) - legătură la punctul de ramificație, după care fosforilaza "a" are din nou posibilitatea de a acționa până când ajunge la punctul de ramificație următor, etc.
1-fosfatul de glucoză format ca rezultat al fosforolizei este în continuare transformat de fosfoglucomutaza în glucoz-6-fosfat:
Pentru ca această reacție să continue, este necesară o formă fosforilată de fosfoglucomutază, adică forma sa activă, care este formată în prezența de 1,6-difosfat de glucoză. Astfel, 1,6-difosfatul de glucoză în reacția fosfoglucomutazei joacă rolul unei coenzime. (Glucoza-1,6-difosfat este produsul următoarei reacții: glucoz-1-fosfat + ATP glucoza-1,6-difosfat + ADP).
Formarea glucozei libere din glucoz-6-fosfat în ficat apare sub influența glucozei-6-fosfatazei. (Spre deosebire de ficat, nu există glucoză-6-fosfatază în țesutul muscular) Această enzimă catalizează scindarea hidrolitică a fosfatului:
În fig. 83 prezintă căile de defalcare și sinteză a glicogenului.
Se poate considera că menținerea constanței concentrației de zahăr în sânge este în primul rând rezultatul fluxului simultan al două procese: intrarea glucozei în sânge din ficat și consumul acesteia din sânge de către țesuturi, unde este folosit în principal ca material energetic.
În țesuturile (inclusiv ficatul), există două căi principale pentru defalcarea glucozei: calea anaerobă care se desfășoară în absența oxigenului și calea aerobă, care necesită oxigen.
Degradarea glicogenului
Calea de descompunere a glicogenului în glucoză liberă diferă de sinteza sa. Acesta include o serie de alte enzime. Glicogenul fosforilază catalizează prima reacție de catabolism a glicogenului - ruperea legăturii alfa-1,4-glicozidice dintre resturile de glucoză la capetele lanțurilor prin fosforoliză, adică interacțiunea cu fosfatul anorganic. Ultimele reziduuri de glucoză sunt scindate sub formă de glucoz-1-fosfat. Astfel, metoda de rupere a legăturilor alfa-1,4-glicozidice ale glicogenului în țesuturi diferă de ruptura lor hidrolitică sub acțiunea amilazei în tractul gastrointestinal. Reacția fosforilazei se repetă până când rămân până la punctul de ramificație 4 resturi de glucoză. Apoi, enzima alfa (1 6) -glucozidază transferă enzima triglicoză la capătul lanțului adiacent, iar cel de-al patrulea rest de glucoză, legat de legătura alfa-1,6-glicozidică, se descompune în mod hidrolitic sub formă de glucoză liberă. Apoi, glicogen fosforilaza catalizează scindarea resturilor de glucoză la un nou punct de ramificație.
Moleculele de glucoză-1-fosfat sunt transformate în glucoz-6-fosfat sub influența fosfoglucomutazei, care catalizează aceeași reacție în direcția opusă în timpul biosintezei glicogenului. Trecerea de glucoz-6-fosfat la glucoză liberă nu poate fi efectuată prin reacția hexokinazică, deoarece este ireversibilă. În ficat și rinichi se află enzima glucoză-6-fosfatază, care catalizează reacția de hidroliză a glucoz-6-fosfatului la glucoză. Glicemia liberă intră în sânge și intră în alte organe. În mușchi, creier și alte țesuturi, glucoza-6-fosfatază este absentă. Astfel, glicogenul ficatului servește ca sursă de glucoză pentru întregul organism, iar glicogenul mușchilor și creierului se descompune la glucoz-6-fosfat, care este utilizat în aceste țesuturi.
Defalcarea glicogenului în acid lactic (glicogenoliza)
Glucoza, care provine din sânge, și resturile de glucoză din glicogenul depozitat servesc drept substrat de glicoliză pentru mușchi. Datorită acțiunii secvențiale a glicogen fosforilazei și fosfoglucomutazei, resturile de glucoză ale glicogenului sunt convertite în glucoz-6-fosfat, care este apoi inclus în procesul de glicoliză:
În ceea ce privește glicogenoliza, ATP este consumat o singură dată pentru formarea de 1,6-difosfat de fructoză. Dacă luăm în considerare costurile ATP pentru biosinteza glicogenului (două molecule ATP pentru includerea unui rest de glucoză), atunci randamentul net este de numai 1 moleculă ATP per 1 reziduu de glucoză. Consumul de ATP pentru sinteza glicogenului în mușchi are loc în repaus, când depozitarea glicogenului este suficient furnizată cu oxigen și energie. Și în timpul exercițiilor intense, descompunerea anaerobă a glicogenului la acidul lactic determină o producție mai mare de ATP decât defalcarea glucozei.