Глюкоза запасается в клетках в форме гликогена.
Гликоген глюкоза крови гликолиз
Глюкозо-6-фосфат УДФ-глюкоза
Эпимераза
Глюкозо-1-фосфат УДФ-галактоза
Недостаточностьгалактокиназы проявляется катарактой (галактитол – осмотически активное соединение, вызывающее помутнение хрусталика глаза). Наиболее распространённым и тяжёлым является врождённый дефект уридилтрансферазы (галактозо-1-фосфат-уридилтрансферазы). Он проявляется синдромом галактоземия. При этом заболевании из-за недостаточности уридилтрансферазы в крови резко повышается содержание галактозо-1-фосфата и галактозы, дающие положительную реакцию на «сахар» крови. Сахар обнаруживается в моче (галактозурия). Синдром галактоземии проявляется желтухой новорождённых, гепатомегалией, задержкой психического развития. Заподозрить этот дефект можно на основании рвоты, возникающей после кормления ребёнка грудью, поноса, прогрессирующей катаракты.
При исключении из рациона галатозы (молока) проявления заболевания значительно уменьшаются, однако катаракта не исчезает.
Гликоген – большая ветвистая молекула с молекулярной массой 106-107 Дальтон. Линейные участки молекулы гликогена связаны α(1→4) связью, точки ветвления представлены α(1→6) гликозидной связью.
Синтез гликогена (гликогенез) осуществляется почти во всех клетках, но депо гликогена – печень, запасающая его в количестве, составляющем до 10 % массы органа. При углеводном голодании распад гликогена осуществляется очень быстро, образующаяся при этом глюкоза поступает в кровоток и используется для нужд нервной и других тканей организма. В мышцах содержится до 1% гликогена, но этот гликоген расходуется исключительно для работы самой мышечной ткани. В отличие от гликогена печени, гликоген мышц достаточно стабилен.
Синтез гликогена (рис.6.3) начинается с фосфорилирования глюкозы гексокиназой либо глюкокиназой (эта реакция описана ниже»). Далее глюкозо-6-фосфат под действием фосфоглюкомутазы превращается в глюкозо-1-фосфат. Глюкозо-1-фосфат реагирует с УТФ, в результате чего образуется активная форма глюкозы – УДФ-глюкоза. Реакция катализируется ферментом УДФ-глюкозо-пирофосфорилазой. Наконец, УДФ-глюкоза присоединяется к молекуле «затравочного гликогена» с помощью гликогенсинтазы. «Затравочным гликогеном» называется остаток внутриклеточного гликогена, связанного с белковой цепью, который не исчезает даже при длительном голодании.
Рис.. Синтез гликогена
Гликогенсинтаза образует α(1→4) гликозидные связи, присоединяя 7 остатков глюкозы к ветви «затравочного гликогена», содержащей 4 остатка глюкозы (рис).
|
Рис.. Функция гликогенсинтазы
Так как молекула гликогена является ветвистой, то в реакция синтеза гликогена участвует фермент ветвления – амило-(1,4→1,6)-трансглюкозидаза: фермент образует (1→6) гликозидную связь, перенося 7 остатков глюкозы с одной из длинных боковых цепей гликогена и формирует новую ветвь (рис. 6.5).
 |
Рис.. Функционирование фермента ветвления.
Ветвление повышает гидрофильность молекулы гликогена, при этом в нём увеличивается также количество нередуцируемых концевых остатков – мест действия гликогенсинтазы и фосфорилазы, иными словами, ветвление увеличивает скорость синтеза и распада гликогена.
В регуляции синтеза гликогена ключевую роль играет гликогенсинтаза. Фермент находится в клетке в неактивном, фосфорилированном, состоянии и называется гликогенсинтаза D (от анг. dependent - зависимый), т.е. активность его зависит от глюкозо-6-фосфата (аллостерический активатор) и гормона инсулина. Инсулин непосредственно активирует фермент фосфатазу, который и превращает гликогенсинтазу D в активную форму – гликогенсинтазу I (от англ.independent - независимый) – рис. 6.6.
Рис. 6.6 Активирование гликогенсинтазы.
Гликогенолиз – процесс распада углеводов.
Пусковым механизмом гликогенолиза является начинающаяся гипогликемия. Голодание в течение суток приводит практически к полному исчерпанию запасов гликогена
в печени; очень быстро гликоген расходуется при интенсивной физической нагрузке и стрессовых ситуациях.
Распад гликогена осуществляется 2 путями: 1/ гидролитически с участием α-амилазы и 2/ фосфоролитически с участием гликогенфосфорилазы. Основным в клетках является 2-й путь.
Гликогенфосфорилаза при участии фосфорной кислоты последовательно расщепляет линейные α(1→4) гликозидные связи с освобождением глюкозо-1-фосфата: