Синтез и распад гликогена

1. Синтез и распад гликогена

Фрагмент молекулы гликогена

2. Гликоген – запасная форма глюкозы

3.

Локализация синтеза гликогена
(гликогенез) – мышцы и печень
Биологическая роль гликогена –
энергетическая

4. Реакции синтеза гликогена.

5.

Синтез гликогена
Ферменты процесса: 1 - глюкокиназа
или
гексокиназа;
2
фосфоглюкомутаза;
3
УДФглюкопирофосфорилаза;
4
гликогенсинтаза
(глюкозилтрансфераза) – ключевой,
регуляторный
фермент
синтеза
гликогена; 5 - фермент «ветвления»
(амило-1,4→
1,6глюкозилтрансфераза).
Светлые и заштрихованные кружки глюкозные
остатки,
закрашенные
кружки - глюкозные остатки в точке
ветвления.

6.

После
образования
глюкозо-6-фосфата
(гексокиназная
реакция)
происходит
внутримолекулярный перенос остатка фосфорной
кислоты из 6-го положения в 1-е При этом образуется
глюкозо-1-фосфат.
Затем происходит дополнительная активация
глюкозного фрагмента - УДФ-глюкоза
УДФ-глюкозный
остаток
переносится
на
молекулу гликогена
Таким образом, цепь гликогена становится на 1
глюкозный фрагмент длиннее.

7.

Распад гликогена - гликогенолиз
Происходит в период между приемами пищи. Голодание в
течении 24 – 48 ч приводит практически к полному
исчезновению гликогена в клетках печени, остаются только
затравочные фрагменты

8. Схема распада гликогена

9.

Мышечные клетки используют при
распаде гликогена глюкозу как
энергетический субстрат
Клетки печени при распаде гликогена
отдают глюкозу в кровь для клеток
других органов и тканей.

10. Особенности мобилизации гликогена в печени и мышцах

Печень
Схема процесса
Гликоген
↓
Глюкозо-1-фосфат
↓→Н3РО4
Глюкоза – 6 -фосфат
↓
Глюкоза
В кровь
Мышцы
Гликоген
↓
Глюкозо-1-фосфат
↓
Глюкозо-6-фосфат
↓
Аэробный или
анаэробный распад
глюкозы
Особенности
процессов
Фосфатаза
катализирует Фосфатаза
глюкозо-6дефосфорилирование
фосфата отсутствует
глюкозо-6-фосфата.
Свободная
глюкоза
поступает в кровь
Физиологическое
значение
Гликоген используется для Гликоген
используется
поддержания концентрации
для энергообеспечения
глюкозы
в
крови
и
только самих мышц
снабжения глюкозой других
органов в период между

11. Изменение активности гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы в разные периоды

Кружками обозначены молекулы фермента: активные - чёрные,
неактивные - белые. ФП-фосфатаза (ГР) - фосфопротеинфосфатаза
гранул гликогена. ПКА – протеинкиназа А.

12. ГОРМОНАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ МЕТАБОЛИЗМА УГЛЕВОДОВ

Гормоны делят на:
1. Повышающие уровень глюкозы в крови;
2. Понижающие уровень глюкозы в крови.
Ко второй группе относится только ИНСУЛИН.
Основные механизмы действия инсулина:
1. Инсулин повышает проницаемость плазматических
мембран для глюкозы. Этот эффект инсулина является
главным лимитирующим звеном метаболизма углеводов в
клетках.
2. Инсулин снимает тормозящее действие
глюкокортикостероидов на гексокиназу.
3. На генетическом уровне инсулин стимулирует
биосинтез ферментов метаболизма углеводов, в том числе
ключевых ферментов.
4. Инсулин в клетках жировой ткани ингибирует
триглицеридлипазу - ключевой фермент распада жиров.

13.

Регуляция секреции инсулина в кровь
происходит с участием нейро-рефлекторных
механизмов. В стенках кровеносных сосудов
есть особые хеморецепторы, чувствительные
к глюкозе. Повышение концентрации глюкозы
в крови вызывает рефлекторную секркцию
инсулина в кровь, глюкоза проникает в клетки
и ее концентрация в крови снижается до
нормы.
Остальные гормоны вызывают
повышение концентрации глюкозы в крови.

14. ГЛЮКАГОН

Относится
к
пептидным
гормонам.
Обладает
мембранным
типом
взаимодействия с клеткой-мишенью. Эффект
оказывает через аденилатциклазную систему.
1. Вызывает повышение активности
гликоген-фосфорилазы.
В
результате
ускоряется распад гликогена.
Так как
глюкагон оказывает эффект только в печени
то можно сказать, что он "гонит глюкозу из
печени".
2.
Понижает
активность
гликогенсинтетазы, замедляя синтез гликогена.
3. Активирует липазу в жировых депо.

15. АДРЕНАЛИН

Имеет рецепторы во многих тканях,
а механизмы действия у него такие же,
как у глюкагона.
1. Ускоряет распад гликогена.
2. Замедляет синтез гликогена.
3. Ускоряет липолиз.

16. Источники глюкозы в крови в различные периоды

Условные обозначения: 1 – в период пищеварения углеводы пищи являются
основным источником глюкозы в крови; 2 – в постабсорбтивный период печень
поставляет глюкозы в кровь за счет процессов гликогенолиза и глюконеогенеза,
причем в течение 8–12 ч уровень глюкозы в крови поддерживается в основном за
счет распада гликогена; 3 – глюконеогенез и гликоген печени участвуют в равной
степени в поддержании нормальной концентрации глюкозы; 4 – в течение суток
гликоген печени практически полностью исчерпывается и скорость глюконеогенеза
увеличивается.

17.

Некоторые клетки, такие, как клетки
мозга, эритроциты и др. зависят от
постоянного снабжения глюкозой.
Если получаемое с пищей количество
глюкозы
недостаточно,
необходимая
концентрация глюкозы в крови может
поддерживаться некоторое время за счет
распада гликогена печени

18.

До того как исчерпаются запасы
гликогена в печени, при голодании,
активируется
еще
один
процесс
метаболизма глюкозы – глюконеогенез.
Глюконеогенез или обратный гликолиз –
это процесс образования глюкозы из
веществ
неуглеводной
природы,
протекающий в основном в печени.

19. Включение субстратов в глюконеогенез

20. Биологическая роль глюконеогенеза

Поддержание уровня глюкозы в крови в
период
длительного
голодания
и
интенсивных физических нагрузок.

21. Схема глюконеогенеза

СУММАРНОЕ УРАВНЕНИЕ ГЛЮКОНЕОГЕНЕЗА ИЗ ПИРУВАТА:
2 пируват + 4ATP + 2GTP + 2(NADH) + 4 Н2О = Глюкоза + 4ADP + 2GDP +
2NAD+ + 6Н3РО4

22.

Ферменты
обратимых
реакций
гликолиза
и
глюконеогенеза:
2
фосфоглюкоизомераза; 4 - альдолаза; 5 триозофосфатизомераза;
6
глицеральдегидфосфатдегидрогеназа; 7 фосфоглицераткиназа;
8
фосфоглицератмутаза;
9
енолаза.
Ферменты
необратимых
реакций
глюконеогенеза: 11 - пируваткарбоксилаза;
12 - фосфоенолпируваткарбоксикиназа; 13 фруктозо-1,6-бисфосфатаза; 14 - глюкозо-6фосфатаза.

23. Первый обходной путь глюконеогенеза:

Реакция первого обходного пути глюконеогенеза
протекает
в
митохондрии.
Ключевой
фермент
глюконеогенеза - пируваткарбоксилаза

24. Второй обходной путь глюконеогенеза:

25. Третий обходной путь глюконеогенеза:

26. Межорганная взаимосвязь гликолиза и глюконеогенеза. Цикл Кори (глюкозо-лактатный цикл).

27. Пентозофосфатный путь

• По этому пути идет не более 20-25%
глюкозы поступившей в клетки
• Протекает во всех клетках организма,
наиболее интенсивно в печени,
эритроцитах, надпочечниках, жировой
ткани
• Протекает в цитоплазме, состоит из 2-х
этапов:
• Окислительного
• Неокислительного.

28. Пентозофосфатный путь

Суммарная реакция пентозофосфатного пути
6 Глюкозо-6-фосфат + 12 NADP+ + 6 H2O →5 Глюкозо-6-фосфат + 12
NADPH +12 H+ +6 CO2.

29. Значение пентозофосфатного пути:

Использование НАДФН2
Источник
НАДФН2
В жировой
ткани для
синтеза жира
В печени
для синтеза
жиров и
холестерина
Для синтеза
стероидных
гормонов
В эритроцитах
для
восстановления
глутатиона,
глутатионпероксидазы

30. Использование пентоз в организме

Образование
пентоз
Входят
в состав
нуклеотидов
Входят
в состав
коферментов

31. Окислительный этап пентозофосфатного пути

32. Биологическое значение окислительного этапа –пентозофосфатного пути

1. Происходит прямое окисление глюкозо-фосфата без
участия кислорода.
2. Этот этап является одним из главных источников
НАДФН2 для клетки.
Образуется этот НАДФН2 в цитоплазме, поэтому он
не передает свой водород по системе митохондриального
окисления на кислород и АТФ не образуется. Он отдает
свой водород на синтез жирных кислот, холестерина и
других стероидов, а также на монооксигеназные реакции
3. На 1-м этапе образуется СО2 - один из конечных
продуктов метаболизма без участия кислорода.
4. Образуются пентозы. Эти пентозы являются
строительным материалом для синтеза нуклеотидов,
коферментов и некоторых других веществ.

33. Биологическое значение неокислительного этапа пентозофосфатного пути

1. Обеспечивает завершение 1-го этапа
(утилизирует продукты 1-го этапа).
2. Является источником моносахаридов с разным
числом углеродных атомов. Это строительный
материал для разных синтезов, в том числе для
синтезов различных олигосахаридов, которые входят
в состав различных клеточных рецепторов.
3. Образующийся фосфоглицеральдегид (ФГА)
является точкой сопряжения между
пентозофосфатным путем и некоторыми другими
путями метаболизма. Например: ФГА может
восстанавливаться до фосфоглицерина, который
нужен для синтеза жиров. Фосфоглицерин может
окисляться до ФГА. ФГА также образуется при
гликолизе, являясь общим метаболитом.
Значит, ФГА, образующийся при пентозофосфатном
пути, может быть использован в гликолизе.

34.

Если NADPH необходим в большей степени
клетке, чем пентозы, то возможны два варианта:
• 1. При высоком энергетическом статусе клетки
излишки пентоз путем обратных реакций
неокислительного пути превращаются в фруктозо6-фосфат и глицероальдегидфосфат, из которых в
процессе глюконеогенеза образуется глюкоза;
• 2. При низком энергетическом статусе клетки из
пентоз также образуются глицероальдегидфосфат
и фруктозо-6-фосфат, которые затем включаются в
гликолиз.

35. Метаболизм фруктозы

36. Нарушения углеводного обмена. Нарушение метаболизма фруктозы

37. Реакции превращения галактозы в глюкозу