Глюкоза гликоген: Гликоген и глюкоза | Полезности | Do4a.com

Гликоген и глюкоза | Полезности | Do4a.com

Статья Васипа Вовки о главном источнике энергии организма…

http://img.do4a.net/uploads/images/00/27/11/2011/11/12/fce327.gif

Гликоген — полисахарид, образованный остатками глюкозы; основной запасной углевод человека и животных.

Гликоген является основной формой хранения глюкозы в животных клетках. Откладывается в виде гранул в цитоплазме во многих типах клеток (главным образом печени и мышц). Гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы.

Гликоген, запасённый в клетках печени (гепатоцитах) может быть переработан в глюкозу для питания всего организма, при этом гепатоциты способны накапливать до 8 процентов своего веса в виде гликогена, что является максимальной концентрацией среди всех видов клеток. Общая масса гликогена в печени может достигать 100—120 граммов у взрослых.
В мышцах гликоген перерабатывается в глюкозу исключительно для локального потребления и накапливается в гораздо меньших концентрациях (не более 1 % от общей массы мышц), в то же время его общий мышечный запас может превышать запас, накопленный в гепатоцитах.

Небольшое количество гликогена обнаружено в почках, и ещё меньшее — в определённых видах клеток мозга (глиальных) и белых кровяных клетках.

При недостатке в организме глюкозы гликоген под воздействием ферментов расщепляется до глюкозы, которая поступает в кровь. Регуляция синтеза и распада гликогена осуществляется нервной системой и гормонами.

Глюкоза

Немного глюкозы всегда хранится у нас в организме, так сказать, «про запас». Она содержится главным образом в печени и в мышцах в виде гликогена. Однако энергии, полученной от «сгорания» гликогена, у человека среднего физического развития хватает лишь на сутки, и то лишь при очень экономном ее расходовании. Запас этот нужен нам для аварийных случаев, когда подача глюкозы в кровь может неожиданно прекратиться. Для того, чтобы человек перенес это более-менее безболезненно, ему отведены целые сутки для решения проблем с питанием. Это немалый срок, тем более если учесть, что основным потребителем аварийного запаса глюкозы является головной мозг: чтобы лучше думалось, каким образом выйти из кризисной ситуации.

http://img.do4a.net/uploads/images/00/27/11/2011/11/12/68a292.jpg

Однако неверно, что у человека, ведущего исключительно размеренный образ жизни, совсем не происходит высвобождение из печени гликогена. Это постоянно случается во время ночного голодания и в промежутках между приемами пищи, когда в крови снижается количество глюкозы. Стоит нам поесть, этот процесс замедляется и гликоген вновь накапливается. Однако уже через три часа после еды гликоген вновь начинает использоваться. И так — вплоть до следующего приема пищи. Все эти непрерывные превращения гликогена напоминают замену консервов на военных складах, когда заканчиваются сроки их хранения: чтобы не залеживались.

В организме человека и животных глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов. Способностью усваивать глюкозу обладают все клетки организма животных. В то же время, способностью использовать другие источники энергии — например, свободные жирные кислоты и глицерин, фруктозу или молочную кислоту — обладают не все клетки организма, а лишь некоторые их типы.

Транспорт глюкозы из внешней среды внутрь животной клетки осуществляется путём активного трансмембранного переноса с помощью особой белковой молекулы — переносчика (транспортёра) гексоз.

Многие отличные от глюкозы источники энергии могут быть непосредственно конвертированы в печени в глюкозу — молочная кислота, многие свободные жирные кислоты и глицерин, свободные аминокислоты. Процесс образования глюкозы в печени и отчасти в корковом веществе почек (около 10%) молекул глюкозы из других органических соединений называется

глюконеогенезом.

Те источники энергии, для которых не существует пути непосредственного биохимического превращения в глюкозу, могут быть использованы клетками печени для выработки АТФ и последующего энергетического обеспечения процессов глюконеогенеза, ресинтеза глюкозы из молочной кислоты, либо энергообеспечения процесса синтеза запасов полисахарида гликогена из мономеров глюкозы. Из гликогена путём простого расщепления опять-таки легко производится глюкоза.
Получение энергии из глюкозы

Гликолиз — процесс распада одной молекулы глюкозы (C6h22O6) на две молекулы молочной кислоты (C3H6O3) с выделением энергии, достаточной для «зарядки» двух молекул АТФ. Протекает в саркоплазме под воздействием 10 специальных ферментов.

C6h22O6 + 2h4PO4 + 2АДФ = 2C3H6O3 + 2АТФ + 2h3O.

Гликолиз протекает без потребления кислорода (такие процессы называются анаэробными) и способен быстро восстанавливать запасы АТФ в мышце.

http://img.do4a.net/uploads/images/00/27/11/2011/11/12/2c7776.gif

Путь Эмбдена–Мейергофа–Парнаса

Окисление протекает в митохондриях под воздействием специальных ферментов и требует затрат кислорода, а соответственно и времени на его доставку (такие процессы называются аэробными). Окисление происходит в несколько этапов, сначала идет гликолиз (см. выше), но образовавшиеся в ходе промежуточного этапа этой реакции две молекулы пирувата не преобразуются в молекулы молочной кислоты, а проникают в митохондрии, где окисляются в цикле Кребса до углекислого газа СО2 и воды Н2О и дают энергию для производства еще 36 молекул АТФ. Суммарное уравнение реакции окисления глюкозы выглядит так:

C6h22O6 + 6O2 + 38АДФ + 38h4PO4 = 6CO2 + 44h3О + 38АТФ.

Итого распад глюкозы по аэробному пути дает энергию для восстановления 38 молекул АТФ. То есть окисление в 19 раз эффективнее гликолиза.

 

как обезопасить себя от марафонской стены

О роли питания в подготовке к соревнованиям и влиянии глюкозы и гликогена в беге на длинные дистанции рассказывает Мария Чайковская, спортивный нутрициолог Инновационного центра Олимпийского комитета России, член европейского сообщества спортивного питания (ESNS). 

Энергетические субстраты

Источником энергии для работающих мышц являются молекулы аденозинтрифосфата (АТФ), распадающиеся до аденозиндифосфата (АДФ). Их запаса хватает на 1-2 секунды сократительной активности. Чтобы продолжать выполнять мышечную работу, организму необходимо превратить АДФ обратно в АТФ, для этого могут быть использованы следующие субстраты:

• креатинфосфат
• глюкоза
• жирные кислоты

Субстраты перечислены в порядке убывания по количеству запасов и скорости образования АТФ при их использовании. Креатинфосфат необходим в самом начале физической активности, когда ещё не активированы другие источники энергии, его хватает всего на 5-10 секунд работы. Запасов глюкозы в организме больше – 300-500 г в форме гликогена, запасов жиров ещё больше, они исчисляются килограммами.

Однако добыча энергии из жиров – очень медленный процесс, поэтому профессиональные спортсмены и хорошо тренированные любители уделяют много времени обучению своего организма быстрее добывать энергию из жиров, но это тема для отдельной статьи. В этой статье я хочу поговорить о глюкозе.

Глюкоза

Глюкозу, в отличие от жиров, наш организм умеет использовать очень эффективно. Пополнение запасов АТФ с помощью глюкозы происходит двумя способами – с участием кислорода (аэробный гликолиз) и без кислорода (анаэробный гликолиз выполняется с более высокой скоростью, чем аэробный). Но запасы глюкозы, как уже говорилось выше, ограничены.

Глюкоза поступает в организм с пищей, причем не только со сладостями (простые углеводы), но и в виде сложных углеводов – крахмалов из круп, бобовых и орехов. А также используются запасы глюкозы, сделанные нашим организмом заранее. Эти запасы хранятся, как и у растений, в виде крахмала, но у млекопитающих этот крахмал называется гликоген.

Гликоген — это сложный углевод, состоящий из множества остатков молекул глюкозы

Молекула гликогена имеет более разветвленную структуру, чем крахмал, и содержит меньше молекул глюкозы. Гликоген запасается в мышцах и печени. Когда глюкоза не поступает в кровоток из пищи, запускается процесс распада гликогена до глюкозы – гликогенолиз. Работающие мышцы берут глюкозу непосредственно из гликогена, содержащегося в них же самих.

Подпишитесь на «Марафонец» в Telegram. Анонсы статей и полезные подборки каждую неделю.

Гликоген, запасенный в печени (100-120 г у взрослого человека), расходуется на поддержание постоянного уровня глюкозы в крови. Но запасы эти отнюдь не безграничны, и хватает их в среднем на 2 часа. Как только запасы гликогена подходят к концу, появляется тяжесть в мышцах и падает работоспособность.

Глюкоза просто необходима клеткам нашего мозга. Они захватывают глюкозу непосредственно из кровотока (без участия инсулина, как это делают миоциты и остальные клетки тела), процесс этот практически постоянный, поэтому при падении уровня глюкозы в крови мозг начинает «бить тревогу» – появляются слабость, головокружение и острое желание съесть что-нибудь сладкое.

Ограниченность запасов гликогена (по сути глюкозы) обеспечивает марафонцу неминуемую встречу с «марафонской стеной».

Резюме: чтобы работать, мышцам необходимо восстанавливать АТФ из АДФ, используя глюкозу, которая хранится в виде гликогена в мышцах и печени.

Марафонская стена

Усталость, тяжесть в мышцах, головокружение во время физической нагрузки через 2-3 часа после начала марафона – всё это признаки падения уровня глюкозы (гипогликемии) или встреча с так называемой «марафонской стеной». Такая неприятная для марафонца встреча может произойти, когда запасы гликогена в мышцах и печени истощены, а дополнительные углеводы не поступают.

Для того, чтобы отсрочить эту неприятную встречу и повысить выносливость, необходимо как следует запастись гликогеном перед соревнованиями. Для этого нужно пополнять его запасы после тренировок. Ведь восстановление запасов гликогена может занимать от 20 часов до 7 дней в зависимости от длительности и интенсивности физической нагрузки.

Особенно важно это знать спортсменам, тренирующимся каждый или почти каждый день, а также тем, кто часто принимает участие в длительных соревнованиях, например, каждую неделю. Не так просто регулярно проводить углеводную загрузку действительно большим количеством углеводов и поддерживать постоянный вес или снижать массу тела. Поэтому нужно внимательно подойти к выбору углеводов для восполнения запасов гликогена и углеводной загрузки, они должны быть сложными.

Простые углеводы используются непосредственно перед марафоном/тренировкой, во время и в первые полчаса после физической нагрузки. Пытаясь обеспечить необходимое поступление глюкозы в организм во время марафона, не забывайте, что работающие мышцы получат необходимую им глюкозу лишь спустя 30 минут, после того как вы её съели или выпили.

Пить углеводы – хорошая стратегия

Если вы участвуете в соревнованиях, длящихся около часа, достаточно просто прополоскать рот подслащенной водой, и вы почувствуете прилив сил. Если же вы бежите (плывёте или крутите педали) дольше 2 часов, лучше употреблять изотоники (напитки, содержащие от 4 до 8 г углеводов на 100 мл воды).

Необходимо обеспечить поступление не менее 30 г углеводов в час, количество это может быть увеличено в зависимости от продолжительности и интенсивности физической нагрузки.

Если ваш марафон длится более 3 часов, и вы интенсивно работаете, потребление углеводов должно быть увеличено до 90 г в час. Но скорость усвоения углеводов из кишечника ограничена. В кровоток попадет не более 60 г одного вида моносахарида (глюкозы, фруктозы и др.) за час, остальное просто выведется. Поэтому, чтобы получить больше 60 г углеводов в час, используйте смеси моносахаридов, это могут быть как гели, изотоники, так и просто сухофрукты.

Стратегию употребления углеводов – сколько и в каком виде – необходимо отработать на тренировках, так как некоторые продукты вызывают у спортсменов ощущение переполнения, вздутие живота и даже диарею. Любой из этих неприятных моментов снизит вашу эффективность.

Гидратация

Можно употреблять углеводы с помощью изотоников, таким образом обеспечив организм жидкостью. Если же вы предпочитаете углеводные гели, батончики или сухофрукты, необходимо добавить водный компонент.

При потери жидкости более 2% от массы тела (при весе 70 кг это 1,4 кг) снижается выносливость и ухудшаются процессы охлаждения, то есть может начать расти температура тела. Жажда очень ненадежный помощник в борьбе с обезвоживанием (дегидратацией), так как ощущение жажды проходит при восполнении 2/3 объема потерянной жидкости. А этого недостаточно, особенно при участии в продолжительном марафоне.

Что есть и пить: 11 правил питания на марафоне и полумарафоне

Если восполнять потерю жидкости только водой, будет происходить уменьшение концентрации натрия в крови. Ориентируясь на концентрацию именно этого электролита, мозг даёт сигнал, что пора пополнить запасы жидкости.

Чем выше концентрация натрия в крови, тем больше человеку хочется пить. Когда натрий теряется с потом и спортсмен восполняет потери жидкости водой, концентрация его снижается, и чувство жажды быстро отступает, но организм при этом может остро нуждаться в жидкости.

Дегидратация обладает накопительным эффектом. Незначительное обезвоживание может длительное время оставаться без внимания, накапливаться и проявиться при более интенсивной тренировке или длительных соревнованиях значительным снижением выносливости (до 20-30%).

Если после тренировки вы ощущаете усталость, головную боль, отмечаете потерю аппетита или тошноту, значит потребление жидкости недостаточное. Не забывайте пить перед, во время и после тренировки. Однако и употребление большого количества жидкости, особенно воды, может приводить к гипонатриемии (уменьшению концентрации натрия в крови), так называемому «отравлению водой».

Это жизнеугрожающее состояние диагностируется только с помощью лабораторного исследования крови, соответственно экстренную медицинскую помощь на месте оказать очень сложно. Из этой информации легко можно сделать вывод, что на длительных соревнованиях (особенно в жарком климате) и после тренировок лучше использовать изотоники с добавлением небольшого количества натрия, причем можно делать их самостоятельно на свой вкус.

Рецепты изотоников

С мёдом

• 1 литр тёплой воды
• 40 г мёда (примерно 1,25 столовых ложки)
• 1-1,5 г соли (0,25 чайной ложки)

С фруктовым пюре

• 50 мл лимонного сока
• 800 мл тёплой воды
• 200 мл фруктового пюре (лучше делать самостоятельно) – груша, яблоко, киви, помело, апельсин, мандарин
• 1-1,5 г соли (0,25 чайной ложки)  

С фруктовым соком

• 500 мл тёплой воды
• 500 мл свежевыжатого сока (грушевый, яблочный, апельсиновый, помело и пр.)
• 1-1,5 г соли (0,25 чайной ложки)    

Ключевые электролиты

Кроме натрия с потом теряются также важные микроэлементы: калий, магний и кальций. Добавление этих электролитов в питание на марафоне не окажет непосредственного воздействия на работоспособность. Их нужно запасти заранее, в этом поможет разнообразное питание.

В вашем рационе обязательно должны присутствовать морская рыба, бобовые, орехи, фрукты и сухофрукты, молоко и злаки. Именно эти продукты используются во время тренировочного периода (для своевременного восполнением запасов гликогена) и проведения углеводной загрузки за неделю до соревнований.

Такого питания хватает, чтобы предотвратить дефицит этих и других необходимых микроэлементов. Конечно, при диагностированном дефиците микроэлементов необходимо использовать соответствующие препараты.

Пример из практики

Несколько месяцев назад к нам в центр обратился пловец на длинные дистанции. Меня этот спортсмен восхитил тем, что, начав плавать всего год назад, регулярно проплывает по 30 с лишним километров, а в планах ещё более крутые заплывы. К нам он пришёл, потому что после заплывов чувствовал сильную усталость, разбитость, головную боль и отмечал гипертермию (повышение температуры тела).

Причина была проста – уход в гипогликемию, так как не проводилось восполнение запасов гликогена в тренировочный период, не было углеводной загрузки перед стартом, питание во время марафонов было недостаточным. После коррекции рациона все эти неприятные симптомы исчезли, а также, несмотря на большое количество потребляемых углеводов, удалось избавиться от лишних килограммов. Причём за счет жира, сохранив заветные мышцы.

Питайтесь сложными углеводами, не забывайте про вкусные изотоники и добивайтесь прекрасных результатов на любых марафонах!

Гликоген: образование, восстановление, расщепление, функции

Гликоген – это запасной углевод животных, состоящий из большого количества остатков глюкозы. Запас гликогена позволяет быстро восполнять недостаток содержания в крови глюкозы, как только её уровень понижается, происходит расщепление гликогена, и в кровь поступает свободная глюкоза. В организме человека глюкоза в основном хранится в виде гликогена. Запасать отдельные молекулы глюкозы клеткам не выгодно, так как это значительно повышало бы осмотическое давление внутри клетки. По своей структуре гликоген напоминает крахмал, то есть полисахарид, который в основном запасают растения. Крахмал тоже состоит из остатков глюкозы, соединённых между собой, однако в молекулах гликогена гораздо больше разветвлений. Качественная реакция на гликоген – реакция с йодом – даёт бурое окрашивание, в отличие от реакции йода с крахмалом, которая позволяет получить фиолетовое окрашивание.

Регуляция образования гликогена

Образование и расщепление гликогена регулируют несколько гормонов, а именно:

1) инсулин
2) глюкагон
3) адреналин

Образование гликогена происходит после того, как концентрация глюкозы в крови повышается: раз глюкозы много, то её необходимо запасти впрок. Поглощение глюкозы клетками в основном регулируется двумя гормонами-антагонистами, то есть гормонами с противоположным действием: инсулином и глюкагоном. Оба гормона выделяются клетками поджелудочной железы.

Обратите внимание: слова «глюкагон» и «гликоген» очень похожи, но глюкагон – это гормон, а гликоген – запасной полисахарид.

Инсулин синтезируется, если глюкозы в крови много. Это обычно бывает после того, как человек поел, в особенности если еда — это богатая углеводами пища (например, если съесть мучное или сладкое). Все углеводы, которые содержатся в пище, расщепляются до моносахаридов, и уже в таком виде через стенку кишечника всасываются в кровь. Соответственно, уровень глюкозы повышается.

Когда рецепторы клеток реагируют на инсулин, клетки поглощают глюкозу из крови, и её уровень вновь снижается. Кстати, именно поэтому диабет – недостаток инсулина – образно называют «голод среди изобилия», ведь в крови после употребления пищи, которая богата углеводами, появляется очень много сахара, но без инсулина клетки не могут его поглотить. Часть глюкозы клетки используют для получения энергии, а оставшуюся превращают в жир. Клетки печени используют поглощённую глюкозу для синтеза гликогена. Если же в крови мало глюкозы, то происходит обратный процесс: поджелудочная железа выделяет гормон глюкагон, и клетки печени начинают расщеплять гликоген, выделяя глюкозу в кровь, или синтезировать глюкозу заново из более простых молекул, таких как молочная кислота.

Адреналин также приводит к распаду гликогена, потому что всё действие этого гормона направлено на то, чтобы мобилизовать организм, подготовить его к реакции по типу «бей или беги». А для этого необходимо, чтобы концентрация глюкозы стала выше. Тогда мышцы смогут использовать её для получения энергии.

Таким образом, поглощение пищи приводит к выделению в кровь гормона инсулина и синтезу гликогена, а голодание – к выделению гормона глюкагона и распаду гликогена. Выделение адреналина, происходящее в стрессовых ситуациях, также приводит к распаду гликогена.

Из чего синтезируется гликоген?

Субстратом для синтеза гликогена, или гликогеногенеза, как его по-другому называют, служит глюкозо-6-фосфат. Это молекула, которая получается из глюкозы после присоединения к шестому атому углерода остатка фосфорной кислоты. Глюкоза, образующая глюкозо-6-фосфат, попадает в печень из крови, а в кровь – из кишечника.

Возможен и другой вариант: глюкоза может быть заново синтезирована из более простых предшественников (молочной кислоты). В таком случае из крови глюкоза попадает, например, в мышцы, где расщепляется до молочной кислоты с выделением энергии, а потом накопленная молочная кислота транспортируется в печень, и клетки печени заново синтезируют из неё глюкозу. Потом эту глюкозу можно превратить в глюкозо-6-фосфот и далее на его основе синтезировать гликоген.

Этапы образования гликогена

Итак, что же происходит в процессе синтеза гликогена из глюкозы?

1. Глюкоза после присоединения остатка фосфорной кислоты становится глюкозо-6-фосфатом. Это происходит благодаря ферменту гексокиназе. Этот фермент имеет несколько разных форм. Гексокиназа в мышцах немного отличается от гексокиназы в печени. Та форма этого фермента, которая присутствует в печени, хуже связывается с глюкозой, а продукт, образующийся в ходе реакции, не ингибирует протекание реакции. Благодаря этому клетки печени способны поглощать глюкозу только тогда, когда её много, и могу сразу превратить в глюкозо-6-фосфат очень много субстрата, даже если не успевают его переработать.

2. Фермент фосфоглюкомутаза катализирует превращение глюкозо-6-фосфата в его изомер — глюкозо-1-фосфат.

3. Полученный глюкозо-1-фосфат потом соединяется с уридинтрифосфатом, образуя УДФ-глюкозу. Катализирует этот процесс фермент УДФ-глюкозопирофосфорилаза. Эта реакция не может протекать в обратную сторону, то есть является необратимой в тех условиях, которые присутствуют в клетке.

4. Фермент гликогенсинтаза переносит остаток глюкозы на формирующуюся молекулу гликогена.

5. Гликогенразветвляющий фермент добавляет точки ветвления, создавая новые «веточки» на молекуле гликогена. Позже на конец этого ответвления добавляются новые остатки глюкозы с помощью гликогенсинтазы.

Где запасается гликоген после образования?

Гликоген – это необходимый для жизни запасной полисахарид, и хранится он в виде небольших гранул, находящихся в цитоплазме некоторых клеток.

Гликоген запасают следующие органы:

1. Печень. В печени гликогена довольно много, и это единственный орган, который использует запас гликогена для регуляции концентрации сахара в крови. До 5-6 % может составлять гликоген от массы печени, что примерно соответствует 100-120 граммам.

2. Мышцы. В мышцах запас гликогена меньше в процентном соотношении (до 1 %), однако суммарно по весу может превосходить весь гликоген, запасённый в печени. Мышцы не выделяют ту глюкозу, которая образовалась после распада гликогена, в кровь, они используют её только для своих собственных нужд.

3. Почки. В них обнаружено незначительное количество гликогена. Ещё меньшие количества были найдены в глиальных клетках и в лейкоцитах, то есть белых кровяных клетках.

Надолго ли хватает запасов гликогена?

В процессе жизнедеятельности организма гликоген синтезируется довольно часто, практически каждый раз после еды. Организму нет смысла запасать огромные количества гликогена, ведь основная его функция – это не служить донором питательных веществ как можно дольше, а регулировать количество сахара в крови. Запасов гликогена хватает на срок около 12 часов.

Для сравнения, запасённые жиры:

— во-первых, обычно имеют массу гораздо большую, чем масса запасённого гликогена,
— во-вторых, их может хватить на месяц существования.

К тому же стоит отметить, что организм человека может превращать углеводы в жиры, но не наоборот, то есть запасённый жир превратить в гликоген никак не получится, только напрямую использовать для получения энергии. А вот расщепить гликоген до глюкозы, потом разрушить саму глюкозу и использовать получившийся продукт для синтеза жиров организм человека вполне в состоянии.

Гликоген — это глюкоза, отложенная про запас. Диабет

Гликоген — это глюкоза, отложенная про запас

Немного глюкозы всегда хранится у нас в организме, так сказать, «про запас». Она содержится главным образом в печени и в мышцах в виде так называемого гликогена. Однако энергии, полученной от «сгорания» гликогена, у человека среднего физического развития хватает лишь на сутки, и то лишь при очень экономном её расходовании. Запас этот нужен нам для аварийных случаев, когда подача глюкозы в кровь может неожиданно прекратиться. Для того, чтобы человек перенёс это более–менее безболезненно, Творцом ему отведены целые сутки для решения проблем с питанием. Это немалый срок, тем более если учесть, что основным потребителем аварийного запаса глюкозы является головной мозг: чтобы лучше думалось, каким образом выйти из кризисной ситуации.

Однако неверно было бы думать, что у человека, ведущего исключительно размеренный образ жизни, совсем не происходит высвобождение из печени гликогена. Это постоянно случается во время ночного голодания и в промежутках между приёмами пищи, когда в крови снижается количество глюкозы. Стоит нам поесть, этот процесс замедляется и гликоген вновь накапливается. Однако уже через три часа после еды гликоген вновь начинает использоваться. И так — вплоть до следующего приёма пищи. Все эти непрерывные превращения гликогена напоминают замену консервов на военных складах, когда заканчиваются сроки их хранения: чтобы не залёживались.

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

Глюкоза и гликоген – сходства и различия – свежие статьи и интересная информация

Глюкоза и гликоген являются двумя разными формами сахара, которые организм человека использует в качестве источника энергии. В чем разница между глюкозой и гликогеном, как они работают?

Гликоген и глюкоза – это две разные формы сахаров, необходимых телу человека в качестве источника энергии. Глюкоза используется телом для немедленной переработки в энергию, гликоген используется для хранения энергии. Запасы гликогена дислоцируются в мышцах и печени, организм использует его по мере необходимости. Тело человека устроено так, что оно не может использовать гликоген в качестве прямого источника энергии, также тело не может хранить глюкозу.

Когда ты питаешься сбалансировано, употребляя нормальное количество белков и углеводов, твой организм преобразует углеводы и часть белков в энергетические запасы. Организм стремится постоянно поддерживать стабильный уровень глюкозы в крови. Если концентрация глюкозы в крови становится слишком высокой, поджелудочная железа производит гормон инсулин для преобразования глюкозы. Часть глюкозы превращается в гликоген, он хранится в мышечных тканях и печени для последующего использования.

В обратной ситуации, когда уровень глюкозы в крови становится слишком низким, поджелудочная железа производит глюкагон, этот пептидный гормон выполняет противоположную инсулину роль. Глюкагон стимулирует печень преобразовать некоторое количество гликогена в глюкозу, после чего глюкоза поступает в кровоток.

Глюкагон воздействует только на запасы в печени, гликоген в мышечных тканях не может вновь стать глюкозой, эти запасы могут быть использованы только мышцами.

Печень взрослого человека в состоянии накопить от 90 до 110 граммов гликогена, такого запаса хватит на 3-4 часа активности. Когда запасы гликогена полны, но уровень глюкозы в крови по-прежнему высок, печень начинает преобразовывать глюкозу в жировые запасы. Такое происходит при неумеренном поглощении пищи, избытке простых сахаров в питании. Преобразование глюкозы в жировые запасы естественно, телу необходимо сохранять хотя бы немного жира для поддержания жизнедеятельности.

Если ты пропустишь прием пищи или проголодаешься между приемами пищи, то тело начнет использовать в качестве источника гликоген из печени. Примерно через три часа весь гликоген из печени будет исчерпан, тогда тело начнет черпать энергию из жировых запасов. Организм здорового человека будет постоянно пополнять запасы гликогена из глюкозы, а также небольшое количество жировых запасов. При правильном функционировании организма и правильном питании жировых запасов не станет больше, чем требуется.

Гликоген, вещество, синтез и расщепление

Гликоген, вещество, синтез и расщепление.

Гликоген – полисахарид со сложным строением, образованный остатками глюкозы, соединёнными α-(1→4) гликозидными связями, а в местах разветвления – α-(1→6) гликозидными связями.

Гликоген, формула, молекула, строение, состав, вещество

Гликоген в организме. Биологическая роль гликогена. Синтез и расщепление гликогена

Физические свойства гликогена

Химические свойства гликогена. Химические реакции (уравнения) гликогена

Гликоген, формула, молекула, строение, состав, вещество:

Гликоген – полисахарид со сложным строением, образованный остатками глюкозы, соединёнными α-(1→4) гликозидными связями, а в местах разветвления – α-(1→6) гликозидными связями.

Гликоген представляет собой разветвленный биополимер, состоящий из линейных цепей глюкозных остатков с дальнейшими цепями, разветвляющимися  каждый 8-12 остатков глюкоз или около того. Остатки глюкозы связаны линейно с помощью α-(1→4) глюкозидных связей от одной глюкозы к следующей. Ветви связаны с цепями, от которых они отделяются глюкозидными связями α-(1→6) между первой глюкозой новой ветви и глюкозой в цепочке стволовых клеток. Ядро биополимера состоит из гликогенинового белка.

Рис. 1. Строение гликогена (в центре — молекула гликогенина)

@ https://ru.wikipedia.org/wiki/Гликоген

Гликоген – это многоразветвленный полисахарид глюкозы, который служит формой накопления энергии у животных, грибов и бактерий.

В клетках животных гликоген служит основным запасным углеводом и основной формой хранения глюкозы в организме.

Гликоген иногда называют животным крахмалом, так как его строение похоже на амилопектин – компонент растительного крахмала. Гликоген отличается от крахмала более разветвлённой и компактной структурой и не дает синего цвета при окраске йодом. Водные растворы гликогена окрашиваются йодом в фиолетово-коричневый, фиолетово-красный цвет.

Химическая формула гликогена (C₆H₁₀O₅)_n.

Строение молекулы гликогена, структурная формула гликогена:

Гликоген содержит от 6 000 до 30 000 остатков глюкозы.

По внешнему виду гликоген представляет собой белое аморфное вещество без вкуса и запаха.

Гликоген растворяется в воде.

Гликоген в организме. Биологическая роль гликогена. Синтез и расщепление гликогена:

Гликоген функционирует как одна из двух форм долгосрочных энергетических резервов животного организма, причем другая форма – это триглицериды, которые хранятся в жировой ткани (т.е. жировые отложения).

Гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы. Гликогеновый запас, однако, не столь ёмок в калориях на грамм, как запас триглицеридов (жиров).

Гликоген содержится во всех клетках и тканях организма животного в двух формах: стабильный гликоген, прочно связанный в комплексе с белками, и лабильный в виде гранул, прозрачных капель в цитоплазме в клетках многих типов.

У человека гликоген вырабатывается и хранится преимущественно в клетках печени (гепатоцитах) и скелетных мышцах. В клетках печени гликоген может составлять 5-6 % от массы органа, а печень взрослого человека весом 1,5 кг может хранить примерно 100-120 граммов гликогена. В скелетных мышцах гликоген находится в меньшей концентрации – 1-2 % от массы мышцы. В скелетных мышцах взрослого человека весом 70 кг хранится примерно 400 граммов гликогена. Количество гликогена, хранящегося в организме – особенно в мышцах и печени – в основном зависит от его физической подготовки, метаболизма и привычек питания. Однако только гликоген, запасённый в клетках печени (гепатоцитах), может быть переработан в глюкозу для питания всего организма. В организм человека гликоген из клеток печени поступает через кровь. В то время как в скелетных мышцах гликоген перерабатывается в глюкозу исключительно для локального потребления. Небольшие количества гликогена также присутствуют в других тканях и клетках организма, в том числе в почках, эритроцитах, лейкоцитах и глиальных клетках в головном мозге.

При недостатке в организме глюкозы гликоген под воздействием ферментов расщепляется до глюкозы, которая поступает в кровь. И наоборот, излишки глюкозы запасаются в виде гликогена. Регуляция синтеза и распада гликогена осуществляется нервной системой и гормонами.

Гликоген печени служит прежде всего для поддержания более или менее постоянного уровня глюкозы в крови, а гликоген мышц, наоборот, не участвует в регуляции уровня глюкозы в крови. В связи с этим колебания уровня гликогена в печени варьируются в широких пределах. При длительном голодании (например, через 12-18 часов после приема пищи) уровень гликогена в печени падает до нуля. Содержание мышечного гликогена заметно снижается после продолжительной и напряженной физической работы.

Следует иметь в виду, что запасы гликогена в мышцах ограничены. Результатом недостатка гликогена может быть усталость и снижение выносливости.

Физические свойства гликогена:

Наименование параметра:	Значение:
Цвет	белый
Запах	без запаха
Вкус	без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)	твердое аморфное вещество

Химические свойства гликогена. Химические реакции (уравнения) гликогена:

Основные химические реакции гликогена следующие:

1. 1. реакция гидролиза гликогена в кислой среде:

(C₆H₁₀O₅)_n → (C₆H₁₀O₅)_y → C₆H₁₂O₆ (H₂O, Н⁺).

Важнейшее свойство гликогена – способность подвергаться гидролизу в водных растворах кислот.

Гидролиз протекает ступенчато. Из гликогена ((C₆H₁₀O₅)_n) сначала образуется декстрин ((C₆H₁₀O₅)_y, при этом y < n), который гидролизуется до глюкозы (С₆Н₁₂O₆).

1. 2. качественная реакция на гликоген (реакция гликогена с йодом):  

В результате реакции раствора гликогена с раствором йода происходит окрашивание гликогена в фиолетово-коричневый, фиолетово-красный цвет.

Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Гликоген

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com, https://ru.wikipedia.org/wiki/Гликоген

карта сайта

Коэффициент востребованности 0

Ссылка на источник

Читайте также

Синтез гликогена (гликогенез). «БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ», Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф.

Прежде всего глюкоза подвергается фосфорилированию при участии фермента гексокиназы, а в печени – и глюкокиназы. Далее глюкозо-6-фосфат под влиянием фермента фосфоглюкомутазы переходит в глюкозо-1-фос-фат:

Образовавшийся глюкозо-1-фосфат уже непосредственно вовлекается в синтез гликогена. На первой стадии синтеза глюкозо-1-фосфат вступает во взаимодействие с УТФ (уридинтрифосфат), образуя уридиндифосфатглюкозу (УДФ-глюкоза) и пирофосфат. Данная реакция катализируется ферментом глюкозо-1-фосфат-уридилилтрансферазой (УДФГ-пирофосфорилаза):

Глюкозо-1-фосфат + УТФ < = > УДФ-глюкоза + Пирофосфат.

Приводим структурную формулу УДФ-глюкозы:

На второй стадии – стадии образования гликогена – происходит перенос глюкозного остатка, входящего в состав УДФ-глюкозы, на глюкозидную цепь гликогена («затравочное» количество). При этом образуется α-(1–>4)-связь между первым атомом углерода добавляемого остатка глюкозы и 4-гидроксильной группой остатка глюкозы цепи. Эта реакция катализируется ферментом гликогенсинтазой. Необходимо еще раз подчеркнуть, что реакция, катализируемая гликогенсинтазой, возможна только при условии, что полисахаридная цепь уже содержит более 4 остатков D-глю-козы.

Образующийся УДФ затем вновь фосфорилируется в УТФ за счет АТФ, и таким образом весь цикл превращений глюкозо-1-фосфата начинается сначала.

В целом образование α-1,4-глюкозидной ветви («амилозной» ветви) гликогена можно представить в виде следующей схемы:

Установлено, что гликогенсинтаза неспособна катализировать образование α-(1–>6)-связи, имеющейся в точках ветвления гликогена. Этот процесс катализирует специальный фермент, получивший название гли-когенветвящего фермента, или амило-(1–>4)–>(1–>6)-трансглюкозидазы. Последний катализирует перенос концевого олигосахаридного фрагмента, состоящего из 6 или 7 остатков глюкозы, с нередуцирующего конца одной из боковых цепей, насчитывающей не менее 11 остатков, на 6-гидроксиль-ную группу остатка глюкозы той же или другой цепи гликогена. В результате образуется новая боковая цепь.

Ветвление повышает растворимость гликогена. Кроме того, благодаря ветвлению создается большое количество невосстанавливающих концевых остатков, которые являются местами действия гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы.

Таким образом, ветвление увеличивает скорость синтеза и расщепления гликогена.

Благодаря способности к отложению гликогена (главным образом в печени и мышцах и в меньшей степени в других органах и тканях) создаются условия для накопления в норме некоторого резерва углеводов. При повышении энерготрат в организме в результате возбуждения ЦНС обычно происходят усиление распада гликогена и образование глюкозы.

Помимо непосредственной передачи нервных импульсов к эффекторным органам и тканям, при возбуждении ЦНС повышаются функции ряда желез внутренней секреции (мозговое вещество надпочечников, щитовидная железа, гипофиз и др.), гормоны которых активируют распад гликогена, прежде всего в печени и мышцах (см. главу 8).

Как отмечалось, эффект катехоламинов в значительной мере опосредован действием цАМФ, который активирует протеинкиназы тканей. При участии последних происходит фосфорилирование ряда белков, в том числе гликогенсинтазы и фосфорилазы b – ферментов, участвующих в обмене углеводов. Фосфорилированный фермент гликогенсинтаза сам по себе малоактивен или полностью неактивен, но в значительной мере активируется положительным модулятором глюкозо-6-фосфатом, который увеличивает V_maxфермента. Эта форма гликогенсинтазы называется D-формой, или зависимой (dependent) формой, поскольку ее активность зависит от глюкозо-6-фосфата. Дефосфорилированная форма гликоген-синтазы, называемая также I-формой, или независимой (independent) формой, активна и в отсутствие глюкозо-6-фосфата.

Таким образом, адреналин оказывает двойное действие на обмен углеводов: ингибирует синтез гликогена из УДФ-глюкозы, поскольку для проявления максимальной активности D-формы гликогенсинтазы нужны очень высокие концентрации глюкозо-6-фосфата, и ускоряет распад гликогена, так как способствует образованию активной фосфорилазы а. В целом суммарный результат действия адреналина состоит в ускорении превращения гликогена в глюкозу.

Предыдущая страница | Следующая страница

СОДЕРЖАНИЕ

Гликолиз и глюконеогенез — знания для студентов-медиков и врачей

Гликолиз и глюконеогенез — это метаболические процессы, ответственные за деградацию глюкозы или синтез глюкозы соответственно. При гликолизе распад молекул глюкозы приводит к образованию двух чистых молекул аденозинтрифосфата (АТФ), которые обеспечивают легкодоступный источник энергии для различных реакций в клетке, и двух молекул пирувата, которые в дальнейшем могут быть преобразованы в лактат (используемый в глюконеогенезе). , ацетил-КоА (используется в цикле лимонной кислоты), оксалоацетат (используется в цикле лимонной кислоты) и аланин (используется в реакциях трансаминирования).Гликолиз, который происходит исключительно в цитоплазме, является единственным источником АТФ в клетках, в которых отсутствуют митохондрии (например, красные кровяные тельца). При глюконеогенезе глюкоза, которая обеспечивает эугликемию во время голодания, синтезируется из неуглеводных предшественников, таких как глюкогенные аминокислоты (в основном аланин и глутамин), жирные кислоты с нечетной цепью, глицерин, пируват и лактат. Хотя гликолитический путь происходит во всех клетках, глюконеогенез происходит почти исключительно в печени. Фосфофруктокиназа-1 является ферментом, ограничивающим скорость гликолиза, в то время как фруктозо-1,6-бисфосфатаза является ферментом, ограничивающим скорость глюконеогенеза.Метаболизм глюкозы в основном контролируется гормонами, такими как инсулин, который стимулирует гликолиз, и глюкагон, который стимулирует глюконеогенез. Глюкоза также может шунтироваться на пентозофосфатный путь (также известный как гексозо-монофосфатный шунт), который представляет собой метаболический путь, который генерирует никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФН) и рибозо-5-фосфат из глюкозо-6-фосфата. Пентозофосфатный путь происходит исключительно в цитозоле и очень активен в коре надпочечников, печени и красных кровяных тельцах (эритроцитах).Рибозо-5-фосфат необходим для синтеза нуклеотидов, в то время как НАДФН необходим для синтеза холестерина, синтеза стероидов, восстановления глутатиона и респираторного взрыва. Дефицит глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы приводит к гемолитической анемии из-за недостаточной выработки НАДФН, который необходим для восстановления антиоксиданта

.

Гликогенез — определение, путь (цикл), этапы и регуляция — (Обновлено

Определение гликогенеза

Гликогенез — это биосинтез гликогена, основной формы хранения углеводов у животных, аналогичной крахмалу у растений.

Глюкоза является основным источником энергии для клеток. Глюкоза и ее прекурсоры, такие как крахмал, поступают с пищей, которую мы едим, и не являются надежными и постоянными источниками.

Таким образом, в нашем организме есть встроенный механизм, который накапливает потребляемые нами избыточные углеводы в форме гликогена, который при необходимости может расщепляться до глюкозы.

Гликоген приходит на помощь, когда падает уровень глюкозы в крови, что часто случается между нашими ежедневными приемами пищи. Основными местами хранения гликогена являются печень и мышцы. Хотя содержание гликогена в печени больше, чем в мышцах, три четверти общего гликогена хранится в мышцах из-за их массы. [ 1 , 3 ]

Рисунок 1: Диаграмма гликогена

Источник изображения: курсы.bio.indiana.edu

Что такое гликоген?

Гликоген представляет собой гомополимер, состоящий из повторяющихся единиц α D глюкозы, и каждая молекула связана друг с другом гликозидной связью 1 → 4, которая является связью, соединяющей 1-й атом C активного остатка глюкозы с 6-м атомом C приближающегося молекула глюкозы.

Когда во фрагменте гликогена имеется цепь, состоящая из 8-10 гликозидных остатков, разветвление начинается с 1 → 6 связей. Гликоген печени синтезируется в сытом состоянии.Гликоген в мышцах синтезируется, когда глюкоза в мышцах истощается при интенсивных физических упражнениях. [ 1 , 2 , 3 ]

Рисунок 2: Химическая структура гликогена

Диаграмма Источник: tutorvista.com

Путь гликогенеза

Путь гликогенеза состоит из серии этапов, приводящих к образованию сложной молекулы гликогена из α D глюкозы в цитоплазме клеток печени и мышц. .

Этапы гликогенеза

UDP глюкоза — Синтез молекулы-носителя:

UDP-глюкоза действует как носитель, несущий молекулу глюкозы, которая должна быть добавлена ​​к молекуле почкующегося гликогена. Молекула UDP и глюкозо-1-фосфат реагируют в присутствии UDP-глюкозопирофосфорилазы с образованием UDP-глюкозы.

Рисунок 3: Синтез UDP-глюкозы

Источник диаграммы: oregonstate.edu

Праймер гликоген

Синтез гликогена невозможно начать с нуля.Ему нужна основная молекула, к которой можно добавить остатки глюкозы, чтобы цепь могла удлиняться. В качестве праймера могут действовать уже существующие фрагменты гликогена. В условиях истощения гликогена протеиновый праймер, называемый гликогенином, действует как пол, на который, как кирпичи, добавляются молекулы глюкозы из UDP-глюкозы.

Во время первоначального добавления молекулы глюкозы гликогенин действует как автокатализатор и образует фрагмент гликогена, на который добавляются дополнительные остатки глюкозы посредством связи 1 → 4 ферментом гликогенсинтазой.

Удлинение цепи гликогена:

UDP-глюкоза переносит молекулу глюкозы в растущую цепь гликогена таким образом, что образуется связь между 1-м атомом углерода стоящего остатка глюкозы в конечной точке фрагмента и 4-м атомом углерода остатка глюкозы, который добавляется к фрагменту.

Это образует гликогенную связь 1 → 4. Фермент, катализирующий эту стадию, — гликогенсинтаза. [ 2 , 3 ]

Разветвление в гликогене

Если гликогенез остановится на вышеуказанных этапах, ожидается образование длинной линейной молекулы, подобной молекуле крахмала в растении.Но это не так. Примерно после 8 остатков начинается разветвление, и ответвления обеспечивают большее количество активированных остаточных концов глюкозы, к которым глюкоза UDP может присоединиться.

Это приводит к образованию сильно разветвленной, легко растворимой молекулы гликогена. Это разветвление вызывается ферментом ветвления, который называется амило-α (1 → 4) → α (1 → 6) -трансглюкозидаза.

Функция этого фермента состоит в том, чтобы разорвать фрагмент гликозильных остатков по связи 1 → 4 и присоединить их к другой молекуле глюкозы в цепи с образованием точек разветвления посредством связи α (1 → 6).Это приводит к большему количеству конечных точек для UDP-глюкозы, чтобы добавить к ней дополнительные остатки глюкозы. Таким образом, фермент разветвления приводит к образованию сильно разветвленной большой молекулы гликогена.

Нарушение синтеза гликогена и деградация гликогена приводит к накоплению аномального гликогена внутри клетки, что приводит к нарушениям хранения гликогена. Одним из таких генетических заболеваний является нарушение накопления гликогена типа 4, называемое болезнью Андерсона, вызванное дефектным ферментом ветвления.

Таким образом, образующийся гликоген представляет собой линейную нерастворимую структуру, которая накапливается в клетках, вызывая повреждение печени и мышц.. [ 9 , 10 , 11 ]

.