Биологическая роль гликогена

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

 

"Биологическая роль гликогена"

 

 

 

 

 

 

 

 

Оглавление

 

 

 

Глава 1. Что такое "гликоген"? 

Гликоген — (C6H10O5)n, полисахарид, образованный остатками глюкозы    (в форме α-D-глюкопиранозы), связанными α-1→4 связями (α-1→6 в местах разветвления); основной запасной углевод человека и животных. Гликоген (также иногда называемый животным крахмалом, несмотря на неточность этого термина) 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. Гликогеновый запас, однако, не столь ёмок в калориях на грамм, как запас триглицеридов (жиров). Только гликоген, запасённый в клетках печени (гепатоциты) 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.

В качестве запасного углевода гликоген присутствует также в клетках грибов. 
 

 

Глава 2. Химические реакции с участием гликогена.

 

Из водных растворов гликоген осаждается спиртом, таннином и сульфатом аммония. Гликоген способен образовывать комплексы с белками. При обычных условиях гликоген не проявляет восстанавливающих свойств, однако, пользуясь особо чувствительными реактивами (например, динитросалициловой кислотой), можно определять ничтожную малую восстанавливающую способность гликогена, что лежит в основе химических методов определения молярного веса гликогена. Кислотами гликогены гидролизуются, причём вначале образуются декстрины, а затем мальтоза и глюкоза; к действию концентрированных щелочей довольно устойчив.

 

Глава 3. Синтез гликогена.

 

Гликоген способен синтезироваться почти во всех тканях, но наибольшие запасы гликогена находятся в печени и скелетных мышцах.

Накопление гликогена  в мышцах отмечается в период восстановления после работы, особенно при приеме богатой углеводами пищи.

В печени гликоген накапливается только после еды, при гипергликемии. Такие отличия печени и мышц обусловлены наличием различных изоферментов гексокиназы, фосфорилирующей глюкозу в глюкозо-6-фосфат. Для печени характерен изофермент (гексокиназа IV), получивший собственное название – глюкокиназа. Отличиями этого фермента от других гексокиназ являются:

• низкое сродство к глюкозе (в 1000 раз меньше), что ведет к захвату глюкозы печенью только при ее высокой концентрации в крови (после еды),
• продукт реакции (глюкозо-6-фосфат) не ингибирует фермент, в то время как в других тканях гексокиназа чувствительна к такому влиянию. Это позволяет гепатоциту в единицу времени захватывать глюкозы больше, чем он может сразу же утилизовать.

Благодаря особенностям глюкокиназы гепатоцит эффективно захватывает глюкозу после еды и впоследствии метаболизирует ее в любом направлении. При нормальных концентрациях глюкозы в крови ее захват печенью не производится.

Непосредственно синтез гликогена  осуществляют следующие ферменты:

1. Фосфоглюкомутаза – превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат;

2. Глюкозо-1-фосфат-уридилтрансфераза – фермент, осуществляющий ключевую реакцию синтеза. Необратимость этой реакции обеспечивается гидролизом образующегося дифосфата;

3. Гликогенсинтаза – образует α1,4-гликозидные связи и удлиняет гликогеновую цепочку, присоединяя активированный С1 УДФ-глюкозы к С4 концевого остатка гликогена;

4. Амило-α1,4-α1,6-гликозилтрансфераза остатков моносахаридов,"гликоген-ветвящий" фермент – переносит фрагмент с минимальной длиной в 6 остатков глюкозы на соседнюю цепь с образованием α1,6-гликозидной связи.

Метаболизм гликогена

Метаболизм гликогена  в печени, мышцах и других клетках  регулируется несколькими гормонами, одни из которых активируют синтез гликогена, а другие – распад гликогена. При этом в одной клетке не могут идти одновременно синтез и распад гликогена – это противоположные процессы с совершенно с разными задачами. Синтез и распад исключают друг друга или, по-другому, они реципрокны.

Активность ключевых ферментов  метаболизма гликогена гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы изменяется в зависимости наличия в составе фермента фосфорной кислоты – они активны либо в фосфорилированной, либо в дефосфорилированной форме.

Присоединение фосфатов к  ферменту производят протеинкиназы, источником фосфора является АТФ:

• фосфорилаза гликогена активируется после присоединения фосфатной группы,
• синтаза гликогена после присоединения фосфата инактивируется.

Скорость фосфорилирования указанных ферментов повышается после воздействия на клетку адреналина, глюкагона и некоторых других гормонов. В результате адреналин и глюкагон вызывают гликогенолиз, активируя фосфорилазу гликогена.

 

Глава 4. Биологическое значение гликогена.

 

Гликоген печени служит основным источником глюкозы для всего  организма. Главная функция гликогена  мышц заключается в снабжении  их энергией. Распад гликогена –  гликогенолиз – в мышцах завершается образованием молочной кислоты, что происходит параллельно с мышечным сокращением.

Дефицит ферментов, участвующих  в обмене гликогена, чаще всего генетически  обусловлен и является причиной либо аномального накопления гликогена  в клетках, что приводит к тяжелым  заболеваниям, называемым гликогенозами, либо к нарушению синтеза гликогена, вследствие чего происходит снижение содержания гликогена в клетках, вызывающее болезнь, называемую агликогенозом.

Давно известен феномен быстрого расщепления гликогена при действии адреналина. Синтез гликогена адреналином  угнетается. Инсулин – антагонист адреналина – оказывает на гликоген противоположное действие. Другие гормоны  – глюкагон, половые гормоны и  т.д. – также влияют на метаболизм гликогена, а именно стимулируют его распад.

Гликоген служит в организме  резервом углеводов, из которого в печени и мышцах путем расщепления быстро создается глюкозофосфат. Скорость синтеза гликогена определяется активностью гликоген-синтазы, в то время как расщепление катализируется гликоген-фосфорилазой. Оба фермента действуют на поверхности нерастворимых частиц гликогена, где они в зависимости от состояния обмена веществ могут находиться в активной или неактивной форме.

При голодании или в  стрессовых ситуациях (борьба, бег) возрастает потребность организма в глюкозе. В таких случаях выделяются гормоны  адреналин и глюкагон. Они активируют расщепление и ингибируют синтез гликогена. Адреналин действует  в мышцах и печени, а глюкагон – только в печени. В печени дополнительно образуется свободная глюкоза, которая поступает в кровь.

 

Вывод

Гликоген - основной запасной углевод человека и животных. Гликоген (также иногда называемый животным крахмалом, несмотря на неточность этого термина) 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

 

Литература

1. http://biochemistry.ru/biohimija_severina/B5873Part49-316.html

2. http://biokhimija.ru/lekcii-po-biohimii/22-stroenie-obmen-uglevodov/107-obmen-glikogen.html

3.http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%BE%D0%B3%D0%B5%D0%BD

4. Тюкавкина И.А., Бауков Ю.И. "Биоорганическая  химия: Учебник. - 2-е издание, переработанное  и дополненное"