Yra žinoma, kad fosforolitinis skilimas atlieka svarbų vaidmenį mobilizuojant polisacharidus.
Fig. 10.1. Hormoninis gliukozės skaidymo fosforolitinis reguliavimas iš glikogeno.
Fosforilai konvertuoja polisacharidus (ypač glikogeną) iš saugojimo formos į metaboliškai aktyvią formą; esant fosfo-rililazei, glikogenas skaidosi, kad susidarytų gliukozės fosfatas (gliukozės-1-fosfatas), prieš tai nesulaužant į didesnius polisacharido molekulės fragmentus. Apskritai ši reakcija gali būti tokia:
kur (C6H10Oh5)n reiškia glikogeno polisacharido grandinę ir (C6H10Oh5)n-1,- ta pati grandinė, bet sutrumpinta viena gliukozės liekana.
Pav. 10.1 vaizduoja glikogeno skaidymo procesą iki gliukozės-1-fosfato ir cAMP dalyvavimą šiame procese. Fermentas fermentas egzistuoja dviem būdais, iš kurių vienas (fosforilazė a) yra aktyvus, o kitas (fosforilazė b) paprastai yra neaktyvus. Abi formos gali susiskaldyti į subvienetus. Fosforilazė b susideda iš dviejų subvienetų ir fosforilazės - keturių. Fosforilazės b konversija fosforilazei a atliekama baltymų fosforilinimo būdu:
2 Fosforilazė b + 4 ATP -> Fosforilazė a + 4 ADP.
Šią reakciją katalizuoja fermentas, vadinamas fosforilazės kinaze b. Nustatyta, kad ši kinazė gali egzistuoti ir aktyvioje, ir neaktyvioje formoje. Neaktyvi fosforilazės kinazė transformuojama į aktyvų baltymą, veikiant fermento baltymų kinazei (fosforilazės kinazės), o ne tik baltymų kinazei, bet nuo cAMP priklausomai baltymų kinazei.
Pastarosios aktyvi forma formuojama dalyvaujant cAMP, kuri savo ruožtu susidaro iš ATP, veikiant adenilato ciklazei, ypač stimuliuojamai adrenalino ir gliukagono. Adrenalino kiekio kraujyje padidėjimas sukelia šią sudėtingą reakcijų grandinę į fosforilazės b konversiją į fosforilazę a, taigi ir gliukozės 1-fosfato pavidalu iš atsarginio glikogeno polisacharido. Fosforilazės a atvirkštinę konversiją į fosforilazę b katalizuoja fosfatazės fermentas (ši reakcija yra beveik negrįžtama).
Gliukozės-6-fosfatas konvertuoja gliukozės-1-fosfatą, susidariusį dėl fosforolitinio glikogeno skilimo. Šiai reakcijai atlikti reikalinga fosforilinta fosfoglukomutazės forma, t.y. jo aktyvi forma, kuri, kaip pažymėta, susidaro esant gliukozės-1,6-bisfosfatui.
Laisvojo gliukozės susidarymas iš gliukozės-6-fosfato kepenyse pasireiškia gliukozės-6-fosfatazės įtakoje. Šis fermentas katalizuoja hidrolizinį fosfato skilimą:
Riebalų rodyklės rodo skilimo kelią, ploną - sintezės kelią. Skaičiai rodo fermentus: 1 - fosforilazę; 2 - fos-gliukomutazė; 3 - gliukozė-6-fosfatazė; 4 - heksokinazė (gliukokinazė); 5 - gliuko-zo-1-fosfato uridiltransferazė; 6 - glikosintazė.
Atkreipkite dėmesį, kad fosforilintas gliukozė, priešingai nei nenurodytas gliukozės kiekis, negali lengvai išsklaidyti ląstelių. Kepenyse yra gliukozės-6-fosfatazės hidrolizės fermentas, kuris suteikia galimybę greitai išleisti gliukozę iš šio organo. Raumenų audinyje beveik nėra gliukozės-6-fosfatazės.
Pav. 10.2 atspindi idėjas apie glikogeno skaidymą ir sintezę kepenyse.
Galima manyti, kad gliukozės koncentracijos kraujyje pastovumas yra dviejų procesų vienalaikio srauto rezultatas: gliukozės patekimas į kraują iš kepenų ir jo suvartojimas iš kraujo audiniuose, kur jis naudojamas kaip energinė medžiaga.
Audiniuose (įskaitant kepenis) gliukozės skaidymas vyksta dviem pagrindiniais būdais: anaerobinis (be deguonies) ir aerobinis, kuriam reikia deguonies.
Glikogenolizė (glikogeno suskirstymas)
Glikogenolizę galima atlikti hidrolizei (veikiant amilazės fermentams) arba fosforolizei.
Fosforolizė yra pagrindinis glikogeno skaidymo būdas, jį katalizuoja fermentų glikogeno fosforilazė, priklausanti transferazių klasei. Fosforilai konvertuoja polisacharidus iš saugojimo formos į metaboliškai aktyvųjį. Glikogeno fosforilazė išskiria gliukozės poliglikozidų grandinės gliukozės likučius ir perduoda juos į fosforo rūgšties molekulę, kad susidarytų gliukozės-1-fosfatas:
Gliukozės 1-fosfatas greitai izomerizuojamas, paverčiant gliukozės-6-fosfatu pagal fosfoglukomutazę:
Šiame etape glikogeno skilimas raumenų audinyje.
Kepenyse gliukozės-6-fosfatazės gliukozė-6-fosfatas sudaro laisvą gliukozę. Šis fermentas katalizuoja hidrolizinį fosfato skilimą:
Fosforilintas gliukozė, priešingai nei laisvas, negali lengvai išsklaidyti iš ląstelių. Todėl raumenų glikogeno funkcija yra ta, kad jis yra lengvai pasiekiamas gliukozės šaltinis patiems raumenims. Kepenyse yra gliukozės-6-fosfatazės hidrolizės fermentas, kuris suteikia galimybę greitai išgauti gliukozę iš šio organo į kraują ir naudoti kitus audinius (įskaitant raumenis). Kepenų glikogenas naudojamas palaikyti santykinę gliukozės koncentracijos kraujyje pastovumą.
Glikogeno sintezė ir ištirpinimas.
Glikogenas yra pagrindinis atsarginis polisacharidas gyvūnų ir žmogaus ląstelėse, nes jis yra blogai tirpus vandenyje ir neturi įtakos osmotiniam slėgiui ląstelėje, todėl glikogenas yra kaupiamasis ląstelėje, o ne laisvosios gliukozės.
Žaliavinė glikogeno struktūra sukuria daug galinių monomerų. Tai prisideda prie fermentų, kurie išskiria arba prijungia monomerus glikogeno skilimo ar sintezės metu, darbo, nes šie fermentai vienu metu gali veikti keliose glikogeno molekulės šakose.
Glikogenas nusėda daugiausia kepenyse ir skeleto raumenyse. Glikogenas yra saugomas ląstelių citoze granulių pavidalu. Kai kurie fermentai, susiję su glikogeno metabolizmu, taip pat yra susiję su granulėmis, o tai palengvina jų sąveiką su substratu. Glikogeno sintezė ir skaidymas vyksta skirtingais metaboliniais keliais (4 pav.).
Glikogenas sintezuojamas virškinimo laikotarpiu (1-2 val. Po angliavandenių maisto produktų suvartojimo). Glikogeno sintezei reikia energijos. Įjungus vieną monomerą
atsiranda 2 polisacharido grandinės reakcijos, susijusios su ATP ir UTP išlaidomis (1 ir 3 reakcijos).
Sukūrus gliukozės-6-fosfatą (heksokinazės reakciją), vyksta 6-ojo padėties fosforo rūgšties likučio pernešimas į pirmąją. Tai sudaro gliukozės-1-fosfatą:
Po gliukozės-6-fosfato izomerizacijos į gliukozės-1-fosfatą, papildoma gliukozės fragmento aktyvacija. Šiuo atveju suvartojama 1 UTP molekulė, kuri yra lygi 1-osios ATP molekulės išlaidoms. Dėl to susidaro aktyvuota forma - UDP-gliukozė (4 pav.).
Tada, naudojant UDP, gliukozės liekana perkeliama į glikogeno molekulę. Glikogeno grandinės išplėtimą katalizuoja glikogeno sintezės fermentas. Taigi, glikogeno grandinė tampa 1 gliukozės fragmentu ilgiau. Glikogenas, priešingai nei daržovių krakmolas, yra labiau šakotas. Filialų formavimui yra specialus fermentas, vadinamas „glikogeno šakotu fermentu“.
Glikogeno molekulė nėra sintezuojama iš „nulio“, bet vyksta laipsniškas jau egzistuojančios grandinės fragmento pailgėjimas: „sėkla“ arba gruntas. Ir glikogeno skilimo atveju visiškai nesugriauna jo molekulių.
Norėdami įtraukti vieną gliukozės liekaną į glikogeno molekulę, ląstelė sunaudoja 2 ATP molekules. Skilus glikogenui, šis ATP nepradeda regeneruoti, tačiau išleidžiamas tik F.n (neorganinis fosfatas).
Pagrindinis glikogeno sintezės fermentas yra glikogeno sintezė. Tai „antrinis valdymo taškas“ (5 pav.).
Glikogeno sintezės reguliavimas: jis aktyvuojamas perteklių gliukozės-6-fosfato. Todėl, jei gliukozės-6-fosfatas yra naudojamas lėtai kitu būdu, jo koncentracijos padidėjimas padidina glikogeno sintezės greitį. Glikogeno sintezės katalizuojama reakcija yra negrįžtama.
Glikogeno mobilizacija vyksta daugiausia tarp valgių ir pagreitėja fizinio darbo metu. Šis procesas vyksta gliukozės likučių nuosekliai pašalinant gliukozės-1-fosfato pavidalu, naudojant glikogeno fosforilazę (4 pav.). Šis fermentas nesutraukia a6,6-glikozidinių jungčių šakų vietose, todėl reikalingi dar 2 fermentai, po kurių gliukozės liekana filialo taške išsiskiria laisvos gliukozės pavidalu (reakcijos 2, 3). Glikogenas suyra iki gliukozės-6-fosfato be ATP kainos.
Glikogeno fosforilazės reguliavimas: slopina perteklius ATP, aktyvuotas perteklių ADP.
Glikogeno skaidymas kepenyse ir raumenyse turi vieną išskirtinę reakciją dėl fermento fosfatazės gliukozės-6-fosfato buvimo kepenyse (1 lentelė).
1 lentelė.
Gliukozės-6-fosfatazės buvimas kepenyse lemia pagrindinę kepenų glikogeno funkciją - gliukozės išsiskyrimą į kraują tarp valgymų ir kitų organų naudojimą. Taigi, kepenų glikogeno mobilizavimas užtikrina gliukozės kiekį kraujyje pastoviu lygiu. Ši aplinkybė yra būtina kitų organų ir ypač smegenų darbo sąlyga. Po 10-18 valandų po valgio glikogeno atsargos kepenyse yra labai išeikvotos, o nevalgius 24 valandas po to visiškai išnyksta. Gliukozė-6-fosfatazė taip pat randama inkstuose ir žarnyno ląstelėse.
Raumenų glikogeno funkcija yra išskirti gliukozės-6-fosfatą, naudojamą pačiame raumenyje oksidacijai ir energijai,
Glikogeno sintezės procesų perjungimas kepenyse vyksta tada, kai virškinimo būklė patenka į po adsorbcijos periodą arba į raumenų darbo režimą. Insulinas, gliukagonas ir adrenalinas dalyvauja keičiant šiuos metabolinius kelius kepenyse, o raumenyse dalyvauja insulinas ir adrenalinas.
Šių hormonų poveikis glikogeno sintezei ir skaidymui vyksta priešinga kryptimi keičiant 2 pagrindinius fermentus - glikogeno sintezę ir glikogeno fosforilazę - jų fosforilinimo ir defosforilinimo būdu.
Pirminis insulino ir gliukagono sintezės signalas yra gliukozės koncentracijos kraujyje pokytis. Insulinas ir gliukagonas nuolat yra kraujyje, tačiau, keičiantis nuo absorbuojančios būsenos į po absorbciją, pasikeičia jų santykinė koncentracija, insulino ir gliukagono indeksas. Taigi pagrindinis kepimo faktorius kepenyse yra insulino ir gliukagono indeksas.
Po adsorbcijos laikotarpio insulino ir gliukagono indeksas mažėja, o gliukagono, stimuliuojančio glikogeno skaidymą kepenyse, įtaka yra lemiamas veiksnys. Gliukagono veikimo mechanizmas apima reakcijų, kurios sukelia glikogeno fosforilazės aktyvavimą, kaskadą.
Virškinimo laikotarpiu vyrauja insulino poveikis, nes šiuo atveju padidėja insulino ir gliukagono indeksas. Insulino poveikis:
a) gliukozės transportavimo stimuliavimas į raumenų ląsteles;
b) fermentų aktyvumo keitimas fosforilinimo ir defosforilinimo būdu. Pavyzdžiui, insulinas aktyvina fosfodiesterazę ir sumažina cAMP koncentraciją ląstelėje. Be to, insulinas aktyvina glikogeno sintezės fosfatazę, pastaroji yra defosforilinta ir tampa aktyvi;
c) tam tikrų fermentų kiekio pasikeitimas indukuojant ir slopinant jų sintezę. Pavyzdžiui, insulinas sukelia gliukokinazės sintezę, taip spartindamas gliukozės fosforilinimą kepenyse.
Adrenalino veikimo mechanizmas kepenų ląstelėse yra panašus su gliukagonu, tačiau kepenų ląstelėje galima įtraukti kitą efektorinio signalo perdavimo sistemą. Prietaisų tipas, su kuriuo sąveikauja adrenalinas, lemia, kuri sistema bus naudojama. Taigi adrenalino sąveika su kepenų ląstelių b receptoriais aktyvuoja adenilato ciklazės sistemą. Adrenalino sąveika su receptoriais apima hormoninio signalo transmembraninio perdavimo inozitolio fosfato mechanizmą. Abiejų sistemų veikimo rezultatas yra pagrindinių fermentų fosforilinimas ir glikogeno sintezės perjungimas į jo skaidymą (6, 7 pav.).
Raumenų glikogeno fosforilazės adrenalino aktyvinimas vyksta skirtingai, nes glikogeno skeleto raumenyse suskaidymą skatina raumenų susitraukimai. Fosforilazės kinazė (Ca 2+ priklausoma) aktyvuojama raumenų darbo metu, kai veikia nervų impulsai, nes kalcio jonų koncentracija sarkoplazėje šiuo atveju didėja. Tai dar vienas mechanizmas, leidžiantis paspartinti glikogeno skaidymą raumenyse. Adrenalino poveikis raumenims taip pat sąlygoja nuo cAMP priklausomų baltymų kinazių aktyvaciją ir fosforilazės aktyvavimą jo fosforilinimo būdu (8 pav.).
Kai signalas perduodamas iš hormono per intracelulinius mediatorius, jo reikšmingas amplifikavimas vyksta, todėl glikogeno fosforilazės aktyvinimas dalyvaujant bet kuriai signalų perdavimo sistemai į ląstelę leidžia greitai susidaryti didelį gliukozės kiekį iš glikogeno. Raumenų atveju tai labai svarbu atliekant intensyvų darbą streso metu, pavyzdžiui, bėgant nuo pavojaus.
Su vidutiniu raumenų krūviu, kitas glikogeno fosforilazės aktyvumo reguliavimo mechanizmas - alosterinis reguliavimas pagal ATP (AMP) skilimo produktus.
Vykstant iš po absorbuojančios būsenos į absorbuojančią būseną arba raumenų darbo pabaigoje, hormonų sekrecija sustoja ir visa sistema grįžta į pradinę neaktyvią būseną. Adenilato ciklazė ir fosfolipazė C yra inaktyvuotos. cAMP sunaikina fosfodiesterazė, kuri sukelia visų kaskados intracelulinių fermentų perkėlimą į neaktyvią formą.
Glikogeno sintezės ir skaidymo normų reguliavimas kepenyse yra užtikrinti gliukozės koncentracijos kraujyje pastovumą. Glikogeno metabolizmo reguliavimas raumenyse suteikia energingą medžiagą, turinčią intensyvų raumenų darbą ir energijos suvartojimą.
Raumenų glikogeno suskirstymas
Fosforilazė yra pagrindinis (ty ribojantis ir reguliuojantis) fermentas glikogeno skaidymui.
Glikogeno fosforilazės reguliavimas: slopina perteklius ATP, aktyvuotas perteklių ADP.
G b f - p u t b. (angliavandenių skilimo heksobisfosfato kelias)
HBF-PATH BIOLOGINĖ SIGNALIZACIJA.
1. Tai yra pagrindinis angliavandenių suskirstymo į galutinius produktus būdas. Daugelyje ląstelių tai yra vienintelis būdas. Taigi 70-75% gliukozės, kuri ateina į ląstelę, suskaido.
2. Tik HBP kelias suteikia ląstelių energijai ATP. Tai yra pagrindinis energijos šaltinis ląstelėje.
3. Tai ilgiausias angliavandenių suskirstymo kelias.
GBF kelias suskirstytas į 3 etapus.
Pirmasis etapas vyksta citoplazmoje, suteikiant 8 gliukozės molekulės arba 9ATP skaidymo metu vieną ATP molekulę, kai gliukozės fragmentas skaidomas. Baigiasi dviejų piruvato molekulių (PVK) susidarymas.
Antrasis ir trečiasis etapai - (tik aerobiniai!) Mitochondrijose su privalomu deguonies dalyvavimu, gliukozės molekulėje duokite 30 ATP.
GBF kelio 2 etapas vadinamas „piruvato oksidaciniu dekarboksilinimu“ ir jį katalizuoja piruvato dehidrogenazės kompleksas (žr. Paskaitas „Biologinis oksidavimas“ - išplėstinė mitochondrijų oksidacijos grandinė). Antrajame etape iš PVC molekulės paimami du vandenilio atomai, o piruvatas paverčiamas acetil-koenzimu A (AcCoA), CO yra išskaidytas vienu metu.2. Du vandenilio atomai eina į NAD, o tada išilgai mitochondrijų oksidacijos grandinės perkeliamos į O2 formuoti H2O ir 3 ATP molekulės. Todėl, remiantis viena pradinės gliukozės molekule, antrasis etapas suteikia 6 ATP.
Trečiąjį etapą įveda molekulė AcetylKoA, kuri susidaro po 2-ojo etapo. Šis 3-asis etapas vadinamas trikarboksirūgšties ciklu (TCA) (žr. Paskaitas „Mitochondrijų oksidavimas“). Šiame cikle „AccoA“ visiškai suskirstoma į CO2 ir H2A. Tuo pačiu metu, 12 ATP formuojasi į vieną akuAA molekulę, kuri pateko į ciklą. Jei skaičiuojate 1 gliukozės molekulę, tada trečiame etape 24 ATP susidaro.
Pirmasis etapas vyksta per 10 tarpinių etapų. Pirmoje šio etapo dalyje gliukozės molekulė padalinama į pusę iki 2 molekulių fosfogliceraldehido (PHA).
PIRMOSIOS 1-osios dalies pirmosios dalies ypatybės:
Heksokinazė (GC) padeda susilpninti stiprią gliukozės molekulę:
2. reakcija - izomerizacija:
Trečiajame etape fruktozės-6-fosfato dar labiau susilpnina fosfofrukokinazė (PFK) ir susidaro fruktozė-1,6-bisfosfatas:
Fosfofrukokinazė yra pagrindinis HBP kelio fermentas. Tai „antrinis kontrolės taškas“. Vmaks FFK daugiau nei Vmaks GK. Todėl, kai gliukozė patenka į partiją, GC apriboja viso GBF kelio greitį.
ATP perteklius ir citrato perteklius stipriai slopina FPC. Esant tokioms sąlygoms, vietoj heksokinazės, FFK tampa HBP kelio ribojančiu fermentu. Dėl PFK slopinimo gliukozės-6-fosfatas (G-6-F) ir fruktozė-6-fosfatas (P-6-F) kaupiasi. G-6-F slopina heksokinazę, mažina gliukozės panaudojimą ląstelėje ir tuo pačiu metu suaktyvina glikogeno sintazę.
Jei nėra ATP ir citrato perteklių, tačiau yra perteklius ADP, tada ADP aktyvuoja PFC, o tada viso BVP kelio greitis vėl ribojamas heksokinaze.
Dėl fosfofrukokinazės reakcijos fruktozės-1,6-bisfosfato molekulė destabilizuojama (susilpnėja), kad ji iš karto suyra į 2 triozes, dalyvaujant aldolazei (4 reakcija):
Tik PHA patenka į kitą (šeštą) HBP kelio reakciją. Dėl to jo koncentracija mažėja, o penktosios reakcijos pusiausvyra pereina prie PHA susidarymo. Palaipsniui visa FDA patenka į PHA, todėl ATP, susintetintas vėlesnėse HBP-tako reakcijose, atsižvelgiame į dviejų PHA molekulių ir kitų tarpinių metabolitų, kurie yra suformuoti iš jo, skaičiavimą.
Pirmajame etape (nuo gliukozės iki PHA) suvartojama 2 ATP molekulės: viena - heksokinazės reakcijoje, kita - fosfofrukokinaze (trečioji reakcija pirmame HBP kelio etape). 2-ojo etapo 2-oji dalis prasideda PHA oksidacija į FGK (fosfoglicerino rūgštis) 6-ojoje reakcijoje.
Šią reakciją katalizuoja gliceraldehido fosfato dehidrogenazė. Skaldomas vandenilis perkeliamas į NAD su NADH formavimu2. Tokios oksidacijos metu išsiskirianti energija taip pat yra pakankama, kad būtų užtikrintas fosfato pridėjimas prie aldehido grupės. Fosfatas pridedamas makroekonominiu ryšiu. Kaip rezultatas, susidaro 1,3-difosoglicerino rūgštis (1,3-bisfosfogliceratas).
7. reakcija: substrato fosforilinimas.
Didelis energijos kiekis susijęs fosfatas perkeliamas į ADP, kad susidarytų ATP. 7-ojo etapo metu fosfoglicerio rūgšties molekulėje lieka 1 fosforo rūgšties liekana.
8-oji reakcija: Fosfatas perkeliamas iš 3-osios į antrąją ir susidaro 2-fosficerio rūgštis.
H pašalinamas iš 2-fosfoglicerino rūgšties2A. Tai lemia molekulinės energijos perskirstymą. Kaip rezultatas, energija kaupiasi ant fosfato antroje padėtyje ir ryšys tampa makroekonominiu. Pasirodo, fosfololpiruvatas (PEP).
10. reakcija: substrato fosforilinimas. Fosfatas perkeliamas į ADP, kad susidarytų ATP. FEP paverčiamas PVK (piruvino rūgštimi).
Šiame GDF kelio 1 etape PEC palieka mitochondriją ir patenka į antrąjį GDF kelio etapą.
Pirmojo etapo rezultatai: 10 reakcijų, kurių pirmoji, trečioji ir dešimtoji reakcijos yra negrįžtamos. Pirma, 2 ATP suvartojama 1 gliukozės molekulėje. Tada PHA oksiduojamas. Energija realizuojama per 2 substrato fosforilinimo reakcijas: kiekvienoje iš jų susidaro 2 ATP. Todėl kiekvienai gliukozės molekulei (2 PHA molekulėms) 4 ATP gaunamas substrato fosforilinimo būdu.
Iš viso 10 etapų galima apibūdinti pagal šią lygtį:
NADH2 mitochondrijų oksidacijos (MTO) sistema perneša vandenį į orą į deguonį į H formą2O ir 3 ATP, bet 1 etapas vyksta citoplazmoje ir NADH2 negali eiti per mitochondrijų membraną. Yra perėjimų mechanizmai, užtikrinantys šį perėjimą NADH2 per mitochondrijų membraną - malato-aspartato švirkštą ir glicerofosfato šaudyklą (žr. paskaitas „Biologinis oksidavimas“).
Pagal vieną gliukozės molekulę 2 NADN2.
Be 2 ATP, gautų 1-ajame etape su substrato fosforilinimu, suformuota dar 6 ATP su deguonimi, iš viso 8 ATP molekulėms. Kiekvienam gliukozės molekului, suskaidytam prieš PVC per pirmąjį HBP kelio etapą, susidaro tiek daug ATP.
Jei šie 8 ATP pridedami prie 30 ATP molekulių, kurios susidaro antrajame ir trečiame etape, tada visos HBP kelio energijos rezultatas bus 38 ATP už gliukozės molekulę, padalintas į CO2 ir H2A. Šiuose 38 ATP, 65 proc. Energijos, kuri būtų išlaisvinta gliukozės deginimo ore metu. Tai įrodo labai aukštą GBF kelio efektyvumą.
Iš 38 ATP, dauguma jų yra suformuoti 2 ir 3 etapuose. Kiekvienas iš šių etapų yra visiškai negrįžtamas ir reikalauja privalomo deguonies dalyvavimo, nes šių etapų oksidaciniai etapai yra susiję su mitochondrijų oksidacija (be jo neįmanoma). Visas HBP kelias nuo gliukozės arba glikogeno iki CO2 ir H2Apie skambutį: AEROBINIS DIDŽIOJŲ RŪGŠTŲ NUTRAUKIMAS.
Pagrindiniai HBP kelio pirmojo etapo fermentai: HEXOKINASE ir fosforo baltymų kinazė.
Kita svarbi nuoroda yra TsTK (3 etapo GBF kelias). Svarbiausias ryšys trečiajame etape yra būtinas, nes ACCoA įeina į TCA ciklą yra sudaryta ne tik iš angliavandenių, bet ir iš riebalų ir amino rūgščių. Todėl TCA yra galutinis katilas deginant acetilo liekanas iš angliavandenių, riebalų ir baltymų. TsTK sujungia visus metabolitus, susidariusius skaidant angliavandenius, riebalus ir baltymus.
Pagrindiniai TCA fermentai: citrato sintezė ir izocitrato dehidrogenazė. Abiejų fermentų slopina perteklius ATP ir NADH perteklius.2. Isocitrato dehidrogenazę aktyvuoja perteklius ADP. ATP slopina šiuos fermentus skirtingais būdais: ATP inhibuoja izocitrato dehidrogenazę daug labiau nei citrato sintezė. Todėl su ATP pertekliumi tarpiniai produktai kaupiasi: citratas ir izocitratas. Tokiomis sąlygomis citratas gali patekti į citoplazmą koncentracijos gradiente.
2-ojo ir 3-ojo HBP pakopos etapai vyksta mitochondrijose, o pirmasis - citoplazmoje.
1-asis etapas atskiriamas nuo 2-ojo ir 3-ojo etapų mitochondrijų membrana.
Todėl pirmasis etapas gali atlikti savo specialiąsias funkcijas. Šios funkcijos
Glikogeno skaidymas.
Glikogeno skaidymas su gliukozės susidarymu vyksta tarp valgio, fizinio darbo ir streso.
Glikogeno mobilizavimo būdai:
2. Gliukogeno gedimo amilolitinis kelias vyksta dalyvaujant fermentui amilazei.
Fosforolitinis kelias - pagrindinis glikogeno skilimo kelias su gliukozės susidarymu:
Raumenų audinyje nėra fermento gliukozės-6-fosfatazės, todėl raumenų glikogenas neskaidomas
gliukozės susidarymas ir oksiduojamas arba aerobinis ar anaerobinis būdas su energijos išleidimu. Per
10-18 valandų po valgio glikogeno atsargos kepenyse yra labai išeikvotos.
Gliukozės kiekio kraujyje reguliavimas. Centrinės nervų sistemos, insulino, adrenalino, gliukagono, t
Augimo hormonas, gliukokortikoidai, tiroksinas ir jų poveikis angliavandenių apykaitos būklei.
Pagrindinis vaidmuo reguliuojant angliavandenių apykaitą priklauso centrinei nervų sistemai. Gliukozės kiekis kraujyje mažėja, todėl padidėja adrenalino, gliukagono, kuris, patekęs į šių hormonų (kepenų) tikslinį organą, sekreciją pripažįsta kepenų ląstelių membranų receptoriai ir aktyvina fermento membranos adenilato ciklazę, paskatindama glikogeno skaidymą ir gliukozės susidarymą.
Adrenalino ir gliukagono sąveikos su ląsteliu schema:
Adrenalinas - padidina gliukozės kiekį aktyvuodamas fermentą fosforilazę (adenilato ciklazės sistemą), dėl kurio gliukogenas suskaidomas su gliukozės susidarymu, blokuoja glikogeno sintezės fermentą, t.y. glikogeno sintezė.
Gliukagonas - veikia kaip adrenalinas, bet taip pat aktyvina gliukogenogenezės fermentus.
Gliukokortikoidai - padidina gliukozės kiekį kraujyje, kaip gliukonogenezės fermentų sintezės induktoriai.
GH aktyvina glikoneogenezę, tiroksinas aktyvina insuliną, kuris suskaido insuliną, veikia gliukozės absorbciją žarnyne.
Glikogenozę (glikogeno kaupimosi ligą) sukelia glikogeno skaidymo fermentų defektas. Pavyzdžiui, Gyrke liga yra susijusi su gliukozės-6-fosfatazės fermento stoka, pernelyg didele glikogeno koncentracija kepenyse, hipoglikemija ir jos pasekmėmis. Mac-Ardla liga: priežastis yra fosforilazės nebuvimas raumenų audinyje. Tuo pačiu metu gliukozės kiekis kraujyje yra normalus, tačiau pastebimas raumenų audinio silpnumas ir sumažėja gebėjimas atlikti fizinį darbą. Anderseno liga siejama su šakotojo fermento defektu, kuris sukelia glikogeno kaupimąsi kepenyse su labai ilgais išoriniais ir retais šakų taškais, dėl kurių gelta, kepenų cirozė, kepenų nepakankamumas ir mirtis (nepagrindinis glikogenas naikina hepatocitus).
2.5 Gliukozės koncentracija kraujyje palaikoma visą dieną pastoviu 3,5-6,0 mmol / l lygiu. Po valgymo gliukozės lygis pakyla per valandą iki 8 mmol / l, o po to grįžta į normalią. Kūno viduje palaikomas pastovus gliukozės kiekis kraujyje dėl neurohumorinių mechanizmų. Pagrindinis angliavandenių apykaitos būklės rodiklis yra gliukozės kiekis kraujyje ir šlapime.
HIPERGLIKEMIJA yra būklė, kai gliukozės kiekis yra didesnis už normalią. Priežastys:
1. Fiziologinė - emulsija, emocinė.
2. Patologinis - diabetas; steroidinis diabetas (Itsenko-Cushing) - antinksčių žievės gliukokortikoidų hiperprodukcija; adrenalino, gliukagono, skydliaukės hormono tiroksino hiperprodukcija.
HIPOGLIKEMIJA - būklė, kai gliukozės kiekis yra žemesnis už normalią. Priežastys:
1. Sumažintas gliukozės kiekis: kepenų ligos, endokrininės ligos (augimo hormono trūkumas, kortizolis), paveldimas medžiagų apykaitos sutrikimas (glikogeno sintezės trūkumas, galaktosemija, fruktozės netoleravimas, glikogenozės kepenų formos).
2. Padidėjęs gliukozės panaudojimas: riebalų atsargų sumažėjimas (prasta mityba), sutrikusi riebalų rūgščių oksidacija, β-ląstelių hiperplazija. podzh liaukos, insulino perdozavimas, Adisono liga - gliukokortikoidų hipoproduktai.
GLUCOSURIA - cukraus išvaizda šlapime. Jei gliukozės kiekis kraujyje yra 8-10 mmol / l, jis sulaužomas
inkstų slenksčio gliukozei ir jis pasireiškia šlapime. Priežastys:
- neurogeninis, remiantis stresinėmis sąlygomis
- ūminės infekcinės ligos
2.6. Diabetas, patogenezės biocheminės savybės.
Tai liga, kurią sukelia absoliutus arba santykinis insulino trūkumas.
Insulinas yra vienintelis hormonas, mažinantis gliukozės kiekį kraujyje. Mechanizmas:
-padidina gliukozės ląstelių membranų pralaidumą riebalų ir raumenų ląstelėse, jo įtakoje GLUT-4 transporterio baltymai yra maišomi iš citoplazmos į ląstelių membraną, kur jie sujungiami su gliukoze ir transportuoja jį ląstelėje;
-aktyvina heksokinazę, frukokinazę, piruvato kinazę (stimuliuoja glikolizę);
-aktyvina glikogeno sintezę (stimuliuoja glikogeno sintezę);
-aktyvina pentozės-fosfato dehidrogenazės kelią;
-pagal lėtinio reguliavimo mechanizmą jis yra heksokinazės sintezės induktorius ir gliukonogenezės fermentų sintezės represorius (jis blokuoja gliukogenogenezę);
-30% angliavandenių į lipidus;
-stimuliuoja TCA ciklą aktyvuodamas fermentų sintezę, kuri katalizuoja acetilo CoA sąveikos reakciją su SchUK;
Cukrinis diabetas (DM) klasifikuojamas pagal genetinių veiksnių ir klinikinių kursų skirtumus į dvi pagrindines formas: I tipo diabetas - nuo insulino priklausomas (IDDM) ir II tipo diabetas - nuo insulino nepriklausomas (NIDDM).
IDDM - liga, kurią sukelia kasos Langerhanso salelių β-ląstelių sunaikinimas dėl autoimuninių reakcijų, virusinių infekcijų (raupų viruso, raudonukės, tymų, kiaulytės, adenoviruso). Kai diabetas yra sumažėjęs insulino ir gliukagono santykis. Tuo pačiu metu susilpnėja glikogeno ir riebalų nusodinimo procesų stimuliavimas ir intensyvėja energijos nešėjų mobilizacija. Net po valgio, kepenų, raumenų ir riebalų funkcijos po įsiurbimo būsenos.
Hiperglikemija - padidėjimas konc. gliukozės kiekis kraujyje.
Tai sukelia sumažėjęs gliukozės panaudojimo greitis audiniuose dėl insulino stokos ar insulino biologinio poveikio sumažėjimo tiksliniuose audiniuose. Insulino trūkumo atveju sumažėja gliukozės perdavimo baltymų (GLUT-4) skaičius nuo insulino priklausomų ląstelių (raumenų riebalinio audinio). Raumenyse ir kepenyse gliukozė nesikaupia kaip glikogenas. Riebaliniame audinyje sumažėja riebalų sintezės ir nusėdimo greitis. Gliukogenogenezė aktyvuojama iš aminorūgščių, glicerolio ir laktato.
Gliukozurija - gliukozės išsiskyrimas su šlapimu.
Paprastai proksimaliniai inkstų tubulai iš naujo gliukozės reabsorbuoja, jei jo kiekis neviršija 8,9 mmol / l. Gliukozės koncentracijos padidėjimas kraujyje viršija inkstų slenksčio koncentraciją, dėl kurios jis pasireiškia šlapime.
Ketonemija - padidėjusi ketonų organizmų koncentracija kraujyje.
Riebalai nėra deponuojami, bet jų katabolizmas paspartėja. Neesterifikuotų riebalų rūgščių koncentracija didėja, o tai užfiksuoja kepenis ir oksiduoja juos acetilo CoA. Acetil-CoA paverčiamas β-hidroksibutiriniu ir acetoacto rūgštimi. Acetoacetato dekarboksilinimas į acetoną vyksta audiniuose, todėl jo kvapas kyla iš pacientų. Ketonų organų koncentracijos padidėjimas kraujyje (virš 20 mg / l) sukelia ketonuriją. Ketonų kūnų kaupimas sumažina pjūvio buferinį pajėgumą ir sukelia acidozę.
Insulino trūkumas sumažina baltymų sintezės greitį ir padidina jų suskirstymą. Tai sukelia padidėjusią amino rūgščių koncentraciją kraujyje, kurios yra deaminuotos kepenyse. Gautas amoniakas patenka į ornitino ciklą, dėl kurio padidėja karbamido koncentracija kraujyje ir šlapime - azotemija.
Poliurija - padidėjęs šlapinimasis (3-4l per dieną ir daugiau), nes gliukozė padidina osmosinį spaudimą.
Polidipsija - nuolatinis troškulys, burnos džiūvimas dėl vandens praradimo.
Polifagija - patiria alkį, dažnai valgo, bet praranda svorį, nes Gliukozė nėra energijos šaltinis - „bado gausa“.
NIDDM - atsiranda dėl santykinio insulino trūkumo dėl:
- insulino sekrecijos sutrikimai
- proinsulino konversija į insuliną
- padidinti insulino katabolizmą
-insulino receptorių defektas, žarnos ląstelių insulino signalo mediatorių pažeidimas.
Jis paveikia vyresnius nei 40 metų žmones, kuriems būdingas aukštas šeimos formų dažnis. Pagrindinė vėlyvų diabeto komplikacijų priežastis yra hiperglikemija, kuri sukelia kraujagyslių pažeidimą ir įvairių audinių bei organų disfunkciją. Vienas iš pagrindinių audinių pažeidimo mechanizmų cukriniu diabetu yra baltymų glikozilinimas, dėl kurio pasikeičia jų konformacija ir funkcijos. Makroangiopatijos pasireiškia didelių ir vidutinių širdies, smegenų, apatinių galūnių (gangrenų) kraujagyslių pralaimėjime. Mikroangiopatija yra kapiliarų ir mažų kraujagyslių pažeidimo rezultatas ir pasireiškia nefro, neuro ir retinopatijos pavidalu. Esant mikroangiopatijai, baltymų glikozilinimas vaidina tam tikrą vaidmenį, dėl kurio atsiranda nefropatija (sutrikusi inkstų funkcija) ir retinopatija (iki regos praradimo).
Kolagenas sudaro kapiliarinių pagrindo membranų pagrindą. Padidėjęs glikozilinto kolageno kiekis sumažina jo elastingumą, tirpumą, ankstyvą senėjimą, kontraktūrų vystymąsi. Inkstuose tokie pokyčiai lemia glomerulų naikinimą ir lėtinį inkstų nepakankamumą.
Glikozilinti lipoproteinai, kaupiantis kraujagyslių sienelėje, sukelia hipercholesterolemijos ir lipidų įsiskverbimą. Jie yra ateromų pagrindas, atsiranda kraujagyslių tono pažeidimas, kuris veda prie aterosklerozės.
2.5 Gliukozės tolerancijos bandymas.
Prarijus, gliukozės koncentracija gali siekti 300-500 mg / dl ir išlieka aukšta po adsorbcijos laikotarpio, t.y. gliukozės tolerancija mažėja ir yra pastebima sergant cukriniu diabetu. Tokiais atvejais žmonėms klinikinių simptomų, būdingų diabetui, nėra, o gliukozės koncentracija nevalgius yra normali.
Siekiant nustatyti paslėptą diabeto formą, atliekamas geriamojo gliukozės tolerancijos tyrimas. Norėdami tai padaryti, nustatykite gliukozės kiekį nevalgius kraujyje. Po to pacientas gauna gliukozės kiekį 1 g / kg, po to kas 30 minučių 3 valandas nustatomas gliukozės kiekis kraujyje. Rezultatai pateikiami kaip kreivė.
3. Laboratoriniai ir praktiniai darbai:
3.1. Gliukozės kiekio kraujyje nustatymas naudojant „One Touch“ gliukometrą.
Nustatykite gliukozės nevalgius studente. Atlikti analizę. Ant pirštų viršutinės bandymo juostos dalies ant pirštų patraukite kraujo lašą ir laikykite ją šioje padėtyje, kol kapiliaras bus visiškai užpildytas. 5 sekundes ekrane rodoma ataskaita, po kurios nurodoma gliukozės lygio vertė mmol / l. Nuėmus bandymo juostelę, prietaiso ekrane esantis vaizdas išsijungia ir paruoštas kitai analizei.
Darbo eiga: Nuplaukite rankas šiltu vandeniu ir muilu bei gerai išdžiovinkite. Apdorokite pirštą su etilo alkoholiu sudrėkintu medvilniniu tamponu ir išdžiovinkite. Sterili scarifier išspaudžia piršto odą ir išspauskite iš jo kraujo lašą, kurį įvedate į bandymo juostelės kapiliarą. Tada pradūrimo vietą apdorokite medvilniniu tamponu, sudrėkintu etilo alkoholiu.
2. Gerkite saldaus arbatos gėrimą.
3. Nustatykite gliukozės kiekį po 30 minučių nuo krovinio paėmimo momento.
4. Nustatykite gliukozės kiekį po 2,5 valandos nuo apkrovos priėmimo momento.
Glikogeno suskirstymas
Turinys
Kepenys yra pagrindinis glikogeno atsargų šaltinis. Kai nevalgius, išskiriamas gliukagonas, kuris skatina kepenų glikogeno skaidymąsi į gliukozę. Gliukozė patenka į kraujotaką ir perduodama kraujotaką į smegenis, kur ji veikia kaip energijos šaltinis šiam organui. Skilus glikogenui kepenyse, gliukozės-6-fosfatazės katalizuoja gliukozės-6-fosfato konversiją į gliukozę.
Glikogeno suskirstymas yra normalus
Glikogenas yra laikomas raumenyse ir kepenyse. Pasninkavimo metu vartojamas kepenų glikogenas, o padidėjusio fizinio aktyvumo metu suvartojamas raumenų glikogenas.
Glikogenozė Redaguoti
Kai glikogenozė pastebėjo glikogeno saugojimo pažeidimus; 4 iš 12 tipų glikogenozių yra pavaizduoti Fig. 26.3–26.6.
Raumenys naudoja saugomą glikogeną tik savo reikmėms kaip energijos šaltinis. Intensyvios apkrovos anaerobinėmis sąlygomis, pavyzdžiui, veikiant adrenalinui (reakcija „išgelbėti save arba kovoti“). Ypač intensyvi anaerobinė glikolizė vyksta baltuose raumenyse. Raumenyse nėra gliukozės-6-fosfatazės.
I tipo glikogenozė (Girke liga). Paveldimas autosominiu recesyviniu tipu. Liga sukelia gliukozės-6-fosfatazės trūkumą kepenyse. Dėl to kepenys negali reguliuoti gliukozės kiekio kraujyje, o naujagimiams išsivysto sunki hipoglikemija. Glikogeno perteklius yra saugomas kepenyse ir inkstuose. Dėl gliukozės-6-fosfato kaupimosi atsiranda hiperlaktatemija, hiperlipidemija, hiperurikemija ir podagra.
II tipo glikogenozė (Pompe liga). II tipo glikogenozė paveldima autosominiu recesyviniu būdu. Ligos priežastis yra rūgštis a- (1-> 4) gliukozidazės, lizosomų fermento, trūkumas. Dėl glikogeno kaupimosi kardiometrija išsivysto po 2-3 mėnesių po gimimo. Be to, jis turi įtakos kepenims ir raumenims, dėl to atsiranda bendras raumenų silpnumas. Manoma, kad gydant glikogenozę II tipo fermentų pakaitinė terapija bus veiksminga.
III tipo glikogenozę (Cory liga) sukelia fermento trūkumas, kuriame kepenys ir kiti organai kaupia nenormalią glikogeno - likutinio dekstrino formą. Tai yra šakotoji molekulė, kurioje vietoj pilnavertių šakų a- (1-6 obligacijų vietose yra sutrumpintos šakos. Liga pasižymi hipoglikemija ir hepatomegalia)
V tipo glikogenozė (Mac-Ardla liga) paveldima autosominiu recesyviniu būdu. Tai sukelia raumenų fosforilazės (miofosforilazės) trūkumas. V tipo glikogenozėje raumenys negali suskaidyti raumenų glikogeno energijai. Fizinio krūvio metu tokie pacientai kenčia nuo greito nuovargio ir raumenų spazmų, stebima mioglobinurija
Fig. 26.6. I tipo glikogenozė (Girke liga).
Glikogeno ištirpinimas (glikogenolizė)
Normaliam organizmo metabolizmui gyvūno mitybos pašaruose paprastai yra pakankamai gliukozės. Priešingu atveju galima mobilizuoti kepenų ir raumenų glikogeno atsargas.
Glikogeno skilimas pagrįstas gliukozės likučių nuoseklaus pašalinimu gliukozės-1-fosfato pavidalu. Pirmąją glikogeno skilimo reakciją katalizuoja glikogeno fosforilazės fermentas. Joje dalyvauja fosfatas, todėl jis vadinamas fosforolize. Reakcija sukelia a-1,4 glikogeno glikozidinės jungties skilimą gliukozės-1-fosfato gamybai:
Toliau pateiktoje reakcijoje gliukozės-1-fosfato izomerizacija vyksta fermento fosfolukomutazės pavidalu ir susidaro gliukozės-6-fosfatas:
Kepenyse (bet ne raumenyse) gliukozės-6-fosfatas išsiskiria gliukozės-6-fosfatu, susidariusiu glikogeno skilimo metu, paleidus laisvąją gliukozę:
Bendra gliukozės liekanos nuo glikogeno molekulės atskyrimo kepenyse glikogenolizės pusiausvyra gali būti pateikta tokia lygtimi:
Pažymėtina, kad energija ATP formoje glikogenolizės procese nėra naudojama ir nėra formuojama. Periferiniuose audiniuose gliukozės-6-fosfato, gauto glikolizės metu, baltųjų raumenų audiniuose suskaidomas į pieno rūgštį ir visiškai oksiduojamas iki C02 ir H20 raudonais raumenimis.
Kepenys turi didžiulį glikogeno gebėjimą. Žmogaus kepenyse glikogeno kiekis gali siekti 10% drėgnos liaukų masės. Glikogeno kiekis raumenyse yra daug mažesnis - 1-2% visos jų masės, tačiau kiekybiškai glikogeno kiekis yra reikšmingai didesnis gyvūnų raumenų audinyje, atsižvelgiant į raumenų masės ir kepenų masės santykį.
Raumenų ir kepenų glikogenas atlieka įvairius vaidmenis. Raumenų glikogenas yra šio audinio ATP sintezės rezervas, o kepenų glikogeno funkcija yra gliukozės rezervavimas, kad būtų išlaikytas laisvo gliukozės kiekis kraujyje. Glikogeno kiekis kepenyse labai skiriasi priklausomai nuo angliavandenių kiekio gyvūno mityboje.
Glikogenezės ir glikogenolizės procesai kepenyse veikia kaip gliukozės kiekio kraujyje „buferis“. Tačiau ši šių procesų funkcija yra nereikšminga raumenų audinio atžvilgiu. Mechaninis darbas yra būtina raumenų glikogeno mobilizavimo sąlyga, siekiant gauti papildomų ATP kiekių. Glikogeno panaudojimo lygis priklauso nuo raumenų pluošto tipo (baltos arba raudonos). Raudonųjų raumenų pluoštai turi turtingą kraujagyslių tinklą, kuriuose yra daug myoglobino ir mitochondrijų. Šių ląstelių viduje glikogenas transformuojamas į pirovinę rūgštį, kuri, esant deguoniui, gali būti oksiduojama iki C02 ir H20
Glikogenolizės ir glikogenezės procesai yra susiję su organizmo gliukozės poreikiu - ATP šaltiniu. Šių procesų reguliavimas yra sudėtingas. Jis apima allosterinių fermentų glikogeno sintezę ir glikogeno fosforilazę. Jų aktyvumą vykdo hormonai - pirmieji ekstraląsteliniai pasiuntiniai (gliukagonas ir adrenalinas) ir ciklinis AMP (cAMP), antrinis intraceliulinis pasiuntinys.
Gliukagonas užtikrina glikogenolizę kepenyse dėl glikogeno fosforilazės aktyvacijos. Gliukagonas taip pat sukelia glikogeno sintezės aktyvumo slopinimą. Taigi, gliukagonas kepenyse suteikia glikogeno skaidymą, kad normalizuotų gliukozės kiekį kraujyje. Adrenalinas, aktyvuojantis glikogeno fosforilazę, skatina laisvo gliukozės išsiskyrimą iš kepenų į kraujotaką visų kūno organų poreikiams.
Raumenų glikogeno suskirstymas
Yra žinoma, kad fosforolizė atlieka pagrindinį vaidmenį mobilizuojant polisacharidus. (Žmonių ir gyvūnų audiniuose sovietiniai biochemikai E. L. Rosenfeldas ir I.A. Popova taip pat atrado γ-amilazės fermentą, katalizuojantį glikozės liekanų skilimą iš glikogeno molekulės α-1,4 obligacijomis. priklauso fosforilams.) Fosforilai konvertuoja polisacharidus (ypač glikogeną) iš saugojimo formos į metaboliškai aktyvią formą; esant fosforilazei, glikogenas skaidosi, kad susidarytų gliukozės fosfato esteris (gliukozės-1-fosfatas), prieš tai nesulaužant į didesnius polisacharido molekulės fragmentus.
Reakcija, kurią katalizuoja fosforilazė, yra tokia:
Šioje reakcijoje (C6H10O5)n reiškia glikogeno polisacharido grandinę, a (C6H10O5)n-1 tos pačios grandinės, bet sutrumpintas vienu gliukozės likučiu.
Pav. 82 pavaizduota glikogeno skaidymo su gliukozės-1-fosfatu eiga ir cAMP dalyvavimas šiame procese. Fermentas fermentas egzistuoja dviem formomis, iš kurių viena (fosforilazė "a") yra aktyvi, o kita (fosforilazė "c") paprastai yra neaktyvi. Abi formos gali susiskaldyti į subvienetus. Fosforilazė "b" susideda iš dviejų subvienetų ir fosforilazės "a" - keturių. Fosforilazės "in" transformavimas fosforilazėje "a" atliekamas pagal baltymų fosforilinimą pagal lygtį:
2 mol. fosforilazė "į" + 4 ATP ->
1 mol. fosforilazė "a" + 4 ADP
Šią reakciją katalizuoja fermentas, vadinamas fosforilazės kinaze. Nustatyta, kad ši kinazė gali egzistuoti ir aktyviose, ir neaktyviose formose, kai neaktyvi fosforilazės kinazė tampa aktyvia fermento baltymų kinazės (fosforilazės kinazės) įtakoje. Aktyvi pastarosios forma formuojama dalyvaujant cAMP. Kaip jau minėta, cAMP savo ruožtu formuoja iš ATP fermento adenilato ciklazės veikimu. Šią reakciją ypač skatina adrenalinas ir gliukagonas. Adrenalino kiekio padidėjimas sukelia šią sudėtingą reakcijų grandinę į fosforilazės konversiją į fosforilazę „a“ ir dėl to gliukozės išsiskyrimą gliukozės-1-fosfato pavidalu iš glikogeno saugojimo polisacharido. Fosforilazės "a" atvirkštinį transformavimą į fosforilazę "in" katalizuoja fermentas fosfatazė (ši reakcija yra beveik negrįžtama).
Pažymėtina, kad fosforilazė "a" išskiria gliukozės likučius, pradedant nuo išorinio glikogeno molekulės šakų galo ir kai ji artėja prie α (1 - 6) jungčių, jos veiksmas sustoja. Kitaip tariant, fosforolizė tęsiasi tik iki glikogeno molekulės šakų taškų. Fermentas amylo-1,6-gliukozidazė gali suskaidyti (1-> 6) jungtis šakos taške, po kurio fosforilazė „a“ vėl turi galimybę veikti tol, kol pasiekia kitą šakos tašką ir tt
Fosforolizės būdu susidaręs gliukozės-1-fosfatas fosfoglukomutazėje dar paverčiamas gliukozės-6-fosfatu:
Kad ši reakcija būtų tęsiama, būtina fosforilinta fosfoglukomutazės forma, tai yra jos aktyvi forma, kuri susidaro esant gliukozės-1,6-difosfatui. Taigi, gliukozės-1,6-difosfatas fosfoglukomutazės reakcijoje atlieka koenzimo vaidmenį. (Gliukozės-1,6-difosfatas yra šios reakcijos produktas: gliukozės-1-fosfatas + ATP gliukozės-1,6-difosfatas + ADP).
Laisvojo gliukozės susidarymas iš gliukozės-6-fosfato kepenyse pasireiškia gliukozės-6-fosfatazės įtakoje. (Skirtingai nuo kepenų, raumenų audinyje nėra gliukozės-6-fosfatazės) Šis fermentas katalizuoja fosfato hidrolizinį skilimą:
Pav. 83 pavaizduoti glikogeno skaidymo ir sintezės keliai.
Galima manyti, kad cukraus koncentracijos kraujyje pastovumo palaikymas visų pirma yra dviejų procesų vienalaikis srautas: gliukozės patekimas į kraują iš kepenų ir jo suvartojimas iš kraujo audiniuose, kur jis naudojamas kaip energinė medžiaga.
Audiniuose (įskaitant kepenis) yra du pagrindiniai gliukozės suskaidymo būdai: anaerobinis kelias, kuriame nėra deguonies, ir aerobinis kelias, kuriam reikia deguonies.
Glikogeno suskirstymas
Glikogeno skilimo būdas laisvojoje gliukozėje skiriasi nuo jo sintezės. Jame yra daug kitų fermentų. Glikogeno fosforilazė katalizuoja pirmąją glikogeno katabolizmo reakciją - sulaužydama alfa-1,4-glikozidinę jungtį tarp gliukozės liekanų grandinių galuose fosforolizės, ty sąveikos su neorganiniu fosfatu. Paskutinės gliukozės liekanos išskiriamos gliukozės-1-fosfato pavidalu. Taigi, glikogeno alfa-1,4-glikozidinių jungčių lūžimo audiniuose metodas skiriasi nuo jų hidrolizės plyšimo, veikiant amilazei virškinimo trakte. Fosforilazės reakcija kartojama, kol 4 gliukozės liekanos lieka iki šakos taško. Tada alfa (1®6) -glukozidazės fermentas triglicukozės fermentą perkelia į gretimos grandinės galą, o ketvirtoji gliukozės liekana, kurią jungia alfa-1,6-glikozidinė jungtis, hidroliziškai suskaido kaip laisva gliukozė. Toliau glikogeno fosforilazė katalizuoja gliukozės liekanų skilimą į naują šakos tašką.
Gliukozės-1-fosfato molekulės konvertuojamos į gliukozės-6-fosfatą, veikiant fosfoglukomutazei, kuri katalizuoja tą pačią reakciją priešinga kryptimi glikogeno biosintezės metu. Gliukozės-6-fosfato perėjimą prie laisvosios gliukozės negalima atlikti per heksokinazės reakciją, nes ji yra negrįžtama. Kepenyse ir inkstuose yra gliukozės-6-fosfatazės fermentas, kuris katalizuoja gliukozės-6-fosfato hidrolizės reakciją į gliukozę. Laisvas gliukozė patenka į kraują ir patenka į kitus organus. Raumenyse, smegenyse ir kituose audiniuose nėra gliukozės-6-fosfatazės. Taigi kepenų glikogenas yra gliukozės šaltinis visam organizmui, o raumenų ir smegenų glikogenas suskaido iki gliukozės-6-fosfato, kuris naudojamas šiuose audiniuose.
Glikogeno skilimas į pieno rūgštį (glikogenolizė)
Gliukozė, gaunama iš kraujo, ir gliukozės liekanos, gautos iš glikogeno, yra raumenų glikolizės substratas. Dėl glikogeno fosforilazės ir fosfoglukomutazės nuoseklaus poveikio glikogeno gliukozės likučiai paverčiami gliukozės-6-fosfatu, kuris vėliau įtraukiamas į glikolizės procesą:
Kalbant apie glikogenolizę, fruktozės-1,6-difosfato susidarymui ATP suvartojama tik vieną kartą. Jei atsižvelgsime į glikogeno biosintezės ATP sąnaudas (dvi ATP molekules vienai gliukozės likučiai įtraukti), grynasis derlius yra tik 1 ATP molekulė 1 gliukozės liekanai. ATP vartojimas glikogeno sintezei raumenyse vyksta ramiai, kai glikogeno nusėdimas yra pakankamai aprūpintas deguonimi ir energija. Intensyvaus pratimo metu anaerobinis glikogeno suskirstymas į pieno rūgštį sukelia didesnį ATP derlingumą nei gliukozės skaidymas.