Значение анаэробного гликолиза

Анаэробный распад глюкозы. Реакцию 11 катализирует лактатдегидрогеназа.

Анаэробный гликолиз, несмотря на небольшой энергетический эффект (образование двух моль лактата из глюкозы сопровождается синтезом всего двух моль АТР), является основным источником энергии для скелетных мышц в начальном периоде интенсивной работы, то есть в условиях, когда снабжение кислородом ограничено. Кроме того, зрелые эритроциты извлекают энергию за счет анаэробного окисления глюкозы, т.к. не имеют митохондрий.

Депонирование и распад гликогена

Гликоген - основная форма депонирования глюкозы в клетках, представляет собой разветвленный полимер из глюкозы:

Строение гликогена

Ветвление обеспечивает быстрое освобождение при распаде гликогена большого количества концевых мономеров. Синтез и распад гликогена происходят разными путями:

Синтез и распад гликогена

Биосинтез гликогена - гликогенез показан на рисунке:

Синтез гликогена

Гликоген синтезируется в период пищеварения (в течение 1-2 часов после приема углеводной пищи) в печени и скелетных мышцах. В начальных реакциях образуется UDF-глюкоза (реакция 3), которая является активированной формой глюкозы, непосредственно включающейся в реакцию полимеризации (реакция 4). Эта последняя реакция катализируется гликогенсинтазой, которая присоединяет глюкозу к олигосахариду или к уже имеющейся в клетке молекуле гликогена, наращивая цепь новыми мономерами. Синтез полисахаридной цепи происходит при участии фермента амило-  -1,4--  -1,6-гликозил-трансферазы путем разрыва одной  -1,4-связи и переноса олигосахаридного остатка от конца растущей цепи к ее середине с образованием в этом месте  -1,6-гликозидной связи . Молекула гликогена содержит до 1 млн. остатков глюкозы, на синтез расходуется значительное количество энергии. Необходимость превращения глюкозы в гликоген связана с тем, что накопление значительного количества глюкозы в клетке привело бы к повышению осмотического давления, так как глюкоза хорошо растворимое вещество. Напротив, гликоген содержится в клетке в виде гранул, и мало растворим. Распад гликогена - гликогенолиз - происходит в период между приемами пищи. Освобождение глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата (реакция 5 ) происходит в результате фосфоролиза, катализируемого фосфорилазой. Фермент отщепляет концевые остатки один за другим, укорачивая цепи гликогена. Однако этот фермент расщепляет только  -1,4 гликозидные связи. Связи в точке ветвления гидролизуются ферментом амило- a -1,6-гликозидазой, который отщепляет мономер глюкозы в свободном виде.

Особенности метаболизма гликогена в печени и мышцах

Включение глюкозы в метаболизм начинается с образования фосфоэфира - глюкозо-6-фосфата. В клетках мышц и других органах эту реакцию катализирует фермент гексокиназа. В клетках печени эту же реакцию катализирует глюкокиназа. Активация глюкокиназы происходит только при высокой концентрации глюкозы. Различия в свойствах ферментов объясняют, почему в период пищеварения глюкоза задерживается в основном в печени. Глюкокиназа при высокой концентрации глюкозы в этот период максимально активна. Напротив, гексокиназа, обладая большим сродством к глюкозе, способна выхватывать ее из общего кровотока, где концентрация глюкозы ниже.

Обмен гликогена в печени и мышцах

Физиологическое значение гликогенолиза. Мышечный гликоген является источником глюкозы для самой клетки. Гликоген печени используется главным образом для поддержания физиологической концентрации глюкозы в крови. Различия обусловлены тем, что в клетке печени присутствует фермент глюкозо-6-фосфатаза, катализирующая отщепление фосфатной группы и образование свободной глюкозы, после чего глюкоза поступает в кровоток. В клетках мышц нет этого фермента, и распад гликогена идет только до образования глюкозо-6-фосфата, который затем используется в клетке.