كل نشاط كيميائي حيوي لخلية حيوانيةيمكن وصفه بفعلين: "تخزين" و "إنفاق". كلما كان الجسم أصغر سنًا ، زادت عمليات تخليق وتخزين المواد العضوية التي تسود على تقسيمها واستهلاكها. التفسير بسيط: لكي تنمو و "تبني" جسمك ، فأنت بحاجة إلى الكثير من المواد البلاستيكية وبالطبع الطاقة. اللبنة الأساسية للخلية هي البروتين ، والمركب السائد في توفير الطاقة هو الجليكوجين.
يعتبر كربوهيدرات تخزينية محفوظة في خلايا الكبد وعضلات الهيكل العظمي لجميع الثدييات ، سواء الحيوانات أو البشر. سيخصص هذا العمل لدراسة خصائصه.
ماذا وأين نخزن
على مستوى الخلية الحيوانية ، مادة عضويةيتم تصنيعها وتجميعها في وحداتها الهيكلية - العضيات. يتم تصنيع البروتينات في الريبوسومات والدهون والكربوهيدرات - في قنوات الشبكة الإندوبلازمية الملساء. في جسم الثدييات ، تتراكم احتياطيات المادة العضوية في عضلات الهيكل العظمي والكبد والأنسجة الدهنية تحت الجلد والثرب. كربوهيدرات تخزين الحيوانات هي الجليكوجين ، الذي يتم تصنيعه من الجلوكوز في الدم.
يتم تشكيله كمنتج لتبديد الطعامالمنتجات التي تشمل في المقام الأول النشا النباتي: الخبز والبطاطس والأرز. تتحلل هذه المواد في الفم والمعدة وكذلك في الاثني عشر. فيه يحدث اضمحلالهم الرئيسي. يتم امتصاص الجلوكوز الناتج في الشعيرات الدموية في الزغابات في الأمعاء الدقيقة ثم يتم نقله عن طريق الدم إلى العضلات والكبد ، حيث يتم تصنيع الكربوهيدرات الاحتياطية للحيوانات والبشر.
ما هو الجليكوجين
على الرغم من أن اسم المادة يحتوي على جزء من الكلمة"جليكوس" ، والتي تعني في اليونانية "حلو" ، ليس لها طعم تقريبًا. على الأرجح ، يشير هذا الاسم إلى انتمائه إلى فئة الكربوهيدرات المعقدة التي تحتوي على بقايا جلوكوز ، حلوة المذاق حقًا. الجليكوجين مسحوق أبيض غير منظم. إنه ماء ويشكل محلول غرواني مشابه للحليب. باعتباره كربوهيدرات تخزين في خلية حيوانية ، يخضع عديد السكاريد للتحلل المائي في وسط حمضي على عدة مراحل. نواتج تفاعله مع الماء هي الدكسترين ، ثم المالتوز ، وأخيراً الجلوكوز. باعتباره بوليمرًا ، فإن الجليكوجين عبارة عن خليط من جزيئات متفرعة السلسلة ذات أوزان مختلفة.
الخصائص البيوكيميائية
لقد أثبتنا حقيقة أن الجليكوجين موجودكربوهيدرات تخزين الخلية الحيوانية. تخضع المواد الاحتياطية من هذا النوع لعمليتين متعاكستين في السيتوبلازم في خلايا الكبد ، الكريات البيض والخلايا العضلية. الأول هو التبديد ، الذي يؤدي إلى إطلاق جزيئات الجلوكوز ، والثاني هو الاستيعاب ، والذي يحول الجلوكوز الزائد إلى بوليمر تخزين - جليكوجين. يتراكم في الجسم وهو مخزن للطاقة المستخدمة في حياة الحيوانات والبشر.
كيف يتم تصنيع النشا الحيواني
أذكر ذلك ، من وجهة نظر كيميائية ، ذلكهو مركب جزيئي عالي - بوليمر ، ومونومراته عبارة عن بقايا جلوكوز α-d. لكي يرتبطوا ببعضهم البعض بواسطة روابط جليكوسيدية ، يكون التنشيط ضروريًا ، أي "اهتزاز" روابط سيجما لهيكل الكربون السداسي. يتم تحقيق ذلك في ما يسمى تفاعل هيكسوكيناز. يتم تصنيع كربوهيدرات تخزين الحيوانات من الجلوكوز 6 فوسفات. هذه المادة هي نتاج تفاعل هيكسوكيناز. الإنزيم الذي يحفز الآلية المذكورة أعلاه موجود في سيتوبلازم خلايا الكلى ، والطبقة المخاطية للأمعاء الدقيقة وكبد الحيوانات والبشر.
انهيار الجليكوجين
كما اكتشفنا سابقًا ، يتم تخزين الكربوهيدرات فيالخلية الحيوانية هي النشا - الجليكوجين. أثبتت الدراسات البيوكيميائية أن انشقاقه لا يمكن أن يحدث بدون مشاركة إنزيم معين - فسفوريلاز. يعمل في بيئة حمضية في وجود جزيئات الفوسفات غير العضوية. يصبح الإنزيم نفسه نشطًا تحت تأثير هرمون البنكرياس - الجلوكاجون. يشير وجوده في الدم إلى انخفاض مستوى الجلوكوز فيه. لذلك ، يقوم الكائن الحي الحيواني بتعبئة موارد تخزين الكربوهيدرات - الجليكوجين ويبدأ في تكسيرها للحصول على جزء إضافي من الجلوكوز.
هذه العملية تسمى تحلل الجليكوجين. وجد علماء الفسيولوجيا العصبية أن هرمونات التوتر - الأدرينالين والنورادرينالين ، التي تنتجها الغدد الكظرية ، تؤدي أيضًا إلى تحلل الجليكوجين.
الكبد ودوره في استقلاب الكربوهيدرات
في علم الأحياء ، هذا هو الجهاز الهضمي الأكبرتسمى غدة الثدييات مصنع الكيمياء الحيوية. في الواقع ، تحدث الكثير من التفاعلات الأنزيمية فيه ، مما يضمن التمثيل الغذائي والطاقة ، أي التمثيل الغذائي. كما هو معروف بالفعل ، الجليكوجين هو كربوهيدرات تخزين في خلية حيوانية. يؤدي انهياره بسرعة إلى تشبع الدم بالجلوكوز - المصدر الرئيسي للطاقة لجميع الثدييات والبشر.
يتم تجديد النشا الحيواني المفقود فيالكائنات الحية عن طريق تناول الأطعمة النشوية: البطاطس والخبز والأرز. يتم تكسير جميع هذه المنتجات في الجهاز الهضمي ، ويدخل الجلوكوز الناتج إلى مجرى الدم ، ومنه - إلى الخلايا ، وخاصة عضلات الهيكل العظمي والكبد. يصنعون النشا الحيواني تحت تأثير إنزيم - غلوكوبروفوسفوريلاز.
ما هي العمليات التي تحدث في العضلات الهيكلية
كما في الكبد ، في الخلايا العضلية - خلايا العضلات ،يتراكم النشا الحيواني. نظرًا لأن كتلة العضلات أكبر بكثير من وزن الكبد ، فإن محتوى الجليكوجين فيها يكون أعلى بكثير. أثناء المجهود البدني ، يبدأ النشا الحيواني في التحلل. يتم إطلاق حمض اللاكتيك الناتج عن تحلل السكر في مجرى الدم وينتقل إلى خلايا الكبد والكلى. في نفوسهم ، من بين كل جزيئين من حمض اللاكتيك ، يتم تصنيع مول واحد من الجلوكوز ، والذي يتم تحويله بعد ذلك إلى عديد السكاريد الاحتياطي. يحدث التفاعل باستخدام طاقة ATP. وبالتالي ، فإن الكربوهيدرات المخزنة في الخلية الحيوانية هي الجليكوجين المتراكم بواسطة الخلايا العضلية وخلايا الكبد وخلايا القشرة الكلوية وعضلة القلب وخلايا الرئة.
دور الانزيمات في استقلاب النشا الحيواني
كما ذكرنا سابقًا ، تخزين الكربوهيدراتتسمى الخلايا الحيوانية الجليكوجين. نتيجة لاتجاهين متعاكسين في التمثيل الغذائي: الانقسام والتوليف ، فإنه يشارك أيضًا في هذه التفاعلات. لا يمكن التحويل المتبادل للجلوكوز إلى جليكوجين والعكس صحيح إلا بمشاركة نظام إنزيمي معقد في هذه التفاعلات. وهو يشتمل على محفزات لتكوين الجليكوجين ، مثل: فسفوجلوكوموتاز (يحول الجلوكوز 6 فوسفات إلى جلوكوز 1 فوسفات) و UDP-glucopyrophosphorylase (يوفر عدم رجوع في تخليق الجليكوجين). تحدث تفاعلات الانقسام في وجود فسفوريلاز الجليكوجين واثنين من الإنزيمات الأخرى التي تشق الفروع الجانبية بالتتابع في سلاسل الجليكوجين. يعمل نظام جميع الإنزيمات المذكورة أعلاه فقط على تبادل الجليكوجين في خلية حيوانية غيرية التغذية ، لذا فإن الإجابة الصحيحة على سؤال الاختبار: تخزين الكربوهيدرات في خلية حيوانية هو: 1. النشا ، 2 جليكوجين؟ - سيكون هناك رقم الموافقة 2.
اضطرابات التمثيل الغذائي للكربوهيدرات وعواقبها
بناء على الحقائق المذكورة أعلاه ، كناوجد أن الجليكوجين هو كربوهيدرات تخزين في خلية حيوانية. يمكن أن يكون سبب اضطرابات تبادلها نوعان من الأسباب. الأول هو أخطاء التغذية ونمط الحياة ، والثاني هو العيوب الخلقية في عمل الجهاز الأنزيمي في الجسم. إن مجموعة الإنزيمات المرتبطة به مسؤولة عن تكسير النشا الحيواني وتكوينه من الجلوكوز في الدم. لذلك ، تنشأ الأمراض في تفاعلات التمثيل الغذائي والطاقة البلاستيكية. يطلق عليهم الجليكوجين. كما هو محدد أعلاه ، فإن الكربوهيدرات المخزنة في الخلية الحيوانية هي الجليكوجين ، الذي يتراكم بشكل أساسي في الكبد وعضلات الهيكل العظمي. ومن ثم ، هناك نوعان من المتلازمات: مسببات العضلات والكبد. تشمل المجموعة الأولى مرض مكاردل. لا ينتج المريض إنزيم الفوسفوريلاز. هذا يؤدي إلى ظهور بروتين كروموبروتين - الميوغلوبين في البول ، والذي يتم إطلاقه أثناء العمل البدني الشاق. نتيجة لذلك ، يتم تدمير الأنسجة العضلية وتظهر حالات متشنجة.
تشمل المتلازمات الكبدية مرض جيرك. يحدث بشكل متكرر منذ الطفولة. يفتقر المرضى في خلايا الكبد إلى إنزيم يحول ناتج الانهيار الأولي للجليكوجين إلى جلوكوز ، لذلك يُلاحظ انخفاض شديد في مستوى السكر (نقص السكر في الدم) في دم المريض ، ويظهر الأسيتون في البول ، مما يتسبب في تسمم الجسم.
في هذه المقالة ، درسنا آليات التمثيل الغذائي للنشا الحيواني - الجليكوجين ، والذي يحدث في خلايا الثدييات والبشر.
