Όλη η βιοχημική δραστηριότητα ενός ζωικού κυττάρουμπορεί να περιγραφεί με δύο ρήματα: "αποθήκευση" και "δαπάνη". Όσο νεότερο το σώμα, τόσο περισσότερες θα είναι οι διαδικασίες σύνθεσης και αποθήκευσης οργανικών ουσιών έναντι του διαχωρισμού και της κατανάλωσής τους. Η εξήγηση είναι απλή: για να μεγαλώσετε και να "χτίσετε" το σώμα σας, χρειάζεστε πολύ πλαστικό υλικό και, φυσικά, ενέργεια. Το κύριο δομικό στοιχείο του κυττάρου είναι η πρωτεΐνη και η κυρίαρχη ένωση παραγωγής ενέργειας είναι το γλυκογόνο.
Θεωρείται υδατάνθρακας αποθήκευσης που διατηρείται στα κύτταρα του ήπατος και των σκελετικών μυών όλων των θηλαστικών, τόσο των ζώων όσο και των ανθρώπων. Αυτό το έργο θα αφιερωθεί στη μελέτη των ιδιοτήτων του.
Τι και πού αποθηκεύουμε
Στο επίπεδο του ζωικού κυττάρου, οργανική ύλησυντίθενται και συσσωρεύονται στις δομικές μονάδες του - οργανίδια. Οι πρωτεΐνες συντίθενται σε ριβοσώματα, λιπίδια και υδατάνθρακες - στα κανάλια του ομαλού ενδοπλασματικού συστήματος. Στο σώμα των θηλαστικών, τα αποθέματα οργανικής ύλης συσσωρεύονται στους σκελετικούς μύες, στο συκώτι, στον υποδόριο λιπώδη ιστό και στο άρωμα. Ο υδατάνθρακας αποθήκευσης των ζώων είναι γλυκογόνο, το οποίο συντίθεται από γλυκόζη στο αίμα.
Σχηματίζεται ως προϊόν της διάχυσης των τροφίμωνπροϊόντα, που περιλαμβάνουν, πρώτα απ 'όλα, άμυλο λαχανικών: ψωμί, πατάτες, ρύζι. Αυτές οι ουσίες διασπώνται στο στόμα, στο στομάχι και επίσης στο δωδεκαδάκτυλο. Σε αυτό συμβαίνει η κύρια διάσπασή τους. Η προκύπτουσα γλυκόζη απορροφάται στα τριχοειδή του αίματος των λαχνών του λεπτού εντέρου και στη συνέχεια μεταφέρεται από το αίμα στους μυς και στο συκώτι, όπου συντίθεται ο εφεδρικός υδατάνθρακας ζώων και ανθρώπων.
Τι είναι το γλυκογόνο
Αν και το όνομα της ουσίας περιέχει μέρος της λέξης"Γλυκός", που στα ελληνικά σημαίνει "γλυκό", δεν έχει σχεδόν καμία γεύση. Πιθανότατα, αυτό το όνομα δηλώνει ότι ανήκει στην κατηγορία σύνθετων υδατανθράκων που περιέχουν υπολείμματα γλυκόζης, πραγματικά γλυκιάς γεύσης. Το γλυκογόνο είναι μια λευκή, χωρίς δομή σκόνη. Είναι υδρόφιλο και σχηματίζει κολλοειδές διάλυμα παρόμοιο με το γάλα. Ως υδατάνθρακας αποθήκευσης σε ένα ζωικό κύτταρο, ο πολυσακχαρίτης υφίσταται υδρόλυση σε όξινο μέσο σε διάφορα στάδια. Τα προϊόντα της αλληλεπίδρασής του με το νερό είναι δεξτρίνες, μετά μαλτόζη και τέλος γλυκόζη. Ως πολυμερές, το γλυκογόνο είναι ένα μείγμα μορίων διακλαδισμένης αλυσίδας διαφόρων βαρών.
Βιοχημικές ιδιότητες
Έχουμε αποδείξει το γεγονός ότι το γλυκογόνο είναιαποθήκευση υδατανθράκων του ζωικού κυττάρου. Οι εφεδρικές ουσίες αυτού του τύπου υφίστανται δύο αμοιβαία αντίθετες διεργασίες στο κυτταρόπλασμα των ηπατοκυττάρων, των λευκοκυττάρων και των μυοκυττάρων. Η πρώτη είναι η διάχυση, η οποία οδηγεί στην απελευθέρωση μορίων γλυκόζης, και η δεύτερη είναι η αφομοίωση, η οποία μετατρέπει την περίσσεια γλυκόζης σε πολυμερές αποθήκευσης - γλυκογόνο. Συσσωρεύεται στο σώμα και είναι ένα απόθεμα ενέργειας που χρησιμοποιείται στη ζωή των ζώων και των ανθρώπων.
Πώς συντίθεται το άμυλο των ζώων
Θυμηθείτε ότι, από χημική άποψη, είναιείναι μια υψηλή μοριακή ένωση - ένα πολυμερές, τα μονομερή των οποίων είναι υπολείμματα α-d γλυκόζης. Για να συνδεθούν μεταξύ τους με γλυκοσιδικούς δεσμούς, είναι απαραίτητη η ενεργοποίηση, δηλαδή η "ταλάντωση" των σιγικών δεσμών του σκελετού άνθρακα της εξόζης. Αυτό επιτυγχάνεται στη λεγόμενη αντίδραση εξακινάσης. Ο υδατάνθρακας αποθήκευσης των ζώων συντίθεται από 6-φωσφορική γλυκόζη. Αυτή η ουσία είναι προϊόν αντίδρασης εξακινάσης. Ένα ένζυμο που καταλύει τον παραπάνω μηχανισμό περιέχεται στο κυτταρόπλασμα των νεφρικών κυττάρων, στο βλεννογόνο στρώμα του λεπτού εντέρου και στο ήπαρ ζώων και ανθρώπων.
Διάσπαση του γλυκογόνου
Όπως έχουμε ήδη ανακαλύψει νωρίτερα, το αποθεματικό υδατάνθρακες σετο ζωικό κύτταρο είναι άμυλο - γλυκογόνο. Βιοχημικές μελέτες έχουν αποδείξει ότι η αποδόμησή της δεν μπορεί να συμβεί χωρίς τη συμμετοχή συγκεκριμένου ενζύμου - φωσφορυλάσης Λειτουργεί σε όξινο περιβάλλον παρουσία ανόργανων φωσφορικών μορίων. Το ίδιο το ένζυμο ενεργοποιείται υπό την επίδραση της παγκρεατικής ορμόνης - γλυκαγόνης. Η παρουσία του στο αίμα δείχνει ότι το επίπεδο γλυκόζης σε αυτό είναι χαμηλό. Επομένως, ο ζωικός οργανισμός κινητοποιεί τους πόρους ενός υδατάνθρακα αποθήκευσης - γλυκογόνου και αρχίζει να τον διασπά για να αποκτήσει ένα επιπλέον μέρος της γλυκόζης.
Αυτή η διαδικασία ονομάζεται γλυκογονόλυση. Οι νευροφυσιολόγοι διαπίστωσαν ότι οι ορμόνες του στρες - η αδρεναλίνη και η νορεπινεφρίνη, που παράγονται από τα επινεφρίδια, προκαλούν επίσης γλυκογονόλυση.
Το ήπαρ και ο ρόλος του στον μεταβολισμό των υδατανθράκων
Στη βιολογία, αυτό το μεγαλύτερο πεπτικόο θηλαστικός αδένας ονομάζεται βιοχημικό εργοστάσιο. Πράγματι, πολλές ενζυματικές αντιδράσεις λαμβάνουν χώρα σε αυτό, διασφαλίζοντας το μεταβολισμό και την ενέργεια, δηλαδή το μεταβολισμό. Όπως είναι ήδη γνωστό, το γλυκογόνο είναι ένας υδατάνθρακας αποθήκευσης σε ένα ζωικό κύτταρο. Η διάσπασή του οδηγεί γρήγορα σε κορεσμό του αίματος με γλυκόζη - την κύρια πηγή ενέργειας για όλα τα θηλαστικά και τους ανθρώπους.
Το χαμένο άμυλο των ζώων αναπληρώνεταιοργανισμούς με κατάποση αμυλούχων τροφών: πατάτες, ψωμί, ρύζι. Όλα αυτά τα προϊόντα διασπώνται στον πεπτικό σωλήνα και η προκύπτουσα γλυκόζη εισέρχεται στην κυκλοφορία του αίματος και από αυτήν - σε κύτταρα, ειδικά σκελετικούς μύες και ήπαρ. Συνθέτουν το ζωικό άμυλο υπό τη δράση ενός ενζύμου - γλυκοπυροφωσφορυλάσης.
Ποιες διαδικασίες λαμβάνουν χώρα στους σκελετικούς μύες
Όπως στο ήπαρ, στα μυοκύτταρα - μυϊκά κύτταρα,συσσωρεύεται το άμυλο των ζώων. Δεδομένου ότι η μυϊκή μάζα είναι πολύ μεγαλύτερη από το βάρος του ήπατος, τότε η περιεκτικότητα σε γλυκογόνο σε αυτά είναι πολύ μεγαλύτερη. Κατά τη διάρκεια της σωματικής άσκησης, το άμυλο των ζώων αρχίζει να διαλύεται. Το γαλακτικό οξύ που παράγεται με γλυκόλυση απελευθερώνεται στην κυκλοφορία του αίματος και μεταφέρεται στο ήπαρ και στα νεφρά. Σε αυτά, από κάθε δύο μόρια γαλακτικού οξέος, συντίθεται ένα γραμμομόριο γλυκόζης, το οποίο στη συνέχεια μετατρέπεται σε εφεδρικό πολυσακχαρίτη. Η αντίδραση λαμβάνει χώρα χρησιμοποιώντας την ενέργεια του ATP. Έτσι, ο αποθηκευτικός υδατάνθρακας ενός ζωικού κυττάρου είναι γλυκογόνο που συσσωρεύεται από μυοκύτταρα, ηπατοκύτταρα, κύτταρα νεφρικού φλοιού, μυοκάρδιο και πνευμονικά κύτταρα.
Ο ρόλος των ενζύμων στο μεταβολισμό του ζωικού αμύλου
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, αποθηκεύστε υδατάνθρακεςζωικά κύτταρα ονομάζονται γλυκογόνο. Ως αποτέλεσμα δύο αμοιβαίως αντίθετων κατευθύνσεων στον μεταβολισμό: διάσπαση και σύνθεση, συμμετέχει επίσης σε αυτές τις αντιδράσεις. Η αμοιβαία μετατροπή της γλυκόζης σε γλυκογόνο και το αντίστροφο είναι δυνατή μόνο με τη συμμετοχή ενός πολύπλοκου ενζυματικού συστήματος σε αυτές τις αντιδράσεις. Περιλαμβάνει καταλύτες γλυκογένεσης, όπως: φωσφογλυκοματάση (μετατρέπει τη γλυκόζη-6-φωσφορική σε γλυκόζη-1-φωσφορική) και UDP-γλυκοπυροφωσφορυλάση (παρέχει μη αναστρέψιμη σύνθεση γλυκογόνου). Οι αντιδράσεις διάσπασης εμφανίζονται παρουσία γλυκογόνου φωσφορυλάσης και δύο ακόμη ενζύμων που διασπώνται διαδοχικά πλευρικούς κλάδους σε αλυσίδες γλυκογόνου. Το σύστημα όλων των παραπάνω ενζύμων δρα μόνο στην ανταλλαγή γλυκογόνου σε ένα ετεροτροφικό ζωικό κύτταρο, επομένως η σωστή απάντηση στην δοκιμαστική ερώτηση: ένας αποθηκευμένος υδατάνθρακας σε ένα ζωικό κύτταρο είναι: 1. άμυλο, 2 γλυκογόνο; - θα υπάρχει αριθμός έγκρισης 2.
Διαταραχές του μεταβολισμού των υδατανθράκων και των συνεπειών του
Με βάση τα παραπάνω γεγονότα, ήμαστανβρέθηκε ότι το γλυκογόνο είναι ένας υδατάνθρακας αποθήκευσης σε ένα ζωικό κύτταρο. Διαταραχές της ανταλλαγής μπορεί να προκληθούν από δύο τύπους λόγων. Το πρώτο είναι τα λάθη στη διατροφή και τον τρόπο ζωής, το δεύτερο είναι τα συγγενή ελαττώματα στο έργο του ενζυματικού συστήματος του σώματος. Το σύνολο των ενζύμων που σχετίζονται με αυτό είναι υπεύθυνο τόσο για τη διάσπαση του ζωικού αμύλου όσο και για τον σχηματισμό του από τη γλυκόζη στο αίμα. Επομένως, οι παθολογίες προκύπτουν τόσο στις αντιδράσεις του μεταβολισμού των πλαστικών όσο και στον μεταβολισμό της ενέργειας. Ονομάζονται γλυκογονόζες. Όπως ορίζεται παραπάνω, ο υδατάνθρακας αποθήκευσης στο ζωικό κύτταρο είναι γλυκογόνο, ο οποίος συσσωρεύεται κυρίως στο ήπαρ και στους σκελετικούς μύες. Ως εκ τούτου, υπάρχουν δύο τύποι συνδρόμων: μυϊκή και ηπατική αιτιολογία. Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει τη νόσο του McArdle. Ο ασθενής δεν παράγει το ένζυμο φωσφορυλάσης. Αυτό οδηγεί στην εμφάνιση στα ούρα μιας χρωμοπρωτεΐνης - μυοσφαιρίνης, η οποία απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια σκληρής σωματικής εργασίας. Ως αποτέλεσμα, ο μυϊκός ιστός καταστρέφεται και εμφανίζονται σπασμοί.
Τα ηπατικά σύνδρομα περιλαμβάνουν τη νόσο του Gierke.Εμφανίζεται συχνότερα από την παιδική ηλικία. Οι ασθενείς στα ηπατικά κύτταρα δεν διαθέτουν ένζυμο που μετατρέπει το προϊόν της πρωτογενούς διάσπασης του γλυκογόνου σε γλυκόζη, επομένως, παρατηρείται πολύ χαμηλό επίπεδο σακχάρου (υπογλυκαιμία) στο αίμα του ασθενούς και η ακετόνη εμφανίζεται στα ούρα, προκαλώντας δηλητηρίαση του σώματος. .
Σε αυτό το άρθρο, εξετάσαμε τους μηχανισμούς του μεταβολισμού του ζωικού αμύλου - γλυκογόνου, ο οποίος εμφανίζεται σε κύτταρα θηλαστικών και ανθρώπων.
