2.2. Обмен углеводов Катаболизм углеводов

Катаболизм углеводов, с одной стороны, сопровождается освобождением энергии, которая может накапливаться в макроэнергетических связях АТФ и использоваться в дальнейшем для синтеза необходимых молекулярных компонентов клетки и совершения различных видов работы, с другой стороны, образующиеся метаболиты служат исходными веществами для образования биологически важных соединений, таких как аминокислоты, липиды, нуклеотиды.

Катаболизм гликогена

Гликогенолиз. Запасным полисахаридом в организме человека является гликоген. Процесс распада гликогена называется гликогенолизом. Этот процесс может осуществляться либо путём гидролиза, либо фосфоролиза.

Г ликоген

Фосфоролиз Гидролиз

H₃PO₄ H₂O

Глюкозо-1-фосфат Глюкоза

Фосфоролиз является основным путём распада гликогена, его катализирует фермент гликогенфосфорилаза,

относящийся к классу трансфераз. Гликогенфосфорилаза отщепляет остатки глюкозы с нередуцирующего конца гликогена и переносит их на молекулу фосфорной кислоты с образованием глюкозо-1-фосфата:

CH₂OH CH₂OH CH₂OH

O O O

H H H H H H (n + 1)H₃PO₄

H H H Гликогенфосфорилаза

OH H O OH H O OH H

OH OH

H OH H OH n H OH

Гликоген

CH₂OH CH₂OH

O O

H H H H

H O H

(n + 1) OH H | | + OH H

OH O – P – OH OH OH

H OH | H OH

OH

Глюкозо-1-фосфат Глюкоза

Глюкозо-1-фосфат быстро изомеризуется, превращаясь в глюкозо-6-фосфат, который в печени гидролизуется фосфатазами до глюкозы и фосфорной кислоты:

O

| |

HO – P – O – CH₂

|

CH₂OH OH

O O

H H H H

H O Фосфороглюкомутаза Фосфотаза

OH H | | OH H

OH O – P – OH OH OH

H OH | H OH

OH

Глюкозо-1-фосфат Глюкозо-6-фосфат

CH₂OH

O

H H

H

OH H + H₃PO₄

OH OH

H OH

Глюкоза

Регуляция активности гликогенфосфорилазы носит каскадный характер, в котором можно выделить несколько видов регуляции ферментами активности:

1. гормональная (глюкагон в печени, адреналин в мышцах);

2. аллостерическая;

3. протеинкиназные реакции (в данном случае – фосфорилированные бокового радикала серина в гликогенфосфорилазе).

Активность мышечной фосфорилазы увеличивается при определенной концентрации АМФ и ацетилхолина, а также в присутствии катионов кальция и натрия.

Снижение скорости фосфоролиза происходит при уменьшении запасов гликогена и фосфорной кислоты, а также при увеличении концентрации глюкозо-6-фосфата. Механизмы, снижающие скорость фосфоролиза гликогена, предохраняют организм от больших трат углеводных запасов (гликогена), которые могли бы привести к недостатку глюкозы, необходимой для работы головного мозга и сердечной мышцы.

Гидролиз гликогена катализируется ферментами амилазами, которые относятся к классу гидролаз. В результате гидролиза гликоген расщепляется до свободной глюкозы:

Гидролитический распад гликогена происходит обычно в печени. Глюкоза, полученная при фосфоролизе и гидролизе гликогена, поступает в различные ткани и органы организма, где подвергается дальнейшему распаду.