Пул глюкозы в организме и поступление ее в к-ки

содержание глюкозы в крови поддерживается на постоянном уровне и концентрация глюкозы в крови составляет 3,3– 5,5 ммоль/л

пул глюкозы– содержание свободной глюкозы в организме – 20 грамм

5 - 5,5 грамм глюкозы содержится в крови, а остальная глюкоза содержится в в к-ках  и межклеточной жидкости (15 г)

Концентрация глюкозы в к-ках значительно ниже, чем в крови, это и создает условие для поступления глюкозы из крови в к-ки путем простой или облегченной диффузии

Процессы, которые пополняют пул глюкозы 

1. поступление глюкозы из кишечника

2. глюконеогенез

3. расщепление гликогена с образованием свободной глюкозы – глюкогенез

4. взаимное превращение  моносахаридов (фруктоза, галактоза), которые спокойно превращается в глюкозу

глюкоза из пула расходуется:

· используется, подвергаясь окислительному распаду. Это м б аэробное окисление, анаэробное окисление, пентозный путь, окисление до глюкуроновой к-ты (??)

· часть глюкозы избыточной обязательно запасается  в виде гликогена т.е. идёт на синтез резервного гликогена,

· часть используется для синтеза других моносахаридоов и из производных, включая синтез олиго- и полисахаридов

· часть глюкозы (ее метаболитов) идет на синтез заменимых АК

· при избытке глюкозы, и при избыточном  потреблении углеводов с пищей, углеводы превращаются в липиды

· синтез других азотсодержащих соединений, необходимых к-ке

если один из атомов углерода, который находится в составе глюкозы, пометить с помощью радиоизотопной метки, то этот меченый атом окажется в сотнях различных соединений. Это говорил о том, что возможности использования глюкозного пула весьма высокие

транспорт глюкозы из крови межклеточной жидкости  идет по механизму облегченной диффузии, т.е. по градиенту концентрации с участием белка-переносчика

эффективность работы зависит от инсулина,

инсулин, который вырабатывается  β к-ками островков Лангерганса, это единственный уникальный гормон, который увеличивает проницаемость наружных клеточных мембран для глюкозы, таким образом  он увеличивает кол-ва белка переносчика

основная масса к-к разлиных органов и тканей являются инулинзависимыми, однако есть инсулиннезависимые к-ки (их не много) – эритроциты, гепатоциты, нервные к-ки

инсулиннезависимые органы – печень, головной мозг

глюкоза, поступившая в к-ки подвергается здесь единственному превращению, а именно она фосфорилируется с образованием глюкозо-6- фосфат. Фермент – гексокиназа, а в печени есть специфический фермент – глюкокиназа, может работать только в условиях высоких концентраций глюкозы в к-ке, что имеет место именно в печени на высоте всасывания

данная р-я характеризуется большой потерей свободной энергии, поэтому в условиях к-ки  является необратимой

глюкозо-6- фосфат представляет активированную форму глюкозы, и в последующем моет использоваться в различных метаболических путях

более того наружная клеточная мембрана непроницаема для глюкозо-6- фосфата и других эфиров гексоз, поэтому в результате фосфорилирования  глюкоза как бы запирается в к-ке, т.е. р-я фосфорилирования глюкозы является своеобразной «ловушкой» для глюкозы

Быстрое превращение глюкозы в глюкозо-6-фосфат позволяет поддерживать низкую концентрацию глюкозы в к-ке, а значит поддерживать градиент концентрации м/у внеклеточной жидкостью и внутриклеточной средой

синтез и расщепление гликогена

при повышении концентрации глюкозы в крови, н-р, в результате ее всасывания в кишечнике при пищеварении, кол-во поступившей глюкозы в к-ки увеличивается, часть этой глюкозы может использоваться для синтеза гликогена

гликоген синтезируется во всех тканях, накопление резервных углеводов в виде гликогена имеет преимущество перед накоплением глюкозы, поскольку не сопровождается повышением внутриклеточного осмотического давления

при недостатке глюкозы гликоген легко расщепляется  с образованием фосфорного эфира (глюкозо-1-фосфата или глюкозы) и образовавшиеся мономеры используются сканями энергетическими или пластическими целями

Глюкоза, поступившая в к-ки фосфорилируется с образованием глюкозо-6-фосфата (р-ия необратима).  

глюкозо-6-фосфат под воздействием фермента фосфоглюкомутазы изомеризуется в глюкозо-1-фосфат, т.е. фосфорильная группа переносится от 6 углеродного атома к 1

 В итоге образуется глюкозо-1-фосфат, котррый дальше взаимодействует с УТФ и образуется метаболит – УДФ-глюкоза (уридиндифосфоглюкоза)

Катализирует данную р-ию фермент УДФ-глюкопирофосфорилаза (глюкозо-1-фосфатуридинтрансфераза), образовавшийся пирофосфат сразу же расщепляются на 2 молекулы фосфорной к-ты, поэтому данная р-ия сопровождается большой потерей свободной энергии, поэтому в условиях к-ки необратима

На следующем этапе остаток глюкозы из УДФ-глюкозы переносится на праймер – затравочный гликоген, при участии фермента гликогенсинтетазы, молекула гликогена удлиняется на 1 остаток глюкозы, при этом образуется α 1,4-гликозидная связь, т.е. может синтезироваться линейный гликоген. Гликоген – полимер разветвленный(есть α1,4 и α1,6 гликозидные связи), поэтому разветвления в гликогене формируется с участием фермента ветвления, данный фермент переносит от 5 до 7 мономерных звеньев, с конца синтезируемого полисахарида ближе к середине, причем присоединяет данный фрагмент с помощью α1,6-гликозидной связи. Синтез гликогена идет во всех органах и тканях, однако наибольшее его кол-во наблюдается в печени и мышцах

гликоген печени 6,0% = 72 г (масса печени ~ 1,8 кг)

мышечный гликоген 0,7% = 245 г (масса мышц ~ 35 кг)

включение одного остатка глюкозы в молекулу глакогена сопровождается использования 2-х макроэргических эквивалентов (1 молекула АТФ и 1 молекула УТФ), поэтому синтез гликогена происходит в к-ках только при достаточной энергообеспеченности к-к

гликоген ___ резерв глюкозы накапливается в к-ках во время пищеварения и расходуются в ___???????????????

Расщепление гликогена происходит при участии фермента гликогенфосфорилазы (фосфорилазы)

данный фермент катализирует фосфоролиз гликогена, т.е. отщепление мономерного звена в виде глюкозо-1-фосфата,  причем на данную р-ию не требуется АТФ

что касается разветвлений (т.е. имеющихся α1,6 гликозидных связей), то для расщепления в районе разветвлений требуется еще 2 фермента:

1. деветвящий фермент

2. амило-1,6-гликозидаза

далее образовавшийся глюкозо-1-фосфат под действием фермента фофоглюкомутазы превращается в изомер – глюкозо-6-фосфат

дельнейшая судьба глюкозо-6-фосфат определяется наличием или отсутствием в к-ке фермента глюкозо-6-фосфоотазы

если данный фермент имеется в к-ке, то гидролитическим путём отщепляется фосфорильный остаток в виде фосфорной к-ты и образуется свободная глюкоза, которая может выбрасываться в кровь

если данного фермента в к-ке нет, то глюкозо-6-фостат может использоваться только в интересах данной к-ки

в большинстве тканей человека данный фермент отсутствует. Этот фермент присутствует в печени (в гепатоцитах), в тонком кишечнике, почках, пульпе зуба. Мышечная ткань этого фермента не имеет