Je známo, že fosforolytický rozklad hraje klíčovou roli v mobilizaci polysacharidů.
Obr. 10.1. Hormonální regulace fosforolytického štěpení glukózy z glykogenu.
Fosforylasy přeměňují polysacharidy (zejména glykogen) ze skladovací formy na metabolicky aktivní formu; v přítomnosti fosfo-rilylázy se glykogen rozpadá za vzniku glukózového fosfátu (glukóza-1-fosfátu), aniž by jej nejprve rozdělil na větší fragmenty molekuly polysacharidu. Obecně lze tuto reakci znázornit následovně:
kde (C6H10Oh5)n "Polysacharid" znamená glykogenový polysacharidový řetězec a (C6H10Oh5)n-1,- stejný řetězec, ale zkrácený o jeden zbytek glukózy.
Na Obr. 10.1 znázorňuje proces rozkladu glykogenu na glukóza-1-fosfát a účast cAMP v tomto procesu. Enzym fosforyláza existuje ve dvou formách, z nichž jedna (fosforyláza a) je aktivní, zatímco druhá (fosforyláza b) je obvykle neaktivní. Obě formy se mohou disociovat na podjednotky. Fosforyláza b sestává ze dvou podjednotek a fosforylázy a - čtyř. Konverze fosforylázy b na fosforylázu a se provádí fosforylací proteinu:
2 Fosforyláza b + 4 ATP -> Fosforyláza a + 4 ADP.
Tato reakce je katalyzována enzymem nazývaným fosforylázová kináza b. Bylo zjištěno, že tato kináza může existovat v aktivních i neaktivních formách. Neaktivní fosforylázová kináza se transformuje na aktivní protein pod vlivem enzymu protein kinázy (kinázy kinázy fosforylázy), nikoli pouze protein kinázy, ale cAMP-dependentní protein kinázy.
Aktivní forma této formy je vytvořena za účasti cAMP, který je zase tvořen z ATP působením enzymu adenylát cyklázy, stimulovaného zejména adrenalinem a glukagonem. Zvýšení obsahu adrenalinu v krvi vede v tomto komplexním řetězci reakcí k přeměně fosforylázy b na fosforylázu a v důsledku toho k uvolnění glukózy ve formě glukózového 1-fosfátu z rezervního glykogenového polysacharidu. Reverzní konverze fosforylázy a na fosforylázu b je katalyzována enzymem fosfatázou (tato reakce je téměř nevratná).
Glukóza-1-fosfát vytvořený v důsledku fosforolytického rozkladu glykogenu je konvertován glukózo-6-fosfátem působením fosfoglukomutázy. K provedení této reakce je nutná fosforylovaná forma fosfoglukomutázy, tj. jeho aktivní forma, která se tvoří, jak je uvedeno, v přítomnosti glukóza-1,6-bisfosfátu.
Tvorba volné glukózy z glukózy-6-fosfátu v játrech se objevuje pod vlivem glukóza-6-fosfatázy. Tento enzym katalyzuje štěpení hydrolytickým fosfátem:
Tukové šipky označují cestu úpadku, tenkou - cestu syntézy. Čísla označují enzymy: 1 - fosforylázu; 2 - fos-glyukomutáza; 3 - glukóza-6-fosfatáza; 4-hexokináza (glukokináza); 5 - gluko-zo-1-fosfát uridyltransferázu; 6 - glykosyntáza.
Všimněte si, že fosforylovaná glukóza, na rozdíl od glukózy bez jmenovité hodnoty, nemůže z buněk snadno difundovat. Játra obsahují hydrolytický enzym glukóza-6-fosfatáza, který poskytuje schopnost rychle uvolňovat glukózu z tohoto orgánu. Ve svalové tkáni prakticky chybí glukóza-6-fosfatáza.
Na Obr. 10.2 odrážejí představy o způsobech rozpadu a syntézy glykogenu v játrech.
Lze předpokládat, že udržení stálosti koncentrace glukózy v krvi je výsledkem současného toku dvou procesů: vstupu glukózy do krve z jater a její spotřeby z krve tkáněmi, kde se používá primárně jako energetický materiál.
Ve tkáních (včetně jater) se rozpad glukózy vyskytuje ve dvou hlavních směrech: anaerobním (v nepřítomnosti kyslíku) a aerobním, pro které je zapotřebí kyslíku.
Glykogenolýza (rozklad glykogenu)
Glykogenolýza může být provedena buď hydrolýzou (působením enzymů amylázy) nebo fosforolýzou.
Fosforolýza je hlavní cestou rozpadu glykogenu, je katalyzována enzymem glykogen fosforylázou, patřící do třídy transferáz. Fosforylázy přeměňují polysacharidy ze skladovací formy na metabolicky aktivní. Glykogen fosforyláza odděluje zbytky glukózy od glykogenového polyglykosidového řetězce a přenáší je na molekulu kyseliny fosforečné za vzniku glukóza-1-fosfátu:
1-fosfát glukózy se rychle isomerizuje a mění se na glukóza-6-fosfát působením fosfoglukomutázy:
V této fázi se rozpad glykogenu ve svalové tkáni.
V játrech tvoří glukóza-6-fosfát volnou glukózu pod vlivem glukóza-6-fosfatázy. Tento enzym katalyzuje štěpení hydrolytickým fosfátem:
Fosforylovaná glukóza, na rozdíl od volné, nemůže z buněk snadno difundovat. Proto je funkcí svalového glykogenu to, že je snadno přístupným zdrojem glukózy pro samotný sval. Játra obsahují hydrolytický enzym glukóza-6-fosfatáza, který poskytuje možnost rychlého uvolnění glukózy z tohoto orgánu do krve a použití jinými tkáněmi (včetně svalů). Jaterní glykogen se používá k udržení relativní stálosti koncentrace glukózy v krvi.
Syntéza a rozpouštění glykogenu.
Glykogen je hlavním rezervním polysacharidem v živočišných a lidských buňkách, protože je špatně rozpustný ve vodě a neovlivňuje osmotický tlak v buňce, proto je glykogen uložen v buňce a ne volná glukóza.
Rozvětvená struktura glykogenu vytváří velký počet terminálních monomerů. To přispívá k práci enzymů, které štěpí nebo připojují monomery během rozkladu nebo syntézy glykogenu, protože tyto enzymy mohou současně pracovat na několika větvích molekuly glykogenu.
Glykogen je uložen hlavně v játrech a kosterním svalstvu. Glykogen je uložen v cytosolu buněk ve formě granulí. Některé enzymy podílející se na metabolismu glykogenu jsou také spojeny s granulemi, což usnadňuje jejich interakci se substrátem. Syntéza a rozklad glykogenu probíhá v různých metabolických drahách (obr. 4).
Glykogen je syntetizován v období trávení (1-2 hodiny po požití sacharidových potravin). Syntéza glykogenu vyžaduje energii. Když zapnete jeden monomer
vyskytují se 2 reakce spojené s výdaji ATP a UTP (reakce 1 a 3).
Po tvorbě glukóza-6-fosfátu (hexokinázová reakce) dochází k intramolekulárnímu přenosu zbytku kyseliny fosforečné ze šesté polohy do první polohy. To tvoří glukóza-1-fosfát:
Po izomerizaci glukóza-6-fosfátu na glukóza-1-fosfát pokračuje další aktivace fragmentu glukózy. V tomto případě se spotřebuje 1 UTP molekula, což je ekvivalentní výdaji první ATP molekuly. V důsledku toho se vytvoří aktivovaná forma - UDP-glukóza (Obr. 4).
Pak se s UDP převede zbytek glukózy na molekulu glykogenu. Prodloužení glykogenového řetězce je katalyzováno enzymem glykogen syntetáza. Glykogenový řetězec se tak stane delší než 1 fragment glukózy. Glykogen, na rozdíl od rostlinného škrobu, je více rozvětvený. Pro tvorbu větví existuje speciální enzym, který se nazývá "glykogen rozvětvený enzym".
Molekula glykogenu není syntetizována z "nuly", ale dochází k postupnému prodloužení již existujícího fragmentu řetězce: "semeno" nebo primer. A s rozpadem glykogenu nikdy nedochází k úplné destrukci jeho molekul.
Pro začlenění jednoho glukózového zbytku do molekuly glykogenu spotřebuje buňka 2 molekuly ATP. S rozpadem glykogenu se tento ATP neregeneruje, ale uvolňuje se pouze F.n (anorganický fosfát).
Klíčovým enzymem pro syntézu glykogenu je glykogen syntáza. Jedná se o „sekundární kontrolní bod“ (obr. 5).
Regulace glykogen syntázy: je aktivován nadbytkem glukózy-6-fosfátu. Pokud je tedy glukóza-6-fosfát používán pomalu jinými způsoby, zvýšení jeho koncentrace vede ke zvýšení rychlosti syntézy glykogenu. Reakce katalyzovaná glykogen syntázou je nevratná.
Mobilizace glykogenu se vyskytuje hlavně mezi jídly a je urychlována během fyzické práce. K tomuto procesu dochází postupným odstraňováním zbytků glukózy ve formě glukóza-1-fosfátu za použití glykogen fosforylázy (Obr. 4). Tento enzym neštěpí a1,6-glykosidické vazby v místech větvení, proto jsou zapotřebí další 2 enzymy, po kterých se zbytek glukózy v místě odštěpení uvolňuje ve formě volné glukózy (reakce 2, 3). Glykogen se rozkládá na glukóza-6-fosfát bez nákladů na ATP.
Regulace glykogen fosforylázy: inhibováno nadbytkem ATP, aktivovaným nadbytkem ADP.
Rozpad glykogenu v játrech a svalech má jednu rozlišovací reakci v důsledku přítomnosti enzymu fosfatázy glukóza-6-fosfátu v játrech (Tabulka 1).
Tabulka 1.
Přítomnost glukózy-6-fosfatázy v játrech určuje hlavní funkci glykogenu jater - uvolňování glukózy do krve mezi jídly a její použití jinými orgány. Mobilizace glykogenu jater tak poskytuje obsah glukózy v krvi na konstantní úrovni. Tato okolnost je předpokladem pro práci jiných orgánů a zejména mozku. Po 10-18 hodinách po jídle jsou zásoby glykogenu v játrech významně vyčerpány a hladovění po dobu 24 hodin vede k jeho úplnému vymizení. Glukóza-6-fosfatáza se také nachází v ledvinách a ve střevních buňkách.
Funkce svalového glykogenu spočívá v uvolňování glukózy-6-fosfátu, který se používá v samotném svalu pro oxidaci a energii,
Přepínání procesů syntézy a mobilizace glykogenu v játrech nastává, když stav trávení přechází do post-adsorpčního období nebo do klidového stavu do režimu svalové práce. Inzulín, glukagon a adrenalin se podílejí na změně těchto metabolických drah v játrech a na svalech se podílí inzulín a adrenalin.
Účinek těchto hormonů na syntézu a rozpad glykogenu se provádí změnou aktivity dvou klíčových enzymů - glykogen syntázy a glykogen fosforylázy - v opačném směru prostřednictvím jejich fosforylace a defosforylace.
Primárním signálem pro syntézu inzulínu a glukagonu je změna koncentrace glukózy v krvi. Inzulín a glukagon jsou neustále přítomny v krvi, ale při přechodu z absorpčního stavu do stavu po absorpci se mění jejich relativní koncentrace, index inzulín-glukagon. Hlavním spínacím faktorem v játrech je tedy index inzulín-glukagon.
V období po adsorpci klesá index inzulín-glukagonu a rozhodujícím faktorem je vliv glukagonu, který stimuluje rozklad glykogenu v játrech. Mechanismus účinku glukagonu zahrnuje kaskádu reakcí vedoucích k aktivaci glykogen fosforylázy.
V průběhu trávení převládá účinek inzulínu, protože index inzulínu-glukagonu v tomto případě stoupá. Pod vlivem inzulínu dochází:
a) stimulace transportu glukózy do svalových buněk;
b) změna aktivity enzymů fosforylací a defosforylací. Například inzulín aktivuje fosfodiesterázu a snižuje koncentraci cAMP v buňce. Navíc inzulín aktivuje fosfatázu glykogen syntázy, která je defosforylována a stává se aktivním;
c) změna množství určitých enzymů indukcí a represí jejich syntézy. Inzulín například indukuje syntézu glukokinázy, čímž urychluje fosforylaci glukózy v játrech.
Adrenalin má podobný mechanismus účinku na jaterní buňky s glukagonem, ale v jaterní buňce je možné zahrnout další systém pro přenos efektorového signálu. Typ receptorů, se kterými adrenalin interaguje, určuje, který systém bude použit. Interakce adrenalinu s b-receptory jaterních buněk tak aktivuje systém adenylát cyklázy. Interakce adrenalinu s a, receptory zahrnuje mechanismus inositol fosfátu transmembránového přenosu hormonálního signálu. Výsledkem působení obou systémů je fosforylace klíčových enzymů a změna syntézy glykogenu na jeho rozklad (obr. 6, 7).
Adrenalinová aktivace svalové glykogen fosforylázy se vyskytuje odlišně, protože rozpad glykogenu v kosterním svalstvu je stimulován svalovými kontrakcemi. Fosforylázová kináza (závislá na Ca2 +) je aktivována během svalové práce pod vlivem nervových impulzů, protože koncentrace iontů vápníku v sarkoplazmě se v tomto případě zvyšuje. To je další mechanismus pro urychlení rozpadu glykogenu ve svalu. Účinek adrenalinu ve svalech má také za následek aktivaci cAMP-dependentních protein kináz a aktivaci fosforylázy jeho fosforylací (Obr. 8).
Když je signál přenášen z hormonu přes intracelulární mediátory, dochází k jeho značnému zesílení, proto aktivace glykogen fosforylázy za účasti jakéhokoliv systému přenosu signálu do buňky umožňuje rychle vytvořit velké množství glukózy z glykogenu. Ve svalech je to velmi důležité pro provádění intenzivní práce ve stresu, například při útěku před nebezpečím.
S mírnou zátěží ve svalech působí další mechanismus regulace aktivity glykogen fosforylázy - alosterická regulace produkty rozpadu ATP (AMP).
Při přechodu z pohlcujícího stavu do absorpčního stavu nebo na konci svalové práce se vylučování hormonů zastaví a celý systém se vrátí do původního neaktivního stavu. Adenylátcykláza a fosfolipáza C jsou inaktivovány. cAMP je zničen fosfodiesterázou, která způsobuje přenos všech intracelulárních enzymů kaskády do neaktivní formy.
Význam regulace rychlosti syntézy a rozkladu glykogenu v játrech má zajistit stálost koncentrace glukózy v krvi. Regulace metabolismu glykogenu ve svalech poskytuje energetickému materiálu intenzivní svalovou práci a spotřebu energie v klidu.
Rozpad svalového glykogenu
Fosforyláza je klíčovým (tj. Omezujícím a regulačním) enzymem pro rozklad glykogenu.
Regulace glykogen fosforylázy: inhibováno nadbytkem ATP, aktivovaným nadbytkem ADP.
G b f - p u t b. (hexo-bisfosfátová dráha rozkladu sacharidů)
BIOLOGICKÁ VÝZNAM HBF-PATH.
1. To je hlavní způsob členění sacharidů na konečné produkty. V mnoha buňkách je to jediný způsob. Takže 70-75% glukózy, která se dostane do buňky, se rozpadne.
2. Pouze HBP-cesta dává buněčné energii ve formě ATP. To je hlavní zdroj energie v buňce.
3. Jedná se o nejdelší cestu štěpení sacharidů.
GBF-cesta rozdělena do 3 etap.
První stupeň se odehrává v cytoplazmě, dává 8 molekul ATP během rozpadu 1 molekuly glukózy nebo 9ATP během rozpadu jednoho fragmentu glukózy glykogenu. Končí tvorbou 2 molekul pyruvátu (PVK).
2. a 3. stupeň - (výhradně aerobní!) V mitochondriích s povinnou účastí kyslíku dávejte 30 ATP na molekulu glukózy.
Stupeň 2 dráhy GBF se nazývá „oxidační dekarboxylace pyruvátu“ a je katalyzován komplexem pyruvát dehydrogenázy (viz přednášky „Biologická oxidace“ - rozšířený řetězec mitochondriální oxidace). Ve 2. etapě jsou dva molekuly vodíku odebrány z molekuly PVC a pyruvát je převeden na acetylkoenzym A (AcCoA), CO je odštěpen současně.2. Dva atomy vodíku jdou k NAD a pak podél řetězce mitochondriální oxidace jsou přeneseny do O2 za vzniku H2O a 3 ATP molekuly. Proto, na základě jedné molekuly počáteční glukózy, druhá fáze dává 6 ATP.
Třetí fáze je zadána molekulou AcetylKoA, která vzniká jako výsledek 2. stupně. Tento třetí stupeň se nazývá cyklus trikarboxylové kyseliny (TCA) (viz přednášky „Mitochondriální oxidace“). V tomto cyklu je AccoA zcela rozštěpena na CO2 a H2A. Současně se vytvoří 12 ATP na molekulu accoAA, která vstoupila do cyklu. Pokud počítáte s 1 molekulou glukózy, pak se ve třetí fázi vytvoří 24 ATP.
První etapa prochází 10 průběžných etap. Během první části této fáze je molekula glukózy rozdělena na polovinu až 2 molekuly fosfoglyceraldehydu (PHA).
VLASTNOSTI PRVNÍ ČÁSTI 1. STANICE:
Hexokináza (GC) oslabuje silnou molekulu glukózy:
2. reakce - izomerace:
Ve 3. etapě je fruktosa-6-fosfát dále oslaben fosfofruktokinázou (PFK) a vzniká fruktóza-1,6-bisfosfát:
Fosfofruktokináza je klíčovým enzymem pro dráhu HBP. Je to „sekundární kontrolní bod“. Vmax FFK více než Vmax GK. Když tedy glukóza vstupuje do velkého množství, GC omezuje rychlost celé cesty GBF.
Přebytek ATP a přebytek citrátu silně inhibuje FPC. Za těchto podmínek se místo hexokinázy stává FFK limitujícím enzymem dráhy HBP. V důsledku inhibice PFK se akumulují glukóza-6-fosfát (G-6-F) a fruktóza-6-fosfát (P-6-F). G-6-F inhibuje hexokinázu, redukuje využití glukózy buňkou a současně aktivuje glykogen syntázu.
Neexistuje-li přebytek ATP a citrátu, ale je zde přebytek ADP, pak ADP aktivuje PFC a pak je rychlost celé dráhy HDP opět omezena hexokinasou.
V důsledku fosfofruktokinázové reakce je molekula fruktosa-1,6-bisfosfátu destabilizována (oslabena) tak, že se okamžitě rozkládá na 2 triosy za účasti enzymu aldolázy (4. reakce):
Pouze PHA vstupuje do další (šesté) reakce cesty HBP. Výsledkem je, že jeho koncentrace klesá a rovnováha páté reakce směřuje k tvorbě PHA. Postupně, celý FDA vstupuje do PHA, a proto množství ATP syntetizované v následných reakcích HBP-dráhy, bereme v úvahu výpočet 2 molekul PHA a dalších intermediálních metabolitů, které jsou z ní vytvořeny.
V první části 1. stupně (z glukózy na PHA) se spotřebují 2 molekuly ATP: jedna v hexokinázové reakci, druhá ve fosfofruktokináze (třetí reakce v prvním stupni dráhy HBP). Druhá část 1. etapy začíná oxidací PHA na FGK (kyselina fosfoglycerová) v 6. reakci.
Tato reakce je katalyzována enzymem glyceraldehyd-fosfátdehydrogenázou. Odštěpitelný vodík je přenesen do NAD za vzniku NADH2. Energie, která se uvolňuje během této oxidace, je také dostatečná k tomu, aby se zajistilo přidání fosfátu do aldehydové skupiny. Fosfát je přidán makroergickou vazbou. Výsledkem je tvorba 1,3-difosfoglycerové kyseliny (1,3-bisfosfoglycerátu).
7. reakce: fosforylace substrátu.
Fosfát s vysokou energetickou hodnotou je přenesen do ADP za vzniku ATP. Výsledkem 7. etapy zůstává zbytek kyseliny fosforečné v molekule kyseliny fosfoglycerové.
8. reakce: Fosfát se přenese ze třetí do druhé polohy a vytvoří se kyselina 2-fosfoglycerová.
H se odstraní z kyseliny 2-fosfoglycerové2To vede k redistribuci molekulární energie. V důsledku toho se energie hromadí na fosfátu ve druhé poloze a vazba se stává makroergickou. Ukazuje se, fosfoenolpyruvate (PEP).
10. reakce: fosforylace substrátu. Fosfát se převede do ADP za vzniku ATP. FEP se převede na PVK (kyselina pyrohroznová).
V této fázi 1 dráhy GDF končí PEC mitochondrie a vstupuje do druhé fáze dráhy GDF.
Výsledky 1. etapy: 10 reakcí, z nichž první, třetí a desátá jsou nevratné. Nejprve se spotřebuje 2 ATP na 1 molekulu glukózy. PHA se potom oxiduje. Energie je realizována během 2 reakcí fosforylace substrátu: 2 ATP se tvoří v každé z nich. V důsledku toho se pro každou molekulu glukózy (pro 2 molekuly PHA) získá ATP fosforylací substrátu.
Celkově lze všech 10 fází popsat pomocí následující rovnice:
NADH2 systém mitochondriální oxidace (MTO) přenáší vodík na kyslík ve vzduchu za vzniku H2O a 3 ATP, ale stupeň 1 probíhá v cytoplazmě a NADH2 nemůže projít mitochondriální membránou. Existují kyvadlové mechanismy pro zajištění tohoto přechodu NADH2 přes kyvadlovou mitochondriální membránu - kyanát-malát-aspartát a kyvadlový glycerofosfát (viz přednášky Biologická oxidace).
Na základě jedné molekuly glukózy tvoří 2 NADN2.
Kromě 2 ATP, získaného v 1. stupni fosforylací substrátu, se tvoří 6 dalších ATP za účasti kyslíku, celkem 8 ATP molekul. Tolik ATP se tvoří na každou molekulu glukózy štěpené před PVC během prvního stupně dráhy HBP.
Pokud se těchto 8 ATP přidá k 30 ATP molekulám, které se tvoří ve 2. a 3. stupni, pak celkový energetický výsledek celé HBP dráhy bude 38 ATP na molekulu glukózy, rozdělený na CO2 a H2A. V těchto 38 ATP je obsaženo 65 procent energie, která by byla uvolněna při spalování glukózy ve vzduchu. To dokazuje velmi vysokou účinnost GBF-dráhy.
Z 38 ATP je většina z nich tvořena na 2. a 3. stupni. Každá z těchto fází je naprosto nevratná a vyžaduje povinnou účast kyslíku, protože oxidační stupně těchto stupňů jsou spojeny s mitochondriální oxidací (bez ní nejsou možné). Celková dráha HBP z glukózy nebo glykogenu do CO2 a H2O volání: AEROBIC DECOMPOSITION CARBOHYDRATES.
Klíčové enzymy prvního stupně HBP dráhy: HEXOKINASE a fosforová proteinová kináza.
Další klíčový odkaz je umístěn na TsTK (třetí etapa GBF cesty). Klíčové spojení ve třetím stádiu je nezbytné, protože ACCoA vstupující do cyklu TCA vzniká nejen ze sacharidů, ale také z tuků a aminokyselin. TCA je tedy posledním „kotlem“ pro spalování acetylových zbytků ze sacharidů, tuků a bílkovin. TsTK spojuje všechny metabolity, které vznikají při rozpadu sacharidů, tuků a proteinů.
Klíčové enzymy TCA: citrát syntetáza a isocitrát dehydrogenáza. Oba enzymy jsou inhibovány nadbytkem ATP a nadbytkem NADH.2. Isocitrát dehydrogenáza je aktivována přebytkem ADP. ATP inhibuje tyto enzymy různými způsoby: isocitrát dehydrogenáza je inhibována ATP mnohem silněji než citrátová syntáza. Proto se s nadbytkem ATP akumulují meziprodukty: citrát a isocitrát. Za těchto podmínek může citrát vstoupit do cytoplazmy v koncentračním gradientu.
Druhá a třetí fáze HBP dráhy se vyskytují v mitochondriích a první v cytoplazmě.
První stupeň je oddělen od 2. a 3. stupně mitochondriální membránou.
První etapa proto může vykonávat své speciální funkce. Tyto funkce
Rozpad glykogenu.
Rozpad glykogenu s tvorbou glukózy nastává v období mezi jídly, fyzickou prací a stresem.
Způsoby mobilizace glykogenu:
2. Amylolytická dráha rozpadu glykogenu probíhá za účasti enzymu amylázy.
Fosforolytická cesta - hlavní cesta rozkladu glykogenu s tvorbou glukózy:
Ve svalové tkáni není enzym glukóza-6-fosfatáza, proto se svalový glykogen nerozkládá
tvorba glukózy a oxidace nebo aerobní nebo anaerobní způsob uvolňování energie. Přes
10-18 hodin po jídle jsou zásoby glykogenu v játrech značně vyčerpány.
Regulace hladin glukózy v krvi. Úloha centrálního nervového systému, mechanismus účinku inzulínu, adrenalinu, glukagonu,
Růstový hormon, glukokortikoidy, tyroxin a jejich vliv na stav metabolismu sacharidů.
Vedoucí úloha v regulaci metabolismu sacharidů patří do centrální nervové soustavy. Snížení hladiny glukózy v krvi vede ke zvýšené sekreci adrenalinu, glukagonu, který vstupuje do cílového orgánu pro tyto hormony (játra), je rozpoznáván receptory membrán jaterních buněk a aktivuje enzymovou membránu adenylát cyklázu, což spouští mechanismus vedoucí k rozpadu glykogenu za vzniku glukózy.
Schéma mechanismu interakce adrenalinu a glukagonu s buňkou:
Adrenalin - zvyšuje hladinu glukózy aktivací enzymu fosforylázy (systém adenylát cyklázy), který vede k rozpadu glykogenu při tvorbě glukózy, blokuje enzym glykogen syntázu, tzn. syntézu glykogenu.
Glukagon - působí jako adrenalin, ale navíc aktivuje enzymy glukoneogeneze.
Glukokortikoidy - zvyšují hladinu glukózy v krvi, jako induktory syntézy enzymů glukoneogeneze.
GH aktivuje glukoneogenezi, tyroxin aktivuje inzulinázu, která štěpí inzulín, ovlivňuje absorpci glukózy ve střevě.
Glykogenóza (onemocnění akumulace glykogenu) je způsobena vadou enzymů, které se podílejí na rozpadu glykogenu. Například Gyrkeho choroba je spojena s nedostatkem enzymu glukóza-6-fosfatáza, s nadměrnou akumulací glykogenu v játrech, hypoglykemií a jejími důsledky. Mac-Ardla nemoc: příčinou je absence fosforylázy ve svalové tkáni. Současně je hladina glukózy v krvi normální, ale je pozorována slabost svalové tkáně a snižuje se schopnost vykonávat fyzickou práci. Andersenova choroba je spojena s defektem rozvětvovacího enzymu, který vede k hromadění glykogenu v játrech s velmi dlouhými vnějšími a vzácnými větvícími body, v důsledku čehož žloutenka, cirhóza jater, selhání jater a smrt (nerozvětvený glykogen ničí hepatocyty).
2.5 Koncentrace glukózy v krvi se udržuje po celý den na konstantní úrovni 3,5-6,0 mmol / l. Po jídle se hladina glukózy zvýší během jedné hodiny na 8 mmol / l a poté se vrátí do normálu. V těle se udržuje konstantní hladina glukózy v krvi díky existenci neurohumorálních mechanismů. Hlavním ukazatelem stavu metabolismu sacharidů je obsah glukózy v krvi a moči.
HYPERGLIKEMIE je stav, ve kterém jsou hladiny glukózy nad normální. Příčiny:
1. Fyziologicko-alimentární, emocionální.
2. Patologický - diabetes; steroidní diabetes (Itsenko-Cushing) - hyperprodukce glukokortikoidů kůry nadledvin; hyperprodukce adrenalinu, glukagonu, thyroidního hormonu tyroxinu.
HYPOGLIKEMIE - stav, ve kterém jsou hladiny glukózy pod normální hodnotou. Příčiny:
1. Snížený výstup glukózy: onemocnění jater, endokrinní onemocnění (nedostatek růstového hormonu, kortizol), dědičné metabolické poruchy (nedostatek glykogensyntetázy, galaktosémie, intolerance fruktózy, jaterní formy glykogenózy).
2. Zvýšení využití glukózy: snížení zásob tuků (podvýživa), zhoršení oxidace mastných kyselin, hyperplazie p-buněk. podzh žlázy, předávkování inzulínem, Addisonova choroba - hypoprodukty glukokortikoidů.
GLUCOSURIE - výskyt cukru v moči. Pokud je hladina glukózy v krvi 8-10 mmol / l, je porušena
pro ledviny pro glukózu a objeví se v moči. Příčiny:
- neurogenní na základě stresových podmínek
- akutní infekční onemocnění
2.6. Diabetes mellitus, biochemické charakteristiky patogeneze.
Jedná se o onemocnění vyplývající z absolutního nebo relativního nedostatku inzulínu.
Inzulín je jediný hormon, který snižuje hladinu glukózy v krvi. Mechanismus:
-zvyšuje permeabilitu buněčných membrán pro glukózu v buňkách tukové a svalové tkáně, pod jejím vlivem jsou transportní proteiny GLUT-4 smíchány z cytoplazmy do buněčné membrány, kde se kombinují s glukózou a transportují uvnitř buňky;
-aktivuje hexokinázu, fruktokinázu, pyruvátkinázu (stimuluje glykolýzu);
-aktivuje glykogen syntetázu (stimuluje syntézu glykogenu);
-aktivuje pentóza-fosfát dehydrogenázovou dráhu;
-podle mechanismu chronické regulace je induktorem syntézy hexokinasy a represorem syntézy enzymů glukoneogeneze (blokuje glukoneogenezi);
-30% sacharidů do lipidů;
-stimuluje TCA cyklus aktivací enzymu syntetázy, který katalyzuje reakci interakce acetyl-CoA se SchUK;
Diabetes mellitus (DM) je klasifikován podle rozdílů v genetických faktorech a klinickém průběhu do dvou hlavních forem: diabetes typu I - inzulín-dependentní (IDDM) a diabetes typu II - non-inzulín-dependentní (NIDDM).
IDDM - onemocnění způsobené destrukcí β-buněk ostrůvků Langerhansova pankreatu v důsledku autoimunitních reakcí, virových infekcí (virus neštovic, rubeoly, spalniček, příušnic, adenovirů). Při cukrovce je snížený poměr inzulín / glukagon. Zároveň je oslabena stimulace glykogenu a depozice tuků a intenzifikace mobilizace nosičů energie. Dokonce i po jídle fungují játra, svaly a tuková tkáň v postabsorbčním stavu.
Hyperglykémie - zvýšení konc. krevní glukózy.
To je způsobeno snížením rychlosti užívání glukózy tkáněmi v důsledku nedostatku inzulínu nebo snížením biologického účinku inzulínu v cílových tkáních. S nedostatkem inzulínu klesá počet proteinů přenášejících glukózu (GLUT-4) na membránách buněk závislých na inzulínu (svalová tuková tkáň). Ve svalech a játrech není glukóza uložena jako glykogen. V tukové tkáni snižuje rychlost syntézy a ukládání tuku. Glukoneogeneze je aktivována z aminokyselin, glycerolu a laktátu.
Glukosurie - vylučování glukózy v moči.
Normálně, proximální tubuly ledvin reabsorbují všechny glukózy jestliže jeho hladina nepřekročí 8.9 mmol / l. Zvýšení koncentrace glukózy v krvi převyšuje koncentraci ledvinového prahu, což způsobuje, že se objevuje v moči.
Ketonémie - zvýšená koncentrace ketolátek v krvi.
Tuky nejsou ukládány, ale jejich katabolismus se urychluje. Zvyšuje se koncentrace neesterifikovaných mastných kyselin, které zachycují játra a oxidují je na acetyl CoA. Acetyl-CoA se převede na kyselinu p-hydroxymaslovou a kyselinu acetoctovou. V tkáních dochází k dekarboxylaci acetoacetátu na aceton, a proto jeho pach vychází z pacientů. Zvýšení koncentrace ketonů v krvi (nad 20 mg / l) vede ke ketonurii. Akumulace ketonových těl snižuje pufrační kapacitu řezu a způsobuje acidózu.
Nedostatek inzulínu vede ke snížení rychlosti syntézy proteinů a ke zvýšení jejich rozpadu. To způsobuje zvýšení koncentrace aminokyselin v krvi, které jsou v játrech deaminovány. Výsledný amoniak vstupuje do ornitinového cyklu, což vede ke zvýšení koncentrace močoviny v krvi a moči - azotémii.
Polyurie - zvýšené močení (3-4 l denně a výše), protože glukóza zvyšuje osmotický tlak.
Polydipsia - konstantní žízeň, sucho v ústech, v důsledku ztráty vody.
Polyfágie - zažívá hlad, často jíst, ale ztrácí váhu, protože Glukóza není zdrojem energie - „hlad uprostřed hojnosti“.
NIDDM - dochází v důsledku relativního nedostatku inzulínu v důsledku:
- poruchy sekrece inzulínu
- zhoršenou přeměnu proinzulinu na inzulín
- zvýšení katabolismu inzulínu
-poškození inzulínového receptoru, poškození intracelulárních mediátorů inzulínového signálu.
Týká se osob starších 40 let, které se vyznačují vysokou četností rodinných forem. Hlavní příčinou pozdních komplikací diabetu je hyperglykémie, která vede k poškození cév a dysfunkci různých tkání a orgánů. Jedním z hlavních mechanismů poškození tkáně u diabetes mellitus je glykosylace proteinů, což vede ke změně jejich konformace a funkcí. Makroangiopatie se projevují porážkou velkých a středních cév srdce, mozku, dolních končetin (gangréna). Mikroangiopatie je výsledkem poškození kapilár a malých cév a projevuje se ve formě nefro, neuro a retinopatie. Při výskytu mikroangiopatie hraje určitou roli glykosylace proteinů, což vede k výskytu nefropatie (zhoršené funkce ledvin) a retinopatie (až ke ztrátě zraku).
Kolagen tvoří základ kapilárních bazálních membrán. Zvýšený obsah glykosylovaného kolagenu vede ke snížení jeho elasticity, rozpustnosti, předčasného stárnutí, vývoje kontraktur. Tyto změny vedou v ledvinách ke zkáze glomerulů a chronickému selhání ledvin.
Glykosylované lipoproteiny, hromadící se v cévní stěně, vedou k rozvoji hypercholesterolemie a infiltrace lipidů. Slouží jako základ pro ateromy, dochází k narušení cévního tonusu, což vede k ateroskleróze.
2.5 Zkouška tolerance glukózy.
Po požití může koncentrace glukózy dosáhnout 300-500 mg / dL a zůstává vysoká v post-adsorpčním období, tj. tolerance glukózy klesá a je pozorována v případech latentní formy diabetes mellitus. V těchto případech lidé nemají žádné klinické příznaky charakteristické pro diabetes a koncentrace glukózy nalačno je normální.
Orální glukózový toleranční test se provádí za účelem identifikace skryté formy diabetu. K tomu určete hladinu glukózy nalačno v krvi. Poté pacient obdrží dávku glukózy v množství 1 g na kg hmotnosti, poté každých 30 minut po dobu 3 hodin se stanoví hladina glukózy v krvi. Výsledky jsou prezentovány jako křivka.
3. Laboratorní a praktická práce: t
3.1. Stanovení glukózy v krvi pomocí ultra glukometru One Touch.
Stanovení glukózy nalačno u studenta. Analýza chování. Přeneste kapku krve na prst do testovací oblasti na horní části testovacího proužku a přidržte ji v této poloze, dokud se kapilára zcela nenaplní. Na obrazovce se na 5 sekund zobrazí hlášení, po kterém se zobrazí hodnota hladiny glukózy v mmol / l. Po vyjmutí testovacího proužku zhasne obraz na obrazovce přístroje a je připraven k další analýze.
Postup práce: Umyjte si ruce teplou vodou a mýdlem a důkladně osušte. Prstem ošetřete vatovým tamponem navlhčeným v lihu a osušte. Sterilní děrovač propíchne kůži vašeho prstu a z ní vytlačí kapku krve, kterou vstoupíte do kapiláry testovacího proužku. Poté ošetřete místo vpichu vatovým tamponem navlhčeným v lihu.
2. Dejte nápoj sladkého čaje.
3. Stanovte obsah glukózy po 30 minutách od okamžiku naložení zátěže.
4. Stanovte obsah glukózy po 2,5 hodinách od okamžiku naložení zátěže.
Rozpad glykogenu
Obsah
Játra jsou hlavním zdrojem zásob glykogenu. Při hladovění je glukagon vylučován, což stimuluje rozklad glykogenu jater na glukózu. Glukóza vstupuje do krevního oběhu a je přenášena krevním oběhem do mozku, kde působí jako zdroj energie pro tento orgán. S rozpadem glykogenu v játrech je konverze glukóza-6-fosfátu na glukózu katalyzována glukózo-6-fosfatázou.
Rozpad glykogenu je normální
Glykogen je uložen ve svalech a játrech. Během hladovění se konzumuje glykogen jater a při zvýšené fyzické aktivitě se konzumuje svalový glykogen.
Glykogenóza Edit
Když glykogenóza pozorovala porušení ukládání glykogenu; 4 z 12 typů glykogenóz jsou uvedeny na Obr. 26,3–26,6.
Svaly využívají uložený glykogen výhradně pro své vlastní potřeby jako zdroj energie. S intenzivní zátěží v anaerobních podmínkách, například s účinkem adrenalinu (reakce „zachraň si sebe nebo bojuj“). Zvláště intenzivní anaerobní glykolýza se vyskytuje v bílých svalech. Ve svalech není glukóza-6-fosfatáza.
Glykogenóza typu I (Girkeho choroba). Zděděno autosomálně recesivním typem. Onemocnění je způsobeno nedostatkem glukózy-6-fosfatázy v játrech. Proto játra nemohou regulovat hladinu glukózy v krvi a u novorozenců se vyvíjí těžká hypoglykémie. Přebytek glykogenu je uložen v játrech a ledvinách. V důsledku akumulace glukózy-6-fosfátu se vyvíjí hyperlaktatémie, hyperlipidemie, hyperurikémie a dna.
Glykogenóza typu II (Pompeho choroba). Glykogenóza typu II je dědičná autosomálně recesivním způsobem. Příčinou onemocnění je kyselý deficit a- (1-> 4) glukosidázy, enzymu lysozomu. Kvůli hromadění glykogenu se kardiometaly vyvíjí po 2–3 měsících po narození. Kromě toho postihuje játra a svaly, což vede k celkové svalové slabosti. Předpokládá se, že při léčbě glykogenózy bude účinná enzymová substituční terapie typu II.
Glykogenóza typu III (Coryho choroba) je způsobena nedostatkem enzymu, ve kterém jak játra, tak další orgány akumulují abnormální formu glykogenu - zbytkového dextrinu. Jedná se o rozvětvenou molekulu, ve které místo plnohodnotných větví, v místech a- (1-6 vazeb, jsou umístěny zkrácené větve. Choroba je charakterizována hypoglykemií a hepatomegálií
Glykogenóza typu V (Mac-Ardlaova choroba) se dědí autosomálně recesivním způsobem. Je způsobena nedostatkem svalové fosforylázy (myofosforylázy). U glykogenózy typu V nemohou svaly prolomit svalový glykogen pro energii. Během fyzické námahy trpí tito pacienti rychlou únavou a svalovými křeči, je pozorována myoglobinurie
Obr. 26,6. Glykogenóza typu I (Girkeho choroba).
Rozpuštění glykogenu (glykogenolýza)
Pro normální metabolismus těla je obvykle dostatek glukózy v krmivu stravy zvířete. Jinak mohou být mobilizovány glykogenové zásoby jater a svalové tkáně.
Rozklad glykogenu je založen na postupném odstraňování zbytků glukózy ve formě glukóza-1-fosfátu. První reakce na rozklad glykogenu je katalyzována enzymem glykogen fosforylázou. Fosfát je v něm obsažen, a proto se nazývá fosforolýza. Reakce vede k rozpadu glykosidové vazby a-1,4 glykogenu za vzniku glukóza-1-fosfátu:
V následující reakci dochází k izomeraci glukózy-1-fosfátu pod vlivem enzymu fosfolukomutázy s tvorbou glukóza-6-fosfátu:
V játrech (ale ne ve svalech), glukóza-6-fosfát, produkoval během rozpadu glycogen, je hydrolyzován glukózou-6-fosfát s uvolněním volné glukózy: t
Celková rovnováha oddělení jednoho zbytku glukózy od molekuly glykogenu v játrech glykogenolýzou může být reprezentována následující rovnicí:
Je třeba poznamenat, že energie ve formě ATP v procesu glykogenolýzy se nepoužívá a netvoří se. V periferních tkáních se glukóza-6-fosfát, získaný během glykolýzy, rozkládá na kyselinu mléčnou v bílé svalové tkáni a je zcela oxidován na C0.2 a H20 v červených svalech.
Játra mají obrovskou schopnost ukládat glykogen. V lidských játrech může obsah glykogenu dosáhnout 10% vlhké hmoty žlázy. Hladina glykogenu ve svalech je mnohem menší - 1-2% jejich celkové hmotnosti, ale kvantitativně je glykogen výrazně vyšší ve svalové tkáni zvířete, vzhledem k poměru svalové hmoty k hmotnosti jater.
Glykogen svalů a jater plní různé role. Svalový glykogen slouží jako rezerva pro syntézu ATP pro tuto tkáň, zatímco funkcí jaterního glykogenu je rezerva glukózy pro udržení koncentrace volné glukózy v krvi. Obsah glykogenu v játrech se velmi liší v závislosti na hladině sacharidů ve stravě zvířete.
Procesy glykogeneze a glykogenolýzy v játrech fungují jako „pufr“ hladin glukózy v krvi. Tato funkce těchto procesů je však ve vztahu k svalové tkáni nevýznamná. Mechanická práce je předpokladem pro mobilizaci svalového glykogenu za účelem získání dalších množství ATP. Úroveň využití glykogenu závisí na typu (bílé nebo červené) svalového vlákna. Červená svalová vlákna mají bohatou síť cév, obsahují velká množství myoglobinu a mitochondrií. Uvnitř těchto buněk je glykogen transformován na kyselinu pyrohroznovou, která může být v přítomnosti kyslíku oxidována na C0.2 a H20
Procesy glykogenolýzy a glykogeneze jsou spojeny s potřebou glukózy - zdrojem ATP. Regulace těchto procesů je obtížná. Zahrnuje alosterické enzymy glykogen syntázu a glykogen fosforylázu. Jejich aktivita je prováděna hormony - prvními extracelulárními posly (glukagon a adrenalin) a cyklickým AMP (cAMP), sekundárním intracelulárním messengerem.
Glukagon poskytuje glykogenolýzu v játrech v důsledku aktivace glykogen fosforylázy. Glukagon také způsobuje inhibici aktivity glykogen syntázy. Glukgon v játrech tak poskytuje rozklad glykogenu pro normalizaci hladin glukózy v krvi. Adrenalin, aktivující glykogen fosforylázu, stimuluje vylučování volné glukózy z jater do krevního oběhu pro potřeby všech periferních orgánů těla.
Rozpad svalového glykogenu
Je známo, že fosforolýza hraje klíčovou úlohu v mobilizaci polysacharidů. (V tkáních lidí a zvířat, sovětští biochemici E. L. Rosenfeld a I. A. Popova také objevili enzym γ-amylázu, který katalyzuje štěpení zbytků glukózy z molekuly glykogenu vazbami α-1,4. Fosforylasy přeměňují polysacharidy (zejména glykogen) ze skladovací formy na metabolicky aktivní formu; v přítomnosti fosforylázy se glykogen rozpadá za vzniku glukózo-fosfátového esteru (glukóza-1-fosfát), aniž by jej nejprve rozdělil na větší fragmenty polysacharidové molekuly.
Reakce katalyzovaná fosforylázou, obecně, vypadá takto:
V této reakci (C6H10O5)n Výraz "glykogenový polysacharidový řetězec" znamená glykogenový polysacharidový řetězec, a (C6H10O5)n-1 stejný řetězec, ale zkrácený o jeden zbytek glukózy.
Na Obr. 82 znázorňuje průběh rozkladu glykogenu na glukóza-1-fosfát a účast cAMP v tomto procesu. Enzym fosforyláza existuje ve dvou formách, z nichž jedna (fosforyláza "a") je aktivní, zatímco druhá (fosforyláza "c") je obvykle neaktivní. Obě formy se mohou disociovat na podjednotky. Fosforyláza "b" se skládá ze dvou podjednotek a fosforylázy "a" - ze čtyř. Transformace fosforylázy "in" ve fosforyláze "a" se provádí fosforylací proteinu podle rovnice:
2 mol. fosforyláza "in" + 4 ATP ->
1 mol. fosforylázu "a" + 4 ADP
Tato reakce je katalyzována enzymem nazývaným fosforylázová kináza. Bylo zjištěno, že tato kináza může existovat jak v aktivních, tak inaktivních formách, přičemž inaktivní fosforylázová kináza se stává aktivním působením enzymu protein kinázy (fosforylázové kinázy). Aktivní forma této formy se tvoří za účasti cAMP. Jak již bylo uvedeno, cAMP se zase vytváří z ATP působením enzymu adenylát cyklázy. Tato reakce je stimulována zejména adrenalinem a glukagonem. Zvýšení obsahu adrenalinu vede v tomto komplexním řetězci reakcí k přeměně fosforylázy „na“ na fosforylázu „a“ a následně na uvolnění glukózy ve formě glukózy-1-fosfátu z polysacharidu pro ukládání glykogenu. Reverzní transformace fosforylázy "a" na fosforylázu "in" je katalyzována enzymovou fosfatázou (tato reakce je téměř nevratná).
Je třeba poznamenat, že fosforyláza "a" štěpí zbytky glukózy, počínaje periferním koncem vnějších větví molekuly glykogenu, a když se blíží spojení α (1 -> 6), jeho působení se zastaví. Jinak řečeno, fosforolýza pokračuje pouze do větví v molekule glykogenu. Enzym amylo-1,6-glukosidáza je schopna štěpit (1-> 6) spojení v místě větvení, po kterém má fosforyláza "a" opět možnost působit, dokud nedosáhne dalšího bodu větvení, atd.
Glukóza-1-fosfát vytvořený v důsledku fosforolýzy je dále transformován fosfoglukomutázou na glukóza-6-fosfát:
Aby tato reakce pokračovala, je nutná fosforylovaná forma fosfoglukomutázy, tj. Její aktivní forma, která se tvoří v přítomnosti glukóza-1,6-difosfátu. Tudíž glukóza-1,6-difosfát v fosfoglukomutázové reakci hraje úlohu koenzymu. (Glukóza-1,6-difosfát je produkt následující reakce: glukóza-1-fosfát + ATP glukóza-1,6-difosfát + ADP).
Tvorba volné glukózy z glukózy-6-fosfátu v játrech se objevuje pod vlivem glukóza-6-fosfatázy. (Na rozdíl od jater není ve svalové tkáni žádná glukóza-6-fosfatáza.) Tento enzym katalyzuje hydrolytické štěpení fosfátů:
Na Obr. 83 znázorňuje cesty pro rozklad a syntézu glykogenu.
Lze se domnívat, že udržení stálosti koncentrace cukru v krvi je primárně výsledkem současného toku dvou procesů: vstupu glukózy do krve z jater a její spotřeby z krve tkáněmi, kde se používá především jako energetický materiál.
Ve tkáních (včetně jater) existují dvě hlavní cesty pro rozpad glukózy: anaerobní cesta, která vede v nepřítomnosti kyslíku, a aerobní cesta, která vyžaduje kyslík.
Rozpad glykogenu
Dráha rozkladu glykogenu ve volné glukóze se liší od jeho syntézy. Zahrnuje řadu dalších enzymů. Glykogen fosforyláza katalyzuje první katabolickou reakci glykogenu - štěpení alfa-1,4-glykosidové vazby mezi zbytky glukózy na koncích řetězců fosforolýzou, tj. Interakcí s anorganickým fosfátem. Poslední zbytky glukózy se odštěpí ve formě glukóza-1-fosfátu. Způsob lámání a-1,4-glykosidických vazeb glykogenu ve tkáních se tedy liší od jejich hydrolytického ruptury působením amylázy v gastrointestinálním traktu. Reakce fosforylázy se opakuje tak dlouho, dokud nezůstanou 4 zbytky glukózy až po bod větvení. Potom enzym alfa (1R6) -glukosidáza přenáší enzym triglukózy na konec sousedního řetězce a čtvrtý zbytek glukózy, který je vázán alfa-1,6-glykosidovou vazbou, štěpí hydrolytickým způsobem ve formě volné glukózy. Dále glykogen fosforyláza katalyzuje štěpení zbytků glukózy na nový bod větvení.
Molekuly glukóza-1-fosfátu jsou převedeny na glukóza-6-fosfát působením fosfoglukomutázy, která katalyzuje stejnou reakci v opačném směru během biosyntézy glykogenu. Přechod glukóza-6-fosfátu na volnou glukózu nemůže být prováděn hexokinázovou reakcí, protože je nevratný. V játrech a ledvinách je enzym glukóza-6-fosfatáza, který katalyzuje hydrolytickou reakci glukózy-6-fosfátu na glukózu. Volná glukóza jde do krve a vstupuje do jiných orgánů. Ve svalech, mozku a dalších tkáních chybí glukóza-6-fosfatáza. Glykogen jater tak slouží jako zdroj glukózy pro celý organismus a glykogen svalů a mozku se rozkládá na glukóza-6-fosfát, který se používá v těchto tkáních.
Rozpad glykogenu na kyselinu mléčnou (glykogenolýza)
Glukóza, která pochází z krve, a zbytky glukózy uloženého glykogenu slouží jako substrát pro svalovou glykolýzu. Kvůli sekvenčnímu působení glykogen fosforylázy a fosfoglukomutázy jsou glukózové zbytky glykogenu převedeny na glukóza-6-fosfát, který je pak zahrnut do procesu glykolýzy:
Pokud jde o glykogenolýzu, ATP se spotřebuje pouze jednou pro tvorbu fruktosa-1,6-difosfátu. Pokud vezmeme v úvahu náklady na ATP pro biosyntézu glykogenu (dvě molekuly ATP pro zahrnutí jednoho glukózového zbytku), pak čistý výtěžek je pouze 1 molekula ATP na 1 zbytek glukózy. Spotřeba ATP pro syntézu glykogenu ve svalech probíhá v klidu, kdy je ukládání glykogenu dostatečně zajištěno kyslíkem a energií. Během intenzivního cvičení způsobuje anaerobní rozpad glykogenu na kyselinu mléčnou větší výtěžek ATP než rozpad glukózy.