Судьба всосавшихся моносахаридов в организме
В крови в норме содержится только глюкоза, т.к. с кровью моносахариды переносятся в печень, где подвергаются переработке. Галактоза и фруктоза под действием изомераз превращаются в глюкозу. Пентозы могут использоваться организмом в неизменном виде. Глюкоза разносится из печени током крови к органам и тканям или откладывается в виде гликогена.
Все клетки, кроме мозга, используют глюкозу при участии гормона поджелудочной железы - инсулина. На поверхности этих клеток имеются рецепторы инсулина, при их взаимодействии образуются канальцы для перехода глюкозы в клетки. Клетки мозга в качестве энергетического субстрата могут употреблять глюкозу и кетоновые тела, но не имеют рецепторов для инсулина, поэтому поглощение глюкозы из крови протекает путем простой диффузии.
В промежуточном обмене углеводов можно выделить следующие процессы:
1. поступление глюкозы в клетки тканей.
2. Биосинтез гликогена в печени и мышцах.
3. Распад гликогена в печени и мышцах.
4. Дихотомический и апотомический пути распада глюкозы.
5. Биосинтез глюкозы из неуглеводных компонентов – глюконеогенез.
6. Цикл Кребса.
7. Цепь биологического окисления.
С 1 по 5 – это специфические пути обмена глюкозы, а 6 и 7 - общие пути терминального окисления.
Синтез и распад гликогена.
Первой химической реакцией, которой подвергается глюкоза в клетке, является её фосфолирование:
Глюкоза + АТФ Глюкозо-6-фосфат + АДФ
Фосфолирование протекает при участии ферментов гексокиназы в мышцах и глюкозокиназы (изофермент гексокиназы) в печени. Хотя оба фермента являются изоферментами и схожи в действии на глюкозу, все же существует ряд отличий:
- гексокиназа фосфолирует не только глюкозу, но и другие гексозы (фруктозу, галактозу), глюкокиназа фосфолирует только глюкозу.
- Гексокиназа обнаружена во всех органах, а глюкокиназа – только в печени.
- Гексокиназа обладает сильным сродством к глюкозе (реагирует с глюкозой, даже при её низкой концентрации 0,1 ммоль/л), глюкокиназа напротив имеет малое сродство к глюкозе (работает при концентрации глюкозы около 10 ммоль/л, которое достигается, например, после приема углеводной пищи).
Глюкозо-6-фосфат не может проходить через клеточные мембраны и как бы «запирается» в клетке. Далее глюкозо-6-фосфат идет на биосинтез гликогена или окисляется.
Глюкоза может откладывается в виде гликогена в печени и мышцах. Глюкозо-6-фосфат под влиянием ферментов гликогенсинтетазы и «ветвящего» фермента синтезирует гликоген - полимер, напоминающий по виду дерево. В молекулах гликогена может содержаться до миллиона моносахаридов. При этом происходит как бы кристаллизация гликогена и он не обладает осмотическим эффектом. Такая форма пригодна для хранения в клетках. Процесс образования гликогена называется гликогенез.
Схема № 5. Биосинтез гликогена в печени и мышцах.
Печень Глюкоза Мышцы
Глюкокиназа Гексокиназа
АДФ АТФ АТФ АДФ
Глюкозо-6-фосфат
фосфоглюкомутаза
Глюкозо-1-фосфат
УТФ – затрата энергии
УДФ – глюкозопирофосфорилаза
УДФ+Н4Р2О7
УДФ-глюкоза