Diketahui bahwa peluruhan fosforolitik memainkan peran kunci dalam mobilisasi polisakarida.
Fig. 10.1. Regulasi hormonal dari pembelahan fosforolitik glukosa dari glikogen.
Fosforilasi mengubah polisakarida (khususnya, glikogen) dari bentuk penyimpanan menjadi bentuk aktif secara metabolik; di hadapan fosfo-rililase, glikogen hancur untuk membentuk glukosa fosfat (glukosa-1-fosfat) tanpa terlebih dahulu memecahnya menjadi fragmen yang lebih besar dari molekul polisakarida. Secara umum, reaksi ini dapat direpresentasikan sebagai berikut:
dimana (C6H10Oh5)n berarti rantai polisakarida glikogen, dan (C6H10Oh5)n-1,- rantai yang sama, tetapi disingkat oleh satu residu glukosa.
Dalam gbr. 10.1 menggambarkan proses pemecahan glikogen menjadi glukosa-1-fosfat dan partisipasi cAMP dalam proses ini. Enzim fosforilase ada dalam dua bentuk, salah satunya (fosforilase a) aktif, sedangkan yang lain (fosforilase b) biasanya tidak aktif. Kedua bentuk dapat dipisahkan menjadi beberapa sub unit. Phosphorylase b terdiri dari dua subunit, dan phosphorylase a - empat. Konversi fosforilasi b menjadi fosforilase a dilakukan oleh protein fosforilasi:
2 Phosphorylase b + 4 ATP -> Phosphorylase a + 4 ADP.
Reaksi ini dikatalisis oleh enzim yang disebut fosforilase kinase b. Telah ditetapkan bahwa kinase ini dapat ada dalam bentuk aktif dan tidak aktif. Phosphorylase kinase tidak aktif diubah menjadi protein aktif di bawah pengaruh enzim protein kinase (phosphorylase kinase kinase), dan tidak hanya protein kinase, tetapi protein kinase tergantung-cAMP.
Bentuk aktif yang terakhir dibentuk dengan partisipasi cAMP, yang pada gilirannya dibentuk dari ATP di bawah aksi enzim adenilat siklase, distimulasi, khususnya, oleh adrenalin dan glukagon. Peningkatan kandungan adrenalin dalam darah menyebabkan rantai reaksi yang kompleks ini terhadap konversi fosforil b menjadi fosforilase a dan, akibatnya, terhadap pelepasan glukosa dalam bentuk glukosa 1-fosfat dari cadangan glikogen polisakarida. Konversi terbalik fosforilase a menjadi fosforilasa b dikatalisis oleh enzim fosfatase (reaksi ini hampir ireversibel).
Glukosa-1-fosfat yang terbentuk sebagai hasil dekomposisi glikogen fosforolitik dikonversi oleh glukosa-6-fosfat di bawah aksi fosfoglukomutase. Untuk melakukan reaksi ini, diperlukan bentuk fosfoglucomutase terfosforilasi, yaitu. bentuk aktifnya, yang dibentuk, seperti disebutkan, dengan adanya glukosa-1,6-bifosfat.
Pembentukan glukosa bebas dari glukosa-6-fosfat di hati terjadi di bawah pengaruh glukosa-6-fosfatase. Enzim ini mengkatalisasi pembelahan fosfat hidrolitik:
Panah gemuk menunjukkan jalur peluruhan, tipis - jalur sintesis. Angka-angka menunjukkan enzim: 1 - fosforilase; 2 - fos-glikukomutase; 3 - glukosa-6-fosfatase; 4 - hexokinase (glukokinase); 5 - gluco-zo-1-phosphate uridyltransferase; 6 - glyco-synthase.
Perhatikan bahwa glukosa terfosforilasi, sebagai lawan dari glukosa yang tidak diberi nilai, tidak mudah berdifusi keluar sel. Hati mengandung enzim glukosa-6-fosfatase hidrolitik, yang menyediakan kemampuan untuk dengan cepat melepaskan glukosa dari organ ini. Dalam jaringan otot, glukosa-6-fosfatase praktis tidak ada.
Dalam gbr. 10.2 mencerminkan gagasan tentang cara pemecahan dan sintesis glikogen di hati.
Dapat dianggap bahwa mempertahankan kekonstanan konsentrasi glukosa dalam darah adalah hasil dari aliran simultan dari dua proses: masuknya glukosa ke dalam darah dari hati dan konsumsinya dari darah oleh jaringan, di mana ia digunakan terutama sebagai bahan energetik.
Dalam jaringan (termasuk hati), pemecahan glukosa terjadi dalam dua cara utama: anaerob (dengan tidak adanya oksigen) dan aerob, untuk implementasi yang membutuhkan oksigen.
Glikogenolisis (penguraian glikogen)
Glikogenolisis dapat dilakukan baik dengan hidrolisis (di bawah aksi enzim amilase) atau dengan fosforolisis.
Fosforolisis adalah rute utama pemecahan glikogen, dikatalisis oleh enzim glikogen fosforilase, termasuk kelas transferase. Fosforilasi mengubah polisakarida dari bentuk penyimpanan ke bentuk aktif secara metabolik. Glikogen fosforilase melepaskan residu glukosa dari rantai poliglikosida glikogen dan memindahkannya ke molekul asam fosfat untuk membentuk glukosa-1-fosfat:
Glukosa 1-fosfat cepat terisomerisasi, berubah menjadi glukosa-6-fosfat di bawah aksi fosfoglucomutase:
Pada tahap ini, pemecahan glikogen dalam jaringan otot.
Di hati, glukosa-6-fosfat membentuk glukosa bebas di bawah pengaruh glukosa-6-fosfatase. Enzim ini mengkatalisasi pembelahan fosfat hidrolitik:
Glukosa terfosforilasi, tidak seperti gratis, tidak dapat dengan mudah berdifusi dari sel. Oleh karena itu, fungsi glikogen otot adalah bahwa ia merupakan sumber glukosa yang mudah diakses untuk otot itu sendiri. Hati mengandung enzim glukosa-6-fosfatase hidrolitik, yang menyediakan kemungkinan pelepasan cepat glukosa dari organ ini ke dalam darah dan digunakan oleh jaringan lain (termasuk otot). Glikogen hati digunakan untuk mempertahankan kekonstanan relatif konsentrasi glukosa dalam darah.
Sintesis dan pembubaran glikogen.
Glikogen adalah polisakarida cadangan utama dalam sel-sel hewan dan manusia, karena sangat larut dalam air dan tidak mempengaruhi tekanan osmotik dalam sel, oleh karena itu, glikogen disimpan dalam sel, dan bukan glukosa bebas.
Struktur bercabang glikogen menciptakan sejumlah besar monomer terminal. Ini berkontribusi pada kerja enzim yang membelah atau melampirkan monomer selama dekomposisi atau sintesis glikogen, karena enzim ini secara bersamaan dapat bekerja pada beberapa cabang molekul glikogen.
Glikogen diendapkan terutama di hati dan otot rangka. Glikogen disimpan dalam sitosol sel dalam bentuk butiran. Beberapa enzim yang terlibat dalam metabolisme glikogen juga dikaitkan dengan butiran, yang memfasilitasi interaksi mereka dengan substrat. Sintesis dan dekomposisi glikogen berlangsung di jalur metabolisme yang berbeda (Gambar 4).
Glikogen disintesis selama periode pencernaan (1-2 jam setelah konsumsi makanan karbohidrat). Sintesis glikogen membutuhkan energi. Ketika Anda menghidupkan satu monomer di
Reaksi rantai polisakarida 2 terjadi, terkait dengan pengeluaran ATP dan UTP (reaksi 1 dan 3).
Setelah pembentukan glukosa-6-fosfat (reaksi hexokinase), transfer intramolekul residu asam fosfat dari posisi ke-6 terjadi. Ini membentuk glukosa-1-fosfat:
Setelah isomerisasi glukosa-6-fosfat menjadi glukosa-1-fosfat, aktivasi tambahan dari fragmen glukosa dilanjutkan. Dalam hal ini, 1 molekul UTP dikonsumsi, yang setara dengan pengeluaran molekul ATP 1. Akibatnya, bentuk yang diaktifkan terbentuk - UDP-glukosa (Gbr. 4).
Kemudian, dengan UDP, residu glukosa ditransfer ke molekul glikogen. Perpanjangan rantai glikogen dikatalisis oleh enzim glikogen sintetase. Dengan demikian, rantai glikogen menjadi 1 fragmen glukosa lebih lama. Glikogen, berbeda dengan pati nabati, lebih bercabang. Untuk pembentukan cabang ada enzim khusus, yang disebut "enzim bercabang glikogen".
Molekul glikogen tidak disintesis dari "nol", tetapi perpanjangan bertahap dari fragmen rantai yang sudah ada terjadi: "benih" atau primer. Dan dengan pemecahan glikogen, penghancuran total molekulnya tidak pernah terjadi.
Untuk memasukkan satu residu glukosa ke dalam molekul glikogen, sel mengkonsumsi 2 molekul ATP. Dengan pemecahan glikogen, ATP ini tidak beregenerasi, tetapi hanya F yang dilepaskan.n (fosfat anorganik).
Enzim kunci untuk sintesis glikogen adalah glikogen sintase. Ini adalah "titik kontrol sekunder" (Gbr. 5).
Regulasi glikogen sintase: diaktifkan oleh kelebihan glukosa-6-fosfat. Oleh karena itu, jika glukosa-6-fosfat digunakan perlahan dengan cara lain, peningkatan konsentrasi menyebabkan peningkatan laju sintesis glikogen. Reaksi yang dikatalisis oleh glikogen sintase bersifat ireversibel.
Mobilisasi glikogen terjadi terutama di antara waktu makan dan dipercepat selama pekerjaan fisik. Proses ini terjadi dengan menghilangkan residu glukosa secara berurutan dalam bentuk glukosa-1-fosfat menggunakan glikogen fosforilase (Gbr. 4). Enzim ini tidak memecah ikatan 1,6-glikosidik di lokasi cabang, oleh karena itu, diperlukan 2 enzim lagi, setelah itu residu glukosa pada titik cabang dilepaskan dalam bentuk glukosa bebas (reaksi 2, 3). Glikogen terurai menjadi glukosa-6-fosfat tanpa biaya ATP.
Regulasi glikogen fosforilase: dihambat oleh kelebihan ATP, diaktifkan oleh kelebihan ADP.
Pemecahan glikogen di hati dan otot memiliki satu reaksi yang membedakan karena adanya enzim glukosa-6-fosfatase dalam hati (Tabel 1).
Tabel 1.
Kehadiran glukosa-6-fosfatase di hati menentukan fungsi utama glikogen hati - pelepasan glukosa ke dalam darah antara waktu makan dan penggunaannya oleh organ lain. Dengan demikian, mobilisasi glikogen hati memberikan kandungan glukosa dalam darah pada tingkat yang konstan. Keadaan ini merupakan prasyarat untuk pekerjaan organ lain dan terutama otak. Setelah 10-18 jam setelah makan, simpanan glikogen di hati berkurang secara signifikan, dan puasa selama 24 jam menyebabkan hilangnya totalnya. Glukosa-6-fosfatase juga ditemukan di ginjal dan sel-sel usus.
Fungsi glikogen otot adalah untuk melepaskan glukosa-6-fosfat, yang digunakan dalam otot itu sendiri untuk oksidasi dan energi,
Beralih dari proses sintesis dan mobilisasi glikogen di hati terjadi ketika keadaan pencernaan masuk ke periode pasca-adsorpsi atau keadaan istirahat ke mode kerja otot. Insulin, glukagon dan adrenalin terlibat dalam pengalihan jalur metabolisme ini di hati, dan insulin dan adrenalin terlibat dalam otot.
Efek dari hormon-hormon ini pada sintesis dan pemecahan glikogen dilakukan dengan mengubah arah yang berlawanan dari aktivitas 2 enzim utama - glikogen sintase dan glikogen fosforilase - dengan cara fosforilasi dan defosforilasi.
Sinyal utama untuk sintesis insulin dan glukagon adalah perubahan konsentrasi glukosa dalam darah. Insulin dan glukagon secara konstan hadir dalam darah, tetapi ketika berubah dari keadaan serap menjadi keadaan serapan, konsentrasi relatif mereka, indeks insulin-glukagon, berubah. Jadi, faktor switching utama dalam hati adalah indeks insulin-glukagon.
Pada periode pasca-adsorpsi, indeks insulin-glukagon menurun dan pengaruh glukagon, yang merangsang pemecahan glikogen di hati, merupakan faktor penentu. Mekanisme kerja glukagon melibatkan kaskade reaksi yang mengarah pada aktivasi glikogen fosforilase.
Selama periode pencernaan, efek insulin lebih dominan, karena indeks insulin-glukagon dalam kasus ini meningkat. Di bawah pengaruh insulin terjadi:
a) stimulasi transpor glukosa ke dalam sel otot;
b) mengubah aktivitas enzim dengan fosforilasi dan defosforilasi. Misalnya, insulin mengaktifkan fosfodiesterase dan mengurangi konsentrasi cAMP dalam sel. Selain itu, insulin mengaktifkan glikogen sintase fosfatase, yang terakhir mengalami defosforilasi dan menjadi aktif;
c) perubahan jumlah enzim tertentu dengan induksi dan represi sintesisnya. Sebagai contoh, insulin menginduksi sintesis glukokinase, sehingga mempercepat fosforilasi glukosa di hati.
Adrenalin memiliki mekanisme aksi yang sama pada sel hati dengan glukagon, tetapi ada kemungkinan untuk memasukkan sistem transduksi sinyal efektor lain dalam sel hati. Jenis reseptor yang berinteraksi adrenalin menentukan sistem mana yang akan digunakan. Dengan demikian, interaksi adrenalin dengan reseptor-b dari sel-sel hati mengaktifkan sistem adenilat siklase. Interaksi adrenalin dengan reseptor termasuk mekanisme inositol fosfat dari transfer transmembran dari sinyal hormonal. Hasil dari aksi kedua sistem adalah fosforilasi enzim-enzim kunci dan pengalihan sintesis glikogen ke dekomposisi (Gbr.6, 7).
Aktivasi adrenalin dari glikogen fosforilase otot terjadi secara berbeda, karena pemecahan glikogen dalam otot rangka dirangsang oleh kontraksi otot. Phosphorylase kinase (Ca 2+ -dependent) diaktifkan selama kerja otot di bawah pengaruh impuls saraf, karena konsentrasi ion kalsium dalam sarkoplasma dalam kasus ini meningkat. Ini adalah mekanisme lain untuk mempercepat pemecahan glikogen di otot. Efek adrenalin pada otot juga menghasilkan aktivasi protein kinase yang bergantung pada cAMP dan aktivasi fosforilase melalui fosforilasi (Gbr. 8).
Ketika sinyal ditransmisikan dari hormon melalui mediator intraseluler, amplifikasi yang cukup besar terjadi, karena itu, aktivasi glikogen fosforilase dengan partisipasi sistem transduksi sinyal ke dalam sel memungkinkan Anda untuk dengan cepat membentuk sejumlah besar glukosa dari glikogen. Pada otot, ini sangat penting untuk melakukan pekerjaan intensif di bawah tekanan, misalnya, ketika melarikan diri dari bahaya.
Dengan beban moderat pada otot, mekanisme regulasi aktivitas glikogen fosforilase lainnya bekerja - regulasi alosterik oleh produk peluruhan ATP (AMP).
Ketika beralih dari kondisi pasca-penyerapan ke keadaan penyerapan atau pada akhir kerja otot, sekresi hormon berhenti dan seluruh sistem kembali ke keadaan tidak aktif semula. Adenilat siklase dan fosfolipase C tidak aktif. cAMP dihancurkan oleh phosphodiesterase, yang menyebabkan transfer semua enzim intraseluler dari kaskade ke bentuk tidak aktif.
Pentingnya pengaturan laju sintesis dan pemecahan glikogen di hati terletak dalam memastikan keteguhan konsentrasi glukosa dalam darah. Pengaturan metabolisme glikogen pada otot memberikan bahan energik dengan kerja otot intensif dan konsumsi energi saat istirahat.
Pemecahan glikogen otot
Phosphorylase adalah enzim kunci (yaitu, membatasi dan mengatur) untuk pemecahan glikogen.
Regulasi glikogen fosforilase: dihambat oleh kelebihan ATP, diaktifkan oleh kelebihan ADP.
G b f - p u t b. (Jalur hekso-bifosfat dari dekomposisi karbohidrat)
PENTINGNYA BIOLOGIS HBF-PATH.
1. Ini adalah cara utama pemecahan karbohidrat untuk produk akhir. Dalam banyak sel, ini adalah satu-satunya cara. Jadi 70-75% glukosa yang datang ke sel pecah.
2. Hanya jalur HBP yang memberikan energi sel dalam bentuk ATP. Ini adalah sumber energi utama dalam sel.
3. Ini adalah jalur pemecahan karbohidrat terpanjang.
GBF-path dibagi menjadi 3 tahap.
Tahap 1 terjadi di sitoplasma, memberikan 8 molekul ATP selama pemecahan 1 molekul glukosa atau 9ATP selama pemecahan satu fragmen glukosa glikogen. Berakhir dengan pembentukan 2 molekul piruvat (PVK).
Tahap ke-2 dan ke-3 - (secara eksklusif aerobik!) Di mitokondria dengan partisipasi oksigen yang diwajibkan, berikan 30 ATP per molekul glukosa.
Tahap 2 dari jalur GBF disebut "dekarboksilasi oksidasi piruvat" dan dikatalisis oleh kompleks piruvat dehidrogenase (lihat ceramah "Oksidasi biologis" - rantai oksidasi mitokondria yang diperluas). Pada tahap ke-2, dua atom hidrogen diambil dari molekul PVC, dan piruvat dikonversi menjadi Acetyl-coenzyme A (AcCoA), CO terpecah secara bersamaan.2. Dua atom hidrogen menuju NAD, dan kemudian sepanjang rantai oksidasi mitokondria dipindahkan ke O2 untuk membentuk H2O dan 3 molekul ATP. Karena itu, berdasarkan pada satu molekul glukosa awal, tahap ke-2 menghasilkan 6 ATP.
Tahap 3 dimasukkan oleh molekul AcetylKoA, yang terbentuk sebagai hasil dari tahap 2. Tahap ke-3 ini disebut siklus asam tricarboxylic (TCA) (lihat ceramah “Oksidasi Mitokondria”). Dalam siklus ini, AccoA sepenuhnya dibelah menjadi CO2 dan H.2A. Pada saat yang sama, 12 ATP dibentuk per molekul accoAA, yang telah memasuki siklus. Jika Anda mengandalkan 1 molekul glukosa, maka pada tahap ke-3 24 ATP terbentuk.
Tahap 1 melewati 10 tahap menengah. Selama bagian pertama dari tahap ini, molekul glukosa terbelah dua menjadi 2 molekul fosfogliseraldehida (PHA).
FITUR DARI BAGIAN PERTAMA DARI TAHAP 1:
Hexokinase (GC) berfungsi untuk melemahkan molekul glukosa yang kuat:
Reaksi kedua - isomerisasi:
Pada tahap ke-3, fruktosa-6-fosfat selanjutnya dilemahkan oleh fosfofruktokinase (PFK) dan fruktosa-1,6-bifosfat terbentuk:
Phosphofructokinase adalah enzim kunci untuk jalur HBP. Ini adalah "titik kontrol sekunder". Vmaks FFK lebih dari Vmaks GK. Oleh karena itu, ketika glukosa banyak masuk, GC membatasi kecepatan seluruh jalur GBF.
Kelebihan ATP dan kelebihan sitrat sangat menghambat FPC. Dalam kondisi ini, alih-alih hexokinase, FFK menjadi enzim pembatas jalur HBP. Karena penghambatan PFK, glukosa-6-fosfat (G-6-F) dan fruktosa-6-fosfat (P-6-F) menumpuk. G-6-F menghambat hexokinase, mengurangi pemanfaatan glukosa oleh sel dan secara bersamaan mengaktifkan glikogen sintase.
Jika tidak ada kelebihan ATP dan sitrat, tetapi ada kelebihan ADP, maka ADP mengaktifkan PFC, dan kemudian kecepatan seluruh jalur PDB dibatasi lagi oleh hexokinase.
Sebagai hasil dari reaksi fosfofruktokinase, molekul fruktosa-1,6-bifosfat menjadi tidak stabil (melemah) sehingga segera terurai menjadi 2 triosa dengan partisipasi enzim aldolase (reaksi ke-4):
Hanya PHA yang memasuki reaksi (keenam) berikutnya dari jalur HBP. Akibatnya, konsentrasinya menurun dan keseimbangan reaksi ke-5 bergeser ke arah pembentukan PHA. Secara bertahap, seluruh FDA memasuki PHA, dan karena itu jumlah ATP yang disintesis dalam reaksi jalur HBP selanjutnya, kami memperhitungkan perhitungan 2 molekul PHA dan metabolit antara lainnya, yang terbentuk darinya.
Pada bagian 1 dari tahap 1 (dari glukosa ke PHA) 2 molekul ATP dikonsumsi: satu dalam reaksi hexokinase, yang lain dalam phosphofructokinase (reaksi ketiga dalam tahap pertama jalur HBP). Bagian ke-2 dari tahap 1 dimulai dengan oksidasi PHA menjadi FGK (asam fosfogliserat) dalam reaksi ke-6.
Reaksi ini dikatalisis oleh enzim glyceraldehyde phosphate dehydrogenase. Hidrogen yang terbelah ditransfer ke NAD dengan pembentukan NADH2. Energi yang dilepaskan selama oksidasi ini juga cukup untuk memastikan penambahan fosfat ke kelompok aldehida. Fosfat ditambahkan oleh ikatan makroergik. Akibatnya, asam 1,3-difosfogliserat (1,3-bisfosfogliserat) terbentuk.
Reaksi 7: fosforilasi substrat.
Fosfat terikat energi tinggi ditransfer ke ADP untuk membentuk ATP. Sebagai hasil dari tahap 7, 1 residu asam fosfat tetap dalam molekul asam fosfogliserat.
Reaksi ke-8: Fosfat dipindahkan dari posisi ke-3 ke posisi kedua dan asam 2-fosfogliserat terbentuk.
H dihilangkan dari asam 2-fosfogliserat2A. Ini mengarah pada redistribusi energi molekuler. Akibatnya, energi terakumulasi pada fosfat di posisi kedua dan ikatan menjadi makroergik. Ternyata phosphoenolpyruvate (PEP).
Reaksi ke-10: Fosforilasi substrat. Fosfat ditransfer ke ADP untuk membentuk ATP. FEP dikonversi menjadi PVK (asam piruvat).
Pada tahap 1 dari jalur GDF ini berakhir, PEC meninggalkan mitokondria dan memasuki tahap kedua dari jalur GDF.
Hasil dari tahap 1: 10 reaksi, yang mana reaksi pertama, ketiga dan kesepuluh tidak dapat diubah. Pertama, 2 ATP dikonsumsi per 1 molekul glukosa. Kemudian PHA teroksidasi. Energi diwujudkan selama 2 reaksi fosforilasi substrat: 2 ATP terbentuk di masing-masing. Akibatnya, untuk setiap molekul glukosa (untuk 2 molekul PHA) 4 ATP diperoleh dengan fosforilasi substrat.
Secara total, semua 10 tahap dapat dijelaskan oleh persamaan berikut:
NADH2 sistem oksidasi mitokondria (MTO) mentransfer hidrogen ke oksigen di udara untuk membentuk H2O dan 3 ATP, tetapi tahap 1 berlangsung di sitoplasma dan NADH2 tidak dapat melewati membran mitokondria. Ada mekanisme antar-jemput untuk memastikan transisi NADH ini2 melalui membran mitokondria - shuttle malate-aspartate dan shuttle gliserofosfat (lihat kuliah "Oksidasi biologis".
Berdasarkan satu molekul glukosa membentuk 2 NADN2.
Selain 2 ATP, diperoleh pada tahap 1 dengan fosforilasi substrat, 6 lebih ATP dengan partisipasi oksigen terbentuk, untuk total 8 molekul ATP. Begitu banyak ATP terbentuk per setiap molekul glukosa yang dibelah sebelum PVC selama tahap pertama jalur HBP.
Jika 8 ATP ini ditambahkan ke 30 molekul ATP, yang terbentuk pada tahap ke-2 dan ke-3, maka hasil energi total dari keseluruhan jalur HBP adalah 38 ATP per molekul glukosa, dibagi menjadi CO2 dan H.2A. Dalam 38 ATP ini, 65 persen energi yang akan dilepaskan ketika glukosa dibakar di udara terkandung. Ini membuktikan efisiensi jalur GBF yang sangat tinggi.
Dari 38 ATP, kebanyakan dari mereka terbentuk pada tahap ke-2 dan ke-3. Masing-masing tahap ini benar-benar ireversibel dan membutuhkan partisipasi wajib dari oksigen, karena tahap oksidatif dari tahap ini terkait dengan oksidasi mitokondria (tanpa itu tidak mungkin). Seluruh jalur HBP dari glukosa atau glikogen ke CO2 dan H.2Tentang panggilan: DOMPOSISI AEROBIK KARBOHIDRAT.
Enzim kunci dari tahap pertama jalur HBP: HEXOKINASE dan Phosphorous Protein Kinase.
Tautan kunci lain terletak di TsTK (jalur GBF tahap 3). Link kunci pada tahap ke-3 diperlukan karena ACCoA yang masuk ke dalam siklus TCA dibentuk tidak hanya dari karbohidrat, tetapi juga dari lemak dan asam amino. Oleh karena itu, TCA adalah "boiler" terakhir untuk membakar residu asetil dari karbohidrat, lemak, dan protein. TsTK menyatukan semua metabolit yang terbentuk pada disintegrasi karbohidrat, lemak, dan protein.
Enzim kunci TCA: sitrat sintetase dan isocitrate dehydrogenase. Kedua enzim dihambat oleh kelebihan ATP dan kelebihan NADH.2. Isocitrate dehydrogenase diaktifkan oleh kelebihan ADP. ATP menghambat enzim-enzim ini dengan berbagai cara: isocitrate dehydrogenase dihambat oleh ATP jauh lebih kuat daripada sitrat sintase. Oleh karena itu, dengan kelebihan ATP, produk antara menumpuk: sitrat dan isocitrate. Dalam kondisi ini, sitrat dapat memasuki sitoplasma dalam gradien konsentrasi.
Tahap ke-2 dan ke-3 dari jalur HBP terjadi di mitokondria, dan ke-1 di sitoplasma.
Tahap 1 dipisahkan dari tahap 2 dan 3 oleh membran mitokondria.
Oleh karena itu, tahap 1 dapat melakukan fungsi-fungsi khusus. Fungsi-fungsi ini
Pemecahan glikogen.
Pemecahan glikogen dengan pembentukan glukosa terjadi pada periode antara waktu makan, pekerjaan fisik, dan stres.
Cara mobilisasi glikogen:
2. Jalur amilolitik kerusakan glikogen terjadi dengan partisipasi enzim amilase.
Jalur fosforolitik - jalur utama dekomposisi glikogen dengan pembentukan glukosa:
Dalam jaringan otot tidak ada enzim glukosa-6-fosfatase, oleh karena itu glikogen otot tidak rusak
pembentukan glukosa, dan cara teroksidasi atau aerob atau anaerob dengan pelepasan energi. Melalui
10-18 jam setelah makan, simpanan glikogen di hati berkurang secara signifikan.
Pengaturan kadar glukosa darah. Peran sistem saraf pusat, mekanisme kerja insulin, adrenalin, glukagon,
Hormon pertumbuhan, glukokortikoid, tiroksin dan pengaruhnya terhadap keadaan metabolisme karbohidrat.
Peran utama dalam pengaturan metabolisme karbohidrat adalah milik sistem saraf pusat. Penurunan glukosa darah menyebabkan peningkatan sekresi adrenalin, glukagon, yang, memasuki organ target untuk hormon ini (hati), diakui oleh reseptor membran sel hati dan mengaktifkan membran enzim adenilat siklase, memicu mekanisme yang menyebabkan pemecahan glikogen untuk membentuk glukosa.
Diagram mekanisme interaksi adrenalin dan glukagon dengan sel:
Adrenalin - meningkatkan kadar glukosa dengan mengaktifkan enzim fosforilase (sistem adenilat siklase), yang mengarah pada pemecahan glikogen dengan pembentukan glukosa, memblokir enzim glikogen sintase, yaitu. sintesis glikogen.
Glukagon - bertindak seperti adrenalin, tetapi ditambah itu mengaktifkan enzim glukoneogenesis.
Glukokortikoid - meningkatkan kadar glukosa darah, sebagai penginduksi sintesis enzim glukoneogenesis.
GH mengaktifkan glukoneogenesis, tiroksin mengaktifkan insulinase, yang memecah insulin, mempengaruhi penyerapan glukosa dalam usus.
Glikogenosis (penyakit akumulasi glikogen) disebabkan oleh cacat pada enzim yang terlibat dalam pemecahan glikogen. Sebagai contoh, penyakit Gyrke dikaitkan dengan kurangnya enzim glukosa-6-fosfatase, dengan akumulasi glikogen yang berlebihan di hati, hipoglikemia dan konsekuensinya. Penyakit Mac-Ardla: penyebabnya adalah tidak adanya fosforilase dalam jaringan otot. Pada saat yang sama, kadar glukosa dalam darah normal, tetapi kelemahan jaringan otot diamati dan kemampuan untuk melakukan pekerjaan fisik berkurang. Penyakit Andersen dikaitkan dengan defek enzim percabangan, yang mengarah pada akumulasi glikogen di hati dengan titik cabang eksternal dan langka yang sangat panjang, sebagai akibat dari penyakit kuning, sirosis hati, gagal hati, dan kematian (glikogen tidak bercabang menghancurkan hepatosit).
2.5 Konsentrasi glukosa dalam darah dipertahankan sepanjang hari pada tingkat konstan 3,5-6,0 mmol / l. Setelah makan, kadar glukosa meningkat dalam waktu satu jam hingga 8 mmol / l, dan kemudian kembali normal. Di dalam tubuh, kadar glukosa yang konstan dalam darah dipertahankan karena adanya mekanisme neurohumoral. Indikator utama dari keadaan metabolisme karbohidrat adalah kandungan glukosa dalam darah dan urin.
HYPERGLICEMIA adalah suatu kondisi di mana kadar glukosa di atas normal. Penyebab:
1. Fisiologis - makanan, emosional.
2. Patologis - diabetes; diabetes steroid (Itsenko-Cushing) - hiperproduksi glukokortikoid dari korteks adrenal; hiperproduksi adrenalin, glukagon, hormon tiroid tiroksin.
HYPOGLICEMIA - suatu kondisi di mana kadar glukosa di bawah normal. Penyebab:
1. Mengurangi output glukosa: penyakit hati, penyakit endokrin (defisiensi hormon pertumbuhan, kortisol), gangguan metabolisme herediter (defisiensi glikogen sintetase, galaktosemia, intoleransi fruktosa, bentuk glikogenosis hati).
2. Peningkatan pemanfaatan glukosa: penurunan cadangan lemak (malnutrisi), gangguan oksidasi asam lemak, hiperplasia sel-β. podzh kelenjar, overdosis insulin, penyakit Addison - hipoproduk glukokortikoid.
GLUCOSURIA - penampilan gula dalam urin. Jika kadar glukosa dalam darah 8-10 mmol / l, itu rusak
ambang batas ginjal untuk glukosa dan muncul dalam urin. Penyebab:
- neurogenik berdasarkan kondisi stres
- penyakit menular akut
2.6. Diabetes mellitus, karakteristik biokimia patogenesis.
Ini adalah penyakit akibat defisiensi insulin absolut atau relatif.
Insulin adalah satu-satunya hormon yang menurunkan glukosa darah. Mekanisme:
-meningkatkan permeabilitas membran sel untuk glukosa dalam sel-sel adiposa dan jaringan otot; di bawah pengaruhnya, protein transporter GLUT-4 dicampur dari sitoplasma ke membran sel, di mana mereka bergabung dengan glukosa dan mengangkutnya ke dalam sel;
-mengaktifkan hexokinase, fructokinase, piruvat kinase (merangsang glikolisis);
-mengaktifkan glikogen sintetase (merangsang sintesis glikogen);
-mengaktifkan jalur dehidrogenase pentosa-fosfat;
-menurut mekanisme pengaturan kronis, ini adalah penginduksi sintesis heksokinase dan penekan sintesis enzim glukoneogenesis (itu menghambat glukoneogenesis);
-30% karbohidrat masuk ke dalam lemak;
-menstimulasi siklus TCA dengan mengaktifkan enzim synthetase, yang mengkatalisasi reaksi interaksi asetil KoA dengan SchUK;
Diabetes mellitus (DM) diklasifikasikan menurut perbedaan dalam faktor genetik dan perjalanan klinis menjadi dua bentuk utama: Diabetes tipe I - tergantung insulin (IDDM), dan diabetes tipe II - tidak tergantung insulin (NIDDM).
IDDM - penyakit yang disebabkan oleh penghancuran sel-β pulau Langerhans pankreas, akibat reaksi autoimun, infeksi virus (virus cacar, rubela, campak, gondong, gondok, adenovirus). Ketika diabetes berkurang rasio insulin / glukagon. Pada saat yang sama, stimulasi proses penumpukan glikogen dan lemak melemah, dan mobilisasi pembawa energi semakin meningkat. Bahkan setelah makan, hati, otot, dan fungsi jaringan lemak dalam keadaan pasca-penyerapan.
Hiperglikemia - meningkatkan konsentrasi. glukosa darah.
Hal ini disebabkan oleh penurunan tingkat penggunaan glukosa oleh jaringan karena kurangnya insulin atau penurunan efek biologis insulin dalam jaringan target. Dengan defisiensi insulin, jumlah protein transfer glukosa (GLUT-4) pada membran sel yang bergantung insulin (jaringan adiposa otot) berkurang. Di otot dan hati, glukosa tidak disimpan sebagai glikogen. Dalam jaringan adiposa mengurangi laju sintesis dan deposisi lemak. Glukoneogenesis diaktivasi dari asam amino, gliserol dan laktat.
Glucosuria - ekskresi glukosa dalam urin.
Biasanya, tubulus proksimal ginjal menyerap kembali semua glukosa jika levelnya tidak melebihi 8,9 mmol / l. Peningkatan konsentrasi glukosa dalam darah melebihi konsentrasi ambang ginjal, yang menyebabkannya muncul dalam urin.
Ketonemia - peningkatan konsentrasi tubuh keton dalam darah.
Lemak tidak disimpan, tetapi katabolisme mereka meningkat. Konsentrasi asam lemak non-esterifikasi meningkat, yang menangkap hati dan mengoksidasi mereka menjadi asetil KoA. Asetil-KoA dikonversi menjadi asam β-hidroksibutirat dan asetoasetat. Dekarboksilasi asetoasetat menjadi aseton terjadi pada jaringan, oleh karena itu, baunya berasal dari pasien. Peningkatan konsentrasi badan keton dalam darah (di atas 20 mg / l) menyebabkan ketonuria. Akumulasi badan keton mengurangi kapasitas buffer dari luka dan menyebabkan asidosis.
Kekurangan insulin menyebabkan penurunan tingkat sintesis protein dan peningkatan pemecahannya. Ini menyebabkan peningkatan konsentrasi asam amino dalam darah, yang terdeaminasi di hati. Amonia yang dihasilkan memasuki siklus ornithine, yang mengarah pada peningkatan konsentrasi urea dalam darah dan urin - azotemia.
Poliuria - peningkatan buang air kecil (3-4l per hari dan di atas), karena glukosa meningkatkan tekanan osmotik.
Polydipsia - haus yang konstan, mulut kering, karena kehilangan air.
Polyphagy - mengalami rasa lapar, sering makan, tetapi kehilangan berat badan, karena Glukosa bukanlah sumber energi - "kelaparan di tengah kelimpahan."
NIDDM - terjadi sebagai akibat dari defisiensi insulin relatif karena:
- gangguan sekresi insulin
- gangguan konversi proinsulin menjadi insulin
- meningkatkan katabolisme insulin
-cacat reseptor insulin, kerusakan mediator sinyal insulin intraseluler.
Ini mempengaruhi orang yang lebih tua dari 40 tahun, ditandai dengan frekuensi tinggi bentuk keluarga. Penyebab utama komplikasi akhir diabetes adalah hiperglikemia, yang menyebabkan kerusakan pembuluh darah dan disfungsi berbagai jaringan dan organ. Salah satu mekanisme utama kerusakan jaringan pada diabetes mellitus adalah glikosilasi protein, yang menyebabkan perubahan pada konformasi dan fungsinya. Makroangiopati bermanifestasi dalam kekalahan pembuluh darah besar dan sedang jantung, otak, ekstremitas bawah (gangren). Mikroangiopati adalah hasil dari kerusakan kapiler dan pembuluh kecil dan memanifestasikan dirinya dalam bentuk nefro, neuro, dan retinopati. Dalam terjadinya mikroangiopati, glikosilasi protein memainkan peran tertentu, yang mengarah pada terjadinya nefropati (gangguan fungsi ginjal) dan retinopati (hingga hilangnya penglihatan).
Kolagen membentuk dasar membran basal kapiler. Meningkatnya kandungan kolagen glikosilasi menyebabkan penurunan elastisitas, kelarutan, penuaan dini, perkembangan kontraktur. Di ginjal, perubahan seperti itu menyebabkan penghancuran glomeruli dan gagal ginjal kronis.
Lipoprotein glikosilasi, yang terakumulasi di dinding pembuluh darah, menyebabkan perkembangan hiperkolesterolemia dan infiltrasi lipid. Mereka berfungsi sebagai dasar untuk ateroma, pelanggaran nada pembuluh darah terjadi, yang mengarah pada aterosklerosis.
2.5 Uji toleransi glukosa.
Setelah tertelan, konsentrasi glukosa dapat mencapai 300-500 mg / dL dan tetap tinggi pada periode pasca-adsorpsi, yaitu toleransi glukosa menurun dan diamati dalam kasus-kasus bentuk laten diabetes mellitus. Dalam kasus ini, orang tidak memiliki gejala klinis yang khas diabetes, dan konsentrasi glukosa puasa normal.
Tes toleransi glukosa oral dilakukan untuk mengidentifikasi bentuk tersembunyi dari diabetes. Untuk melakukan ini, tentukan kadar glukosa puasa dalam darah. Setelah itu, pasien menerima beban glukosa pada tingkat 1 g per kg berat, maka setiap 30 menit selama 3 jam tingkat glukosa dalam darah ditentukan. Hasil disajikan sebagai kurva.
3. Laboratorium dan kerja praktek:
3.1. Penentuan glukosa darah menggunakan One Touch ultra glucometer.
Tentukan glukosa puasa pada seorang siswa. Melakukan analisis. Bawa setetes darah di jari ke area tes di bagian atas strip tes dan tahan di posisi ini sampai kapiler terisi penuh. Laporan muncul di layar selama 5 detik, setelah itu nilai kadar glukosa dalam mmol / l ditunjukkan. Setelah melepaskan strip tes, gambar pada layar perangkat padam dan siap untuk analisis selanjutnya.
Kemajuan pekerjaan: Cuci tangan Anda dengan air hangat dan sabun dan keringkan sampai bersih. Rawat jari dengan kapas yang dibasahi etil alkohol dan keringkan. Scarifier steril menusuk kulit jari Anda dan memeras setetes darah darinya, yang Anda masukkan ke dalam kapiler strip tes. Kemudian rawat tempat tusukan dengan kapas yang dibasahi etil alkohol.
2. Berikan minum teh manis.
3. Tentukan kadar glukosa setelah 30 menit dari saat pengambilan.
4. Tentukan kadar glukosa setelah 2,5 jam dari saat pengambilan.
Kerusakan glikogen
Konten
Hati adalah sumber utama cadangan glikogen. Saat puasa, glukagon dikeluarkan, yang merangsang pemecahan glikogen hati menjadi glukosa. Glukosa memasuki aliran darah dan ditransfer dengan aliran darah ke otak, di mana ia bertindak sebagai sumber energi untuk organ ini. Dengan pemecahan glikogen di hati, konversi glukosa-6-fosfat menjadi glukosa dikatalisis oleh glukosa-6-fosfatase
Kerusakan glikogen adalah normal
Glikogen disimpan di otot dan hati. Selama puasa, glikogen hati dikonsumsi, dan selama aktivitas fisik meningkat, glikogen otot dikonsumsi.
Edit Glikogenosis
Ketika glikogenosis mengamati pelanggaran penyimpanan glikogen; 4 dari 12 jenis glikogenosis disajikan dalam gambar. 26.3–26.6.
Otot menggunakan glikogen yang disimpan secara eksklusif untuk kebutuhan mereka sendiri sebagai sumber energi. Dengan beban intens dalam kondisi anaerob, misalnya, dengan aksi adrenalin (reaksi "selamatkan dirimu atau bertarung"). Terutama glikolisis anaerob yang intens terjadi pada otot-otot putih. Tidak ada glukosa-6-fosfatase di otot.
Glikogenosis tipe I (penyakit Girke). Diwarisi oleh tipe resesif autosom. Penyakit ini disebabkan oleh kekurangan glukosa-6-fosfatase di hati. Karena hal ini, hati tidak dapat mengatur kadar glukosa dalam darah, dan pada bayi baru lahir terjadi hipoglikemia berat. Glikogen yang berlebih disimpan di hati dan ginjal. Karena akumulasi glukosa-6-fosfat, hiperlaktatemia, hiperlipidemia, hiperurisemia dan asam urat berkembang.
Glikogenosis tipe II (penyakit Pompe). Glikogenosis tipe II diturunkan secara resesif autosom. Penyebab penyakit ini adalah defisiensi asam glukosidase a- (1-> 4), enzim lisosom. Karena akumulasi glikogen, kardiometali berkembang setelah 2-3 bulan setelah kelahiran. Selain itu, ini mempengaruhi hati dan otot, yang mengarah pada kelemahan otot secara umum. Diasumsikan bahwa dalam pengobatan terapi penggantian enzim glikogenosis tipe II akan efektif.
Glikogenosis tipe III (penyakit Cory) disebabkan oleh defisiensi enzim, di mana hati dan organ-organ lain menumpuk bentuk glikogen - residu dekstrin yang abnormal. Ini adalah molekul bercabang, di mana bukan cabang penuh, di tempat a- (1-6 ikatan, cabang pendek berada. Penyakit ini ditandai dengan hipoglikemia dan hepatomegali
Glikogenosis tipe V (penyakit Mac-Ardla) diwariskan secara resesif autosom. Ini disebabkan oleh kurangnya otot fosforilase (myophosphorylase). Pada glikogenosis tipe V, otot tidak dapat memecah glikogen otot untuk energi. Selama aktivitas fisik, pasien-pasien tersebut menderita kelelahan yang cepat dan kejang otot, mioglobinuria diamati
Fig. 26.6. Glikogenosis tipe I (penyakit Girke).
Pembubaran glikogen (glikogenolisis)
Untuk metabolisme normal tubuh biasanya cukup glukosa dalam memberi makan makanan hewan. Jika tidak, cadangan glikogen pada hati dan jaringan otot dapat dimobilisasi.
Dekomposisi glikogen didasarkan pada penghilangan residu glukosa secara berurutan dalam bentuk glukosa-1-fosfat. Reaksi dekomposisi glikogen pertama dikatalisis oleh enzim glikogen fosforilase. Fosfat terlibat di dalamnya, dan oleh karena itu disebut fosforolisis. Reaksi mengarah pada pemecahan ikatan glikosidik a-1,4 glikogen untuk menghasilkan glukosa-1-fosfat:
Dalam reaksi berikut, isomerisasi glukosa-1-fosfat terjadi di bawah pengaruh enzim fosfolukomutase dengan pembentukan glukosa-6-fosfat:
Di hati (tetapi tidak di otot), glukosa-6-fosfat, diproduksi selama pemecahan glikogen, dihidrolisis oleh glukosa-6-fosfat dengan pelepasan glukosa bebas:
Keseimbangan keseluruhan pemisahan satu residu glukosa dari molekul glikogen di hati oleh glikogenolisis dapat diwakili oleh persamaan berikut:
Perlu dicatat bahwa energi dalam bentuk ATP dalam proses glikogenolisis tidak digunakan dan tidak terbentuk. Dalam jaringan perifer, glukosa-6-fosfat, diperoleh selama glikolisis, terurai menjadi asam laktat dalam jaringan otot putih dan sepenuhnya teroksidasi menjadi C02 dan H.20 di otot merah.
Hati memiliki kemampuan yang sangat besar untuk menyimpan glikogen. Di hati manusia, kandungan glikogen dapat mencapai 10% dari massa basah kelenjar. Tingkat glikogen dalam otot jauh lebih sedikit - 1-2% dari total massa mereka, tetapi secara glikogen secara signifikan lebih tinggi dalam jaringan otot hewan, mengingat perbandingan massa otot dengan massa hati.
Glikogen otot dan hati melakukan berbagai peran. Glikogen otot berfungsi sebagai cadangan untuk sintesis ATP untuk jaringan ini, sedangkan fungsi glikogen hati adalah untuk cadangan glukosa untuk menjaga konsentrasi glukosa bebas dalam darah. Kandungan glikogen dalam hati sangat bervariasi tergantung pada tingkat karbohidrat dalam makanan hewan.
Proses glikogenesis dan glikogenolisis pada fungsi hati sebagai "penyangga" kadar glukosa darah. Namun, fungsi dari proses ini tidak signifikan dalam kaitannya dengan jaringan otot. Pekerjaan mekanik adalah prasyarat untuk mobilisasi glikogen otot untuk mendapatkan jumlah ATP tambahan. Tingkat pemanfaatan glikogen tergantung pada jenis (putih atau merah) dari serat otot. Serat otot merah memiliki jaringan pembuluh darah yang kaya, mengandung sejumlah besar mioglobin dan mitokondria. Di dalam sel-sel ini, glikogen diubah menjadi asam piruvat, yang, dengan adanya oksigen, dapat dioksidasi menjadi C0.2 dan H.20
Proses-proses glikogenolisis dan glikogenesis dikaitkan dengan kebutuhan tubuh akan glukosa - sumber ATP. Pengaturan proses ini sulit. Ini melibatkan enzim alosterik glikogen sintase dan glikogen fosforilase. Aktivitas mereka dilakukan oleh hormon - kurir ekstraseluler pertama (glukagon dan adrenalin) dan AMP siklik (cAMP), kurir intraseluler sekunder.
Glukagon menyediakan glikogenolisis di hati karena aktivasi glikogen fosforilase. Glukagon juga menyebabkan penghambatan aktivitas glikogen sintase. Dengan demikian, glukagon di hati menyediakan penguraian glikogen untuk menormalkan kadar glukosa darah. Adrenalin, mengaktifkan glikogen fosforilase, merangsang ekskresi glukosa bebas dari hati ke dalam aliran darah untuk kebutuhan semua organ perifer tubuh.
Pemecahan glikogen otot
Diketahui bahwa fosforolisis memainkan peran kunci dalam mobilisasi polisakarida. (Dalam jaringan manusia dan hewan, ahli biokimia Soviet E. L. Rosenfeld dan I. A. Popova juga menemukan enzim γ-amilase yang mengkatalisis pembelahan residu glukosa dari molekul glikogen dengan ikatan α-1,4. Namun, peran utama dalam pemecahan glikogen dalam sel) milik fosforilase.) Fosforil mengubah polisakarida (khususnya, glikogen) dari bentuk penyimpanan ke bentuk aktif secara metabolik; dengan adanya fosforilase, glikogen hancur untuk membentuk ester glukosa fosfat (glukosa-1-fosfat) tanpa terlebih dahulu memecahnya menjadi fragmen yang lebih besar dari molekul polisakarida.
Reaksi yang dikatalisis oleh fosforilase, dalam bentuk umum, terlihat seperti ini:
Dalam reaksi ini (C6H10O5)n berarti rantai polisakarida glikogen, a (C6H10O5)n-1 rantai yang sama, tetapi disingkat oleh satu residu glukosa.
Dalam gbr. 82 menggambarkan jalannya pemecahan glikogen menjadi glukosa-1-fosfat dan partisipasi cAMP dalam proses ini. Enzim fosforilase ada dalam dua bentuk, salah satunya (fosforilase "a") aktif, sedangkan yang lain (fosforilase "c") biasanya tidak aktif. Kedua bentuk dapat dipisahkan menjadi beberapa sub unit. Phosphorylase "b" terdiri dari dua subunit, dan phosphorylase "a" - empat. Transformasi phosphorylase "in" dalam phosphorylase "a" dilakukan oleh protein fosforilasi sesuai dengan persamaan:
2 mol. phosphorylase "in" + 4 ATP ->
1 mol. phosphorylase "a" + 4 ADP
Reaksi ini dikatalisis oleh enzim yang disebut fosforilase kinase. Ditemukan bahwa kinase ini dapat ada dalam bentuk aktif dan tidak aktif, dengan fosforilase kinase tidak aktif menjadi aktif di bawah pengaruh protein enzim kinase (fosforilase kinase). Bentuk aktif yang terakhir dibentuk dengan partisipasi cAMP. Seperti telah dicatat, cAMP pada gilirannya dibentuk dari ATP oleh aksi enzim adenylate cyclase. Reaksi ini dirangsang, khususnya, oleh adrenalin dan glukagon. Peningkatan kandungan adrenalin mengarah di sepanjang rantai reaksi kompleks terhadap konversi fosforilasa menjadi menjadi fosforilasa "a" dan, sebagai akibatnya, terhadap pelepasan glukosa dalam bentuk glukosa-1-fosfat dari polisakarida penyimpanan glikogen. Transformasi kebalikan dari fosforilase "a" menjadi fosforilase "dalam" dikatalisis oleh enzim fosfatase (reaksi ini hampir ireversibel).
Perlu dicatat bahwa fosforilase "a" memecah residu glukosa, mulai dari ujung perifer cabang luar molekul glikogen, dan ketika mendekati koneksi α (1 -> 6), aksinya berhenti. Dengan kata lain, fosforolisis hanya berlanjut hingga titik cabang dalam molekul glikogen. Enzim amillo-1,6-glukosidase mampu membelah (1-> 6) -koneksi pada titik cabang, setelah itu fosforilase "a" lagi memiliki kesempatan untuk bertindak sampai mencapai titik cabang berikutnya, dll.
Glukosa-1-fosfat yang terbentuk sebagai hasil dari fosforolisis selanjutnya diubah oleh fosfoglucomutase menjadi glukosa-6-fosfat:
Agar reaksi ini dapat dilanjutkan, diperlukan suatu bentuk fosfoglukomutase terfosforilasi, yaitu bentuk aktifnya, yang dibentuk dengan adanya glukosa-1,6-difosfat. Jadi, glukosa-1,6-difosfat dalam reaksi phosphoglucomutase berperan sebagai koenzim. (Glukosa-1,6-difosfat adalah produk dari reaksi berikut: glukosa-1-fosfat + ATP glukosa-1,6-difosfat + ADP).
Pembentukan glukosa bebas dari glukosa-6-fosfat di hati terjadi di bawah pengaruh glukosa-6-fosfatase. (Tidak seperti hati, tidak ada glukosa-6-fosfatase dalam jaringan otot). Enzim ini mengkatalisis pembelahan hidrolitik fosfat:
Dalam gbr. 83 menggambarkan jalur untuk pemecahan dan sintesis glikogen.
Dapat dipertimbangkan bahwa mempertahankan kekonsistenan konsentrasi gula dalam darah terutama merupakan hasil dari aliran simultan dari dua proses: masuknya glukosa ke dalam darah dari hati dan konsumsinya dari darah oleh jaringan, di mana ia digunakan terutama sebagai bahan energetik.
Dalam jaringan (termasuk hati), ada dua jalur utama untuk pemecahan glukosa: jalur anaerob yang berjalan tanpa oksigen, dan jalur aerobik, yang membutuhkan oksigen.
Kerusakan glikogen
Jalur dekomposisi glikogen dalam glukosa bebas berbeda dari sintesisnya. Ini termasuk sejumlah enzim lain. Glycogen phosphorylase mengkatalisasi reaksi katabolisme pertama glikogen - memutus ikatan alpha-1,4-glikosidik antara residu glukosa pada ujung rantai dengan fosforolisis, yaitu interaksi dengan fosfat anorganik. Residu glukosa terakhir dibelah dalam bentuk glukosa-1-fosfat. Dengan demikian, metode pemutusan ikatan alfa-1,4-glikosidik glikogen dalam jaringan berbeda dengan pecahnya hidrolitik di bawah aksi amilase dalam saluran pencernaan. Reaksi fosforilase diulang sampai 4 residu glukosa tetap hingga titik cabang. Kemudian enzim alpha (1®6) -glucosidase mentransfer enzim triglucose ke ujung rantai yang berdekatan, dan residu glukosa keempat, yang terikat oleh ikatan alpha-1,6-glikosidik, memotong dengan cara hidrolitik sebagai glukosa bebas. Selanjutnya, glikogen fosforilase mengkatalisasi pembelahan residu glukosa ke titik cabang baru.
Molekul glukosa-1-fosfat dikonversi menjadi glukosa-6-fosfat di bawah pengaruh phosphoglucomutase, yang mengkatalisasi reaksi yang sama dalam arah yang berlawanan selama biosintesis glikogen. Transisi glukosa-6-fosfat menjadi glukosa bebas tidak dapat dilakukan oleh reaksi heksokinase, karena itu ireversibel. Di hati dan ginjal adalah enzim glukosa-6-fosfatase, yang mengkatalisis reaksi hidrolisis glukosa-6-fosfat menjadi glukosa. Glukosa bebas masuk ke dalam darah dan masuk ke organ lain. Pada otot, otak, dan jaringan lain, glukosa-6-fosfatase tidak ada. Dengan demikian, glikogen hati berfungsi sebagai sumber glukosa untuk seluruh tubuh, dan glikogen otot dan otak terurai menjadi glukosa-6-fosfat, yang digunakan dalam jaringan ini.
Pemecahan glikogen menjadi asam laktat (glikogenolisis)
Glukosa, yang berasal dari darah, dan residu glukosa dari glikogen yang disimpan berfungsi sebagai substrat glikolisis otot. Karena tindakan berurutan glikogen fosforilase dan fosfoglukomutase, residu glukosa glikogen dikonversi menjadi glukosa-6-fosfat, yang kemudian dimasukkan dalam proses glikolisis:
Dalam hal glikogenolisis, ATP hanya dikonsumsi sekali untuk pembentukan fruktosa-1,6-difosfat. Jika kita memperhitungkan biaya ATP untuk biosintesis glikogen (dua molekul ATP untuk dimasukkannya satu residu glukosa), maka hasil bersihnya hanya 1 molekul ATP per 1 residu glukosa. Konsumsi ATP untuk sintesis glikogen di otot terjadi saat istirahat, ketika pengendapan glikogen cukup disediakan dengan oksigen dan energi. Dan selama latihan yang intens, pemecahan anaerobik glikogen menjadi asam laktat menyebabkan hasil ATP yang lebih besar daripada pemecahan glukosa.