Животный крахмал гликоген в клетках печени

Все жизненные процессы сопровождаются гликолизом — биологическим расщеплением гликогена, приводящим к образованию молочной кислоты; для животных организмов гликоген является одним из важнейших источников энергии. Он содержится во всех клетках животного организма. Наиболее богаты гликогеном печень (у упитанных животных до 10—20% гликогена) и мышцы (до 4%). Он содержится также в некоторых низших растениях, например в дрожжах и грибах; крахмал некоторых высших растений по свойствам близок к гликогену.

Гликоген — белый аморфный порошок, растворяющийся в воде с образованием опалесцирующих растворов. Растворы гликогена дают с иодом окрашивание от винно-красного и красно-бурого до красно-фиолетового цвета (отличие от крахмала).

Окрашивание с иодом исчезает при кипячении раствора и вновь появляется при охлаждении. Гликоген оптически активен: удельное вращение [α]D=+ 196°. Он легко гидролизуется кислотами и ферментами (амилазами), давая в качестве промежуточных продуктов декстрины и мальтозу и при полном гидролизе превращаясь в глюкозу. Молекулярный вес гликогенов исчисляется миллионами.

Строение гликогена, так же как и строение компонентов крахмала, было выяснено главным образом при помощи метода метилирования в сочетании с изучением ферментативного расщепления. Полученные данные свидетельствуют о том, что гликоген построен по такому же типу, как и амилопектин.

Он представляет собой сильно разветвленную цепь, построенную из глюкозных остатков, соединенных главным образом связями α-1,4′; в точках ветвления имеются связи α-1,6′. Как показало изучение β-декстринов, образующихся при расщеплении гликогена β-амилазой, точки ветвления в центральных частях молекулы разделены лишь тремя-четырьмя глюкозными остатками; периферические цепи гликогена состоят в среднем из семи — девяти глюкозных остатков.

β-Амилазой гликоген расщепляется обычно всего на 40—50%.

Гликоген еще более разветвлен, чем амилопектин. Строение молекулы гликогена можно изобразить схемой, приведенной на рис. 45, а строение части молекулы, обведенной на этой схеме четырехугольником, формулой, приведенной ниже:

источник

Гликоген — полисахарид на основе глюкозы, выполняющий в организме функцию энергетического резерва. Формально соединение относится к сложным углеводам, встречается только в живых организмах и предназначено для восполнения затрат энергии при физических нагрузках.

Из статьи вы узнаете о функциях гликогена, особенностях его синтеза, роли, которую играет это вещество в спорте и диетическом питании.

Говоря простым языком, гликоген (в особенности для спортсмена) – это альтернатива жирным кислотам, которая используется в качестве запасающего вещества. В чем суть? Все просто: мышечных клетках есть специальные энергетические структуры — «гликогеновые депо». В них хранится гликоген, который в случае необходимости быстро распадается на простейшую глюкозу и питает организм дополнительной энергией.

Фактически, гликоген – это основные батарейки, которые используются исключительно для совершения движений в стрессовых условиях.

Прежде чем рассматривать пользу гликогена как сложного углевода, разберемся, почему вообще в организме возникает такая альтернатива — гликоген в мышцах или жировые ткани. Для этого рассмотрим структуру вещества. Гликоген – это соединение из сотен молекул глюкозы. Фактически это чистый сахар, который нейтрализован и не попадает в кровь, пока организм сам его не запросит.

Синтезируется гликоген в печени, которая перерабатывает поступающий сахар и жирные кислоты по своему усмотрению.

Что же такое жирная кислота, которая получается из углеводов? Фактически – это более сложная структура, в которой участвуют не только углеводы но и транспортирующие белки. Последние связывают и уплотняют глюкозу до более трудно расщепляемого состояния. Это позволяет в свою очередь увеличить энергетическую ценность жиров (с 300 до 700 ккал) и уменьшить вероятность случайного распада.

Все это делается исключительно для создания резерва энергии в случае серьезного дефицита калорий. Гликоген же накапливается в клетках, и распадается на глюкозу при малейшем стрессе. Но и синтез его значительно проще.

Сколько гликогена может содержать организм? Здесь все зависит от тренировки собственных энергетических систем. Изначально размер гликогенового депо нетренированного человека минимален, что обусловлено его двигательными потребностями.

В дальнейшем, через 3-4 месяца интенсивных высокообъемных тренировок, гликогеновое депо под воздействием пампинга, насыщения крови и принципа супервосстановления постепенно увеличивается.

При интенсивном и продолжительном тренинге запасы гликогена увеличиваются в организме в несколько раз.

Что в свою очередь приводит к таким результатам:

  • возрастает выносливость;
  • объём мышечной ткани увеличивается;
  • наблюдаются значительные колебания в весе во время тренировочного процесса

Гликоген не влияет напрямую на силовые показатели спортсмена. Кроме того, чтобы увеличивать размер гликогенового депо, нужны специальные тренировки. Так, например, пауэрлифтеры лишены серьезных запасов гликогена в виду и особенностей тренировочного процесса.

Обмен гликогена происходит в печени. Её основная функция — не превращение сахара в полезные нутриенты, а фильтрация и защита организма. Фактически, печень негативно реагирует на повышение сахара в крови, появление насыщенных жирных кислот и физические нагрузки.

Все это физически разрушает клетки печени, которые, к счастью, регенерируют. Чрезмерное потребление сладкого (и жирного), в совокупности с интенсивными физическими нагрузками чревато не только дисфункцией поджелудочной железы и проблемами с печенью, но и серьёзными нарушениями обмена веществ со стороны печени.

Организм всегда пытается адаптироваться к изменяющимся условиям с минимальной энергопотерей. Если создать ситуацию, при которой печень (способная переработать не более 100 грамм глюкозы за раз), будет хронически испытывать переизбыток сахара, то новые восстановленные клетки будут превращать сахар напрямую в жирные кислоты, минуя стадию гликогена.

Этот процесс называется «жировое перерождение печени». При полном жировом перерождении наступает гепатит. Но частичное перерождение считается нормой для многих тяжелоатлетов: такое изменение роли печени в синтезе гликогена приводит к замедлению обмена веществ и появлению избыточной жировой прослойки.

Гликоген в организме выполняет задачу главного энергоносителя. Он накапливается в печени и мышцах, откуда напрямую попадает в кровеносную систему, обеспечивая нас необходимой энергией.

Рассмотрим, как напрямую влияет гликоген на работу спортсмена:

  1. Гликоген быстро истощается благодаря нагрузкам. Фактически за одну интенсивную тренировку можно растратить до 80% всего гликогена.
  2. Это в свою очередь вызывает «углеводное окно», когда организм требует быстрых углеводов, для восстановления.
  3. Под воздействием наполнения мышц кровью, гликогеновое депо растягивается, увеличивается размер клеток, которые могут хранить его.
  4. Гликоген поступает в кровь только до тех пор, пока пульс не пересечет отметку в 80% от максимального ЧСС. В случае превышения этого порога, недостаток кислорода приводит к стремительному окислению жирных кислот. На этом принципе основана «сушка организма».
  5. Гликоген не влияет на силовые показатели – только на выносливость.

Интересный факт: в углеводное окно можно безболезненно употреблять любое количество сладкого и вредного, так как организм в первую очередь восстанавливает гликогеновое депо.

Взаимосвязь гликогена и спортивных результатов предельно проста. Чем больше повторений – больше истощения, больше гликогена в дальнейшем, а значит, больше повторений в итоге.

Увы, но накопление гликогена не способствует похудению. Тем не менее, не стоит бросать тренировки и переходить на диеты. Рассмотрим ситуацию подробнее. Регулярные тренировки приводят к увеличению гликогенового депо. Суммарно за год оно способно увеличится на 300-600%, что выражается в 7-12% повышения общего веса. Да, это те самые килограммы от которых стремятся бежать многие женщины. Но с другой стороны, эти килограммы оседают не на боках, а остаются в мышечных тканях, что приводит к увеличению самих мышц. Например, ягодичных.

В свою очередь, наличие и опустошение гликогенового депо позволяет спортсмену корректировать свой вес в короткие сроки. Например, если нужно похудеть на дополнительные 5-7 килограмм за несколько дней, истощение гликогенового депо серьезными аэробными нагрузками поможет быстро войти в весовую категорию.

Другая важная особенность расщепления и накопления гликогена — перераспределение функций печени. В частности, при увеличенном размере депо избыток калорий связывается в углеводные цепочки без превращения их в жирные кислоты. А что это значит? Все просто – тренированный спортсмен меньше склонен к набору жировой ткани. Так, даже у маститых бодибилдеров, вес которых в межсезонье касается отметок в 140-150 кг, процент жировой прослойки редко достигает 25-27%.

Важно понимать, что не только тренировки влияют на количество гликогена в печени. Этому способствует и основная регуляция гормонов инсулина и глюкагона, которая происходит благодаря потреблению определенного типа пищи. Так, быстрые углеводы при общем насыщении организма скорее всего превратятся в жировую ткань, а медленные углеводы полностью превратятся в энергию, минуя гликогеновые цепочки. Так как же правильно определить, как распределится съеденная пища?

Для этого необходимо учитывать следующие факторы:

  1. Гликемический индекс. Высокие показатели способствуют росту сахара в крови, который нужно в срочном порядке законсервировать в жиры. Низкие показатели,стимулируют постепенное повышение глюкозы в крови, что способствует полному её расщеплению. И только средние показатели (от 30 до 60) способствуют превращению сахара в гликоген.
  2. Гликемическая нагрузка. Зависимость обратно пропорциональная. Чем ниже нагрузка, тем больше шансов превращения углеводов в гликоген.
  3. Тип самого углевода. Всё зависит от того, насколько просто углеводное соединение расщепляется на простые моносахариды. Так, например мальтодекстрин с большей вероятностью превратится в гликоген, хотя имеет высокий гликемический индекс. Этот полисахарид попадает напрямую в печень, минуя пищеварительный процесс, и в этом случае его проще расщепить на гликоген, чем превратить в глюкозу и снова пересобрать молекулу.
  4. Количество углеводов. Если правильно дозировать количество углеводов в один прием пищи, то даже питаясь шоколадками и кексами вам удастся избежать жирового отложения.

Итак, углеводы неравноценны по своей способности превращения в гликоген или в жирные полинасыщенные кислоты. Во что превратится поступающая глюкоза, зависит только от того, в каком количестве она выделится при расщеплении продукта. Так, например, очень медленные углеводы с большой вероятностью вообще не превратятся ни в жирные кислоты, ни в гликоген. В то же время чистый сахар уйдет в жировую прослойку практически целиком.

Примечание редакции: приведённый ниже список продуктов нельзя рассматривать как истину в последней инстанции. Метаболические процессы зависят от индивидуальных особенностей конкретно взятого человека. Мы указываем лишь процентную вероятность, что этот продукт будет более полезным или более вредным для вас.

НаименованиеГликемический индексПроцент вероятности полного сжиганияПроцент вероятности превращения в жирПроцент вероятности превращения в гликоген
Финики сушёные2043.7%62.4%Итог

Гликоген в мышцах и печени особенно важен для атлетов, практикующих кроссфит. Механизмы накопления гликогена предполагают стабильное увеличение базового веса. Тренировка энергетических систем поможет не только достичь высоких спортивных результатов, но и увеличит общий запас дневной энергии. Вы будете меньше уставать и лучше себя чувствовать.

Для спортсмена наращивание гликогеновых запасов — не только необходимость, но и профилактика ожирения. Сложные углеводы могут храниться в мышцах сколь угодно долго, не окисляясь и не распадаясь. При этом любая нагрузка приводит к их растрате и регуляции общего состояния организма.

И напоследок один интересный факт: именно распад гликогена ведет к тому, что большая часть глюкозы попадает через кровь напрямую в ЦНС, стимулируя выброс эндорфинов и улучшая мозговую деятельность.

источник

Запасной углевод животных. Запасным углеводом в животной клетке является гликоген или крахмал? Как называется запасной углевод животных клеток?

Всю биохимическую активность животной клетки можно описать двумя глаголами: «запасать» и «расходовать». Чем моложе организм, тем больше процессы синтеза и запасания органических веществ будут преобладать над их расщеплением и расходованием. Объясняется это просто: чтобы расти и «строить» свой организм, нужно много пластического материала и, конечно же, энергии. Главным строительным веществом клетки является белок, а доминирующим соединением, дающим энергию – гликоген.

Он считается запасным углеводом, резервирующимся в клетках печени и скелетных мышц всех млекопитающих: как животных, так и человека. Изучению его свойств и будет посвящена эта работа.

На уровне животной клетки органические вещества синтезируются и накапливаются в её структурных единицах – органеллах. Белки синтезируются в рибосомах, липиды и углеводы – в каналах гладкой эндоплазматической сети. В организме млекопитающих запасы органических веществ накапливаются в скелетных мышцах, печени, подкожной жировой клетчатке и сальнике. Запасным углеводом животных является гликоген, который синтезируется из глюкозы, содержащейся в крови.

Она образуется как продукт диссимиляции пищевых продуктов, в состав которых входит, прежде всего, растительный крахмал: хлеба, картофеля, риса. Эти вещества расщепляются в ротовой полости, желудке, а также в двенадцатиперстной кишке. Именно в ней происходит их основной распад. Образовавшаяся глюкоза всасывается в кровеносные капилляры ворсинок тонкого кишечника и затем разносится кровью в мышцы и печень, где и синтезируется запасной углевод животных и человека.

Хотя в названии вещества присутствует часть слова «гликос», что в переводе с греческого означает «сладкий», оно почти не имеет вкуса. Скорее всего, такое название указывает на его принадлежность к классу сложных углеводов, содержащих остатки глюкозы, действительно сладкой на вкус. Гликоген имеет вид бесструктурного порошка белого цвета. Он гидрофильный и образует коллоидный раствор, похожий на молоко. Являясь запасным углеводом в животной клетке, полисахарид подвергается гидролизу в кислой среде в несколько этапов. Продуктами его взаимодействия с водой являются декстрины, далее – мальтоза и, наконец, глюкоза. Будучи полимером, гликоген имеет вид смеси разветвленных цепочечных молекул различной массы.

Мы установили тот факт, что гликоген является запасным углеводом животной клетки. Резервные вещества такого типа претерпевают в цитоплазме гепатоцитов, лейкоцитов и миоцитов два взаимно противоположных процесса. Первый: диссимиляцию, приводящую к высвобождению молекул глюкозы и второй – ассимиляцию, которая переводит избыток глюкозы в запасной полимер – гликоген. Он аккумулируется в организме и является запасом энергии, используемой в процессе жизнедеятельности животного и человека.

Напомним, что, с химической точки зрения, он представляет собой высокомолекулярное соединение – полимер, мономерами которого являются остатки α-d глюкозы. Чтобы они связались между собой гликозидными связями, необходима активация, то есть «раскачивание» сигма-связей углеродного скелета гексозы. Это достигается в так называемой гексокиназной реакции. Запасной углевод животных синтезируется из глюкозо-6-фосфата. Это вещество – продукт гексокиназной реакции. Фермент, катализирующий вышеназванный механизм содержится в цитоплазме клеток почек, слизистого слоя тонкого кишечника и печени животных и человека.

Как мы уже выяснили ранее, запасным углеводом в животной клетке является крахмал – гликоген. Биохимическими исследованиями установлено, что его расщепление не может происходить без участия специфического фермента – фосфорилазы. Она работает в кислой среде в присутствии молекул неорганического фосфата. Сам фермент становится активным под воздействием гормона поджелудочной железы – глюкагона. Его присутствие в крови свидетельствует о том, что уровень глюкозы в ней низкий. Поэтому животный организм мобилизует ресурсы запасного углевода – гликогена и начинает его расщеплять, чтобы получить дополнительную порцию глюкозы.

Этот процесс называется гликогенолизом. Нейрофизиологами установлено, что гормоны стресса – адреналин и норадреналин, вырабатываемые надпочечниками, также провоцируют гликогенолиз.

В биологии эту самую крупную пищеварительную железу млекопитающих называют биохимической фабрикой. Действительно, в ней происходит очень много ферментативных реакций, обеспечивающих обмен веществ и энергии, то есть метаболизм. Как уже известно, запасным углеводом в животной клетке является гликоген. Его распад быстро приводит к насыщению крови глюкозой – главным источником энергии для всех млекопитающих и человека.

Утраченный животный крахмал восполняется в их организмах путем приема крахмалистой пищи: картофеля, хлеба, риса. Все эти продукты подвергаются расщеплению в пищеварительном тракте, и полученная глюкоза поступает в кровь, а из нее – в клетки, особенно скелетных мышц и печени. В них происходит синтез животного крахмала под действием фермента – глюкопирофосфорилазы.

Как и в печени, в миоцитах – мышечных клетках, накапливается животный крахмал. Так как масса мышц намного больше чем вес печени, то и содержание гликогена в них значительно выше. Во время физических нагрузок животный крахмал начинает расщепляться. Молочная кислота, образованная вследствие гликолиза, попадает в кровь и переносится в клетки печени и почек. В них из каждых двух молекул молочной кислоты синтезируется один моль глюкозы, которая затем переводится в резервный полисахарид. Реакция происходит с использованием энергии АТФ. Таким образом, запасным углеводом животной клетки является гликоген, аккумулируемый миоцитами, гепатоцитами, клетками коркового слоя почек, миокардом и клетками легких.

Как было установлено ранее, запасной углевод животных клеток называется гликогеном. В результате двух взаимно противоположных направлений в метаболизме: расщепления и синтеза, он также участвует в этих реакциях. Взаимное превращение глюкозы в гликоген и обратно возможно только при участии в этих реакциях сложной ферментативной системы. В неё входят катализаторы гликогеногенеза, такие как: фосфоглюкомутаза (превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат) и УДФ- глюкопирофосфорилаза (обеспечивает необратимость синтеза гликогена). Реакции расщепления происходят в присутствии гликогенфосфорилазы и еще двух ферментов, последовательно отщепляющих боковые разветвления в цепях гликогена. Система всех вышеназванных ферментов действует только на обмен гликогена в гетеротрофной животной клетке, поэтому правильным ответом на тестовый вопрос: запасным углеводом в животной клетке является: 1.Крахмал, 2 Гликоген? — будет утверждение под номером 2.

Исходя из вышеприведённых фактов, нами было установлено, что запасным углеводом в животной клетке является гликоген. Нарушения его обмена могут быть вызваны двумя видами причин. Первый – погрешности в питании и образе жизни, второй – врождённые пороки в работе ферментативной системы организма. Совокупность ферментов, относящихся к ней, отвечает как за расщепление животного крахмала, так и за его образование из глюкозы, находящейся в крови. Поэтому патологии возникают как в реакциях пластического обмена, так и энергетического. Они называются гликогенозами. Как было определено выше, запасным углеводом в животной клетке является гликоген, накапливающийся, прежде всего, в печени и скелетных мышцах. Отсюда и два вида синдромов: мышечной и печеночной этиологии. К первой группе относится болезнь Мак-Ардля. У больного не вырабатывается фермент фосфорилаза. Это приводит к появлению в моче хромопротеида – миоглобина, выделяющегося при тяжелой физической работе. Вследствие этого происходит разрушение мышечной ткани и появление судорожных состояний.

К печеночным синдромам относится болезнь Гирке. Она встречается наиболее часто, начиная с младенческого возраста. У больных в клетках печени отсутствует фермент, переводящий продукт первичного расщепления гликогена в глюкозу, поэтому в крови больного наблюдается очень низкий уровень сахара (гипогликимия), а в моче появляется ацетон, вызывающий интоксикацию организма.

В данной статье нами были рассмотрены механизмы обмена животного крахмала – гликогена, протекающего в клетках млекопитающих и человека.

источник

Гликоген служит вторым по значению долговременным энергетическим запасом в клетках животных и грибов, который откладывается в виде энергии вжировой ткани. Гликоген в первую очередь образовывается в печени и мышцах, но также может вырабатываться гликогеногенезом в головном мозге ижелудке. Гликоген – это аналог крахмала, глюкозный полимер в растениях, иногда его называют «животный крахмал»,[14] имеет схожую структуру с амилопектином, но больше разветвлен и компактен, чем крахмал. Гликоген – это полимер, связанный α(1→4) гликозидными связями, с α(1→6) в точках разветвления. Гликоген находится в форме гранул в цитозоли/цитоплазмы многих клеток, и играет важную роль глюкозном цикле. Гликоген формирует запас энергии, которая быстро пускается в обращение при необходимости в глюкозе, но он менее плотный и быстрее доступен в качестве энергии, чем триглицериды(липиды). В печеночных гепатоцитах гликоген может образоваться до восьмидесяти процентов (100–120 у взрослых) чистого веса вскоре после еды.[15] Только гликоген, запасенный в печени может быть доступен для других органов. В мышечной массе гликоген находится в небольшой концентрации от одного до двух процентов. Количество гликогена, отложенного в теле — в особенности в мышцах, печени и эритроцитах[16][17][18]— меняется от физической активности, основного обмена и пищевых привычек, таких как периодическое голодание. Небольшое количество гликогена находится в почках, и еще меньше в клетках глии в головном мозге и лейкоцитах. В матке также запасается гликоген во время беременности, чтобы рос эмбрион.[15]

Гликоген состоит из разветвленной цепочки глюкозных остатков. Он находится в печени и мышцах. Это энергетический запас для животных. Это основная форма углевода, отложенного в теле животного. Он нерастворим в воде. Становится красным при разбавлении с йодом. Он также превращается в глюкозу в процессе гидролиза. При недостатке в организме глюкозы гликоген под воздействием ферментов расщепляется до глюкозы, которая поступает в кровь. Регуляция синтеза и распада гликогена осуществляется нервной системой и гормонами. Наследственные дефекты ферментов, участвующих в синтезе или расщеплении гликогена, приводят к развитию редких синдромов — гликогенозов.

84). Шестичленные гетероциклы (пиридин, пиримидин, пурин); их строение и роль. Реакции электрофильного и нуклеофильного замещения в пиридине.

Пиридин — шестичленный ароматический гетероцикл с одним атомом азота, бесцветная жидкость с резким неприятным запахом; смешивается с водой и органическими растворителями. Пиридин — слабое основание, даетсоли с сильными минеральными кислотами, легко образует двойные соли и комплексные соединения.

Ароматические свойства. Подобно бензолу, пиридин всту­пает в реакции электрофильного замещения, однако его активность в этих реакциях ниже, чем бензола, из-за большой электроотрицательности атома азота. Пиридин нитруется при 300 °С с низким выходом: Атом азота в реакциях электрофильного замещения ведет себя как заместитель 2-го рода, поэтому электрофильное замещение происходит в мета-положение.

В отличие от бензола, пиридин способен вступать в реакции нуклеофильного замещения, поскольку атом азота оттягивает на себя электронную плотность из ароматической системы, и орто-пара-положения по отношению к атому азота обеднены электронами. Так, пиридин может реагировать с амидом натрия, образуя смесь орто- и пара-аминопиридинов (реакция Чичибабина): Применяют в синтезе красителей, лекарственных веществ, инсектицидов, в аналитической химии, как растворительмногих органических и некоторых неорганических веществ, для денатурирования спирта.

Пиримидин (C4N2H4, 1,3- или м-диазин, миазин) — гетероциклическое соединение, имеющее плоскую молекулу, простейший представитель 1,3-диазинов.

Пиримидин — бесцветные кристаллы с характерным запахом.

Биологически активные производные пиримидина. Важную биологическую роль играют гидрокси- и аминопроизводные пиримидина.

Урацил, тимин и цитозин – нуклеиновые основания; входят в состав нуклеозидов, нуклеотидов, нуклеиновых кислот. Существуют в таутомерных оксо- и гидроксиформах, переходы между которыми осуществляются за счет миграции протона между кислородом и азотом кольца. Наиболее стабильными являются оксо-форма для цитозина и диоксо-формы для урацила и тимина.

Оксо-формы нуклеиновых оснований образуют прочные межмолекулярные водородные связи.

Ассоциация такого типа играет важную роль в формировании структуры ДНК.

Барбитуровая кислота и ее производные – барбитураты (веронал, люминал) – снотворные и противосудорожные средства. Тиамин (витамин В1) содержит два гетероцикла – пиримидин и тиазол.

Тиамин является предшественником кофермента кокарбоксилазы, принимающего участие в декарбоксилировании a -кетокислот и синтезе кофермента А.

Пурин Пурин – ароматическое гетероциклическое соединение, содержащее конденсированные пиримидиновый и имидазольный циклы.

Пурин, подобно имидазолу, существует в виде двух таутомерных форм. Более стабильной является форма с атомом водорода в положении 7.

Пурин является амфотерным соединением и образует соли с сильными кислотами (по атому азота имидазольного цикла) и щелочными металлами (по NH-группе). При действии алкилирующих реагентов (метилиодид, диметилсульфат) дает 9-N-алкилпроизводные. Реакции замещения у атомов углерода ароматического кольца характерны только для замещенных пуринов. Биологически активные производные пурина.

Важную биологическую роль играют гидрокси- и аминопроизводные пурина.

Аденин и гуанин — нуклеиновые основания; входят в состав нуклеозидов, нуклеотидов, в том числе нуклеотидных коферментов, нуклеиновых кислот. Для аденина известны две таутомерные формы, являющиеся результатом миграции протона между атомами азота имидазольного цикла. У гуанина, кроме того, существуют таутомерные гидрокси- и оксоформы.

Стабильными таутомерными формами гуанина являются оксо-формы.

Гидроксипурины – гипоксантин, ксантин, мочевая кислота – продукты метаболизма пуриновых оснований. Для них, как и для гуанина, характерны таутомерные превращения между гидрокси- и оксо-формами. Наиболее стабильными являются оксо-формы.

Мочевая кислота – конечный продукт метаболизма пуриновых соединений в организме. Она выделяется с мочой. Соли мочевой кислоты – ураты – откладываются в суставах при подагре, а также в виде почечных камней.

Такие превращения пуриновых оснований в составе нуклеиновых кислот приводят к мутациям.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

источник

Стойкость нашего организма к неблагоприятным условиям внешней среды объясняется его умением делать своевременные запасы питательных веществ. Одним из важных «запасных» веществ организма является гликоген – полисахарид, образуемый из остатков глюкозы.

При условии, что человек ежесуточно получает необходимую норму углеводов, то глюкоза, находящаяся в виде гликогена клеток, может быть оставлена про запас. Если же человек испытывает энергетический голод, в таком случае происходит активация гликогена, с его последующей трансформацией в глюкозу.

Гликоген в простонародье называют животным крахмалом. Он представляет собой запасной углевод, который производится в организме животных и человека. Его химическая формула — (C6H10O5)n. Гликоген является соединением глюкозы, которая в виде мелких гранул откладывается в цитоплазме клеток мышц, печени, почек, а также в клетках мозга и белых кровяных тельцах. Таким образом, гликоген представляет собой энергетический резерв, способный восполнить недостаток глюкозы, в случае отсутствия полноценного питания организма.

Клетки печени (гепатоциты) являются лидерами по накоплению гликогена! Они могут на 8 процентов своего веса состоять из этого вещества. При этом клетки мышц и других органов, способны накапливать гликоген в количестве не более 1 – 1,5%. У взрослых общее количество гликогена печени может достигать 100—120 грамм!

По рекомендации медиков, суточная норма гликогена не должна быть ниже 100 граммов в сутки. Хотя необходимо учесть, что гликоген состоит из молекул глюкозы, и расчет может осуществляться только на взаимозависимом основании.

  • В случае повышенных физических нагрузок, связанных с выполнением большого количества однообразных манипуляций. В результате этого, мышцы страдают от недостатка кровенаполнения, а также от нехватки глюкозы в крови.
  • При выполнении работ, связанных с мозговой деятельностью. В данном случае, гликоген, содержащийся в клетках мозга, быстро преобразуется в энергию, необходимую для работы. Сами же клетки, отдав накопленное, требуют пополнения запасов.
  • В случае ограниченного питания. В данном случае, организм, недополучая глюкозу из продуктов питания, начинает перерабатывать свои запасы.
  • При употреблении большого количества глюкозы и глюкозоподобных соединений.
  • При заболеваниях, связанных с повышенным употреблением глюкозы.
  • При болезнях печени.
  • При гликогенезах, вызванных нарушением ферментативной деятельности.

Гликоген относится к группе быстро усваиваемых углеводов, с отсрочкой к исполнению. Данная формулировка объясняется так: до тех пор, пока в организме достаточно прочих источников энергии, гликогеновые гранулы будут храниться в нетронутом виде. Но как только мозг подаст сигнал о недостатке энергетического обеспечения, гликоген под воздействием ферментов начинает преобразовываться в глюкозу.

Поскольку молекула гликогена представлена полисахаридом глюкозы, то его полезные свойства, а также влияние на организм соответствует свойствам глюкозы.

Гликоген является полноценным источником энергии для организма в период нехватки питательных веществ, необходим для полноценной умственной и физической деятельности.

Гликоген обладает способностью быстро преобразовываться в молекулы глюкозы. При этом он отлично контактирует с водой, кислородом, рибонуклеиновой (РНК), а также дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислотами.

Поскольку гликоген является внутренним источником энергии в организме, то его недостаток способен вызвать общее снижение энергетичности всего организма. Это отражается на деятельности волосяных фолликулов, клеток кожи, а также проявляется в потере блеска глаз.

Достаточное же количество гликогена в организме, даже в период острой нехватки свободных питательных веществ, сохранит энергичность, румянец на щеках, красоту кожи и блеск волос!

Мы собрали самые важные моменты о гликогене в этой иллюстрации и будем благодарны, если вы поделитесь картинкой в социальной сети или блоге, с ссылкой на эту страницу:

источник

Гликоген – это «запасной» углевод в человеческом организме, принадлежащий к классу полисахаридов.

Иногда его ошибочно называют термином «глюкоген». Важно не путать оба названия, поскольку второй термин – это белковый гормон-антагонист инсулина, вырабатываемый в поджелудочной железе.

Практически с каждым приемом пищи организм получает углеводы, которые поступают в кровь в виде глюкозы. Но порой ее количество превышает потребности организма и тогда глюкозные излишки накапливаются в форме гликогена, который при надобности расщепляется и обогащает тело дополнительной энергией.

Запасы гликогена в форме мельчайших гранул хранятся в печени и мышечной ткани. Также этот полисахарид есть в клетках нервной системы, почек, аорты, эпителия, мозга, в эмбриональных тканях и в слизистой оболочке матки. В теле здорового взрослого человека обычно есть около 400 г вещества. Но, кстати, при повышенных физических нагрузках организм преимущественно использует гликоген из мышц. Поэтому культуристы примерно за 2 часа до тренировки должны дополнительно насытить себя высокоуглеводной пищей, дабы восстановить запасы вещества.

Полисахарид с формулой (C6H10O5)n химики называют гликогеном. Другое название этого вещества – животный крахмал. И хоть гликоген хранится в животных клетках, но это название является не совсем правильным. Открыл вещество французский физиолог Бернар. Почти 160 лет тому назад ученый впервые нашел в клетках печени «запасные» углеводы.

«Запасной» углевод хранится в цитоплазме клеток. Но если организм ощущает внезапный недостаток глюкозы, гликоген высвобождается и попадает в кровь. Но, что интересно, трансформироваться в глюкозу, которая способна насытить «голодный» организм, способен только полисахарид, накопленный в печени (гепатоцид). Запасы гликогена в железе могут достигать 5 процентов от ее массы, и во взрослом организме составлять около 100-120 г. Своей максимальной концентрации гепатоциды достигают примерно через полтора часа после трапезы, насыщенной углеводам (кондитерские изделия, мучное, крахмалистая пища).

В составе мышц полисахарид занимает не больше 1-2 процентов от массы ткани. Но, учитывая общую площадь мускул, становится понятно, что гликогеновые «залежи» в мышцах превышают запасы вещества в печени. Также небольшие запасы углевода есть в почках, глиальных клетках мозга и в лейкоцитах (белых кровяных клетках). Таким образом, общие запасы гликогена во взрослом организме могут составить почти полкилограмма.

Интересно, что «запасной» сахарид найден в клетках некоторых растений, в грибах (дрожжевых) и бактериях.

В основном гликоген концентрируется в клетках печени и мышц. И следует понимать, что эти два источника резервной энергии обладают разными функциями. Полисахарид из печени поставляет глюкозу для организма в целом. То есть отвечает за стабильность уровня сахара в крови. При чрезмерной активности или между приемами пищи уровень глюкозы в плазме снижается. И дабы избежать гипогликемии гликоген, содержащийся в клетках печени, расщепляется и попадает в кровоток, выравнивая глюкозный показатель. Регуляторную функцию печени в этом плане нельзя недооценивать, поскольку изменение уровня сахара в любую сторону чревато серьезными проблемами, вплоть до летального исхода.

Мышечные запасы необходимы для поддержания работы опорно-двигательной системы. Сердце также является мышцей, в которой есть запасы гликогена. Зная об этом, становится понятно, почему у большинства людей после длительного голодания или при анорексиии возникают проблемы с сердцем.

Но если излишки глюкозы могут отложиться в форме гликогена, тогда возникает вопрос: «Почему углеводная пища откладывается на теле жировой прослойкой?». Этому также есть объяснение. Запасы гликогена в организме не безразмерны. При низкой физической активности запасы животного крахмала не успевают тратиться, поэтому глюкоза накапливается в другой форме – в виде липидов под кожей.

Помимо этого, гликоген необходим для катаболизма сложных углеводов, участвует в обменных процессах в организме.

Гликоген – это стратегический запас энергии, который синтезируется в организме из углеводов.

Сначала тело использует полученные углеводы в стратегических целях, а остатки откладывает «на черный день». Дефицит энергии является причиной для расщепления гликогена к состоянию глюкозы.

Синтез вещества регулируется гормонами и нервной системой. Этот процесс, в частности в мышцах, «запускает» адреналин. А расщепление животного крахмала в печени активизирует гормон глюкагон (вырабатывается поджелудочной железой во время голодания). За синтезирование «запасного» углевода отвечает гормон инсулин. Процесс состоит из нескольких этапов и происходит исключительно во время приема пищи.

Но в некоторых случаях расщепление гликогена не происходит. В результате гликоген накапливается в клетках всех органов и тканей. Обычно подобное нарушение наблюдают у людей с генетическими нарушениями (дисфункция ферментов, необходимых для расщепления вещества). Такое состояние называют термином гликогеноз и относят его к списку аутосомно-рецессивных патологий. На сегодня в медицине известны 12 типов этого заболевания, но пока достаточно изученной является только половина из них.

Но это не единственная патология, связанная с животным крахмалом. В число гликогеновых заболеваний также входит агликогеноз – нарушение, сопровождающееся полным отсутствием фермента, отвечающего за синтез гликогена. Симптомы болезни – ярко выраженные гипогликемии и судороги. Наличие агликогеноза определяют путем биопсии печени.

Гликоген, как запасной источник энергии, важно регулярно восстанавливать. Так, по крайней мере, утверждают ученые. Повышенная физическая активность может привести к тотальному истощению углеводных запасов в печени и мышцах, что в результате скажется на жизненной активности и работоспособности человека. В результате длительной безуглеводной диеты запасы гликогена в печени снижаются почти к нулю. Мышечные резервы истощаются во время интенсивных силовых тренировок.

Минимальная суточная доза гликогена составляет от 100 г и выше. Но эту цифру важно увеличить при:

  • интенсивных физических нагрузках;
  • усиленной умственной деятельности;
  • после «голодных» диет.

Напротив, осторожно к пище, богатой гликогеном, стоит отнестись лицам с дисфункцией печени, недостатком ферментов. Кроме того, диета с высоким содержанием глюкозы предусматривает снижение употребления гликогена.

Как утверждают исследователи, для адекватного накопления гликогена примерно 65 процентов калорий организм должен получать из углеводных продуктов. В частности, для восстановления запасов животного крахмала важно ввести в рацион хлебобулочные изделия, каши, злаки, разные фрукты и овощи.

Лучшие источники гликогена: сахар, мед, шоколад, мармелад, варенье, финики, изюм, инжир, бананы, арбуз, хурма, сладкая выпечка, соки из фруктов.

Ученые определили, что во взрослом организме может накопиться около 400 граммов гликогена. Но также ученые определили и то, что каждый грамм резервной глюкозы связывает примерно 4 грамма воды. Вот и получается, что 400 г полисахарида – это примерно 2 кг гликогенного водного раствора. Этим объясняется обильное потоотделение во время тренировок: организм расходует гликоген и при этом теряет в 4 раза больше жидкости.

Этим свойством гликогена объясняется и быстрый результат экспресс-диет для похудения. Безуглеводные диеты провоцируют интенсивное израсходование гликогена, а с ним – жидкости из организма. Один литр воды, как известно, – это 1 кг веса. Но как только человек возвращается к обычному рациону с содержанием углеводов, запасы животного крахмала восстанавливаются, а с ними и потерянная за период диеты жидкость. В этом и кроется причина недолгосрочности результата экспресс-похудения.

Для по-настоящему эффективного похудения врачи советуют не только пересматривать рацион (отдавать предпочтение протеинам), но и усиливать физические нагрузки, которые ведут к быстрому израсходованию гликогена. Кстати, исследователи рассчитали, что 2-8 минут интенсивных кардиотренировок достаточно для использования запасов гликогена и потери лишнего веса. Но эта формула подходит исключительно лицам, не имеющим кардиологических проблем.

Организм, в котором, содержатся лишние порции гликогена, скорее всего, сообщит об этом сгущением крови и нарушениями работы печени. У людей с чрезмерными запасами этого полисахарида также случаются сбои в работе кишечника, увеличивается вес тела.

Но и нехватка гликогена не проходит для организма бесследно. Дефицит животного крахмала может послужить причиной эмоционально-психических нарушений. Возникают апатии, депрессивные состояния. Также заподозрить истощение энергетических резервов можно у людей с ослабленным иммунитетом, плохой памятью и после резкой потери мышечной массы.

Гликоген – важный резервный источник энергии для организма. Его недостаток – это не только снижение тонуса и упадок жизненных сил. Дефицит вещества скажется на качестве волос, кожи. И даже потеря блеска в глазах – это также результат нехватки гликогена. Если вы заметили у себя симптомы недостатка полисахарида, самое время подумать об усовершенствовании своего рациона.

источник

Запасной углевод животных. Запасным углеводом в животной клетке является гликоген или крахмал? Как называется запасной углевод животных клеток?

Всю биохимическую активность животной клетки можно описать двумя глаголами: «запасать» и «расходовать». Чем моложе организм, тем больше процессы синтеза и запасания органических веществ будут преобладать над их расщеплением и расходованием. Объясняется это просто: чтобы расти и «строить» свой организм, нужно много пластического материала и, конечно же, энергии. Главным строительным веществом клетки является белок, а доминирующим соединением, дающим энергию – гликоген.

Он считается запасным углеводом, резервирующимся в клетках печени и скелетных мышц всех млекопитающих: как животных, так и человека. Изучению его свойств и будет посвящена эта работа.

На уровне животной клетки органические вещества синтезируются и накапливаются в её структурных единицах – органеллах. Белки синтезируются в рибосомах, липиды и углеводы – в каналах гладкой эндоплазматической сети. В организме млекопитающих запасы органических веществ накапливаются в скелетных мышцах, печени, подкожной жировой клетчатке и сальнике. Запасным углеводом животных является гликоген, который синтезируется из глюкозы, содержащейся в крови.

Она образуется как продукт диссимиляции пищевых продуктов, в состав которых входит, прежде всего, растительный крахмал: хлеба, картофеля, риса. Эти вещества расщепляются в ротовой полости, желудке, а также в двенадцатиперстной кишке. Именно в ней происходит их основной распад. Образовавшаяся глюкоза всасывается в кровеносные капилляры ворсинок тонкого кишечника и затем разносится кровью в мышцы и печень, где и синтезируется запасной углевод животных и человека.

Хотя в названии вещества присутствует часть слова «гликос», что в переводе с греческого означает «сладкий», оно почти не имеет вкуса. Скорее всего, такое название указывает на его принадлежность к классу сложных углеводов, содержащих остатки глюкозы, действительно сладкой на вкус. Гликоген имеет вид бесструктурного порошка белого цвета. Он гидрофильный и образует коллоидный раствор, похожий на молоко. Являясь запасным углеводом в животной клетке, полисахарид подвергается гидролизу в кислой среде в несколько этапов. Продуктами его взаимодействия с водой являются декстрины, далее – мальтоза и, наконец, глюкоза. Будучи полимером, гликоген имеет вид смеси разветвленных цепочечных молекул различной массы.

Мы установили тот факт, что гликоген является запасным углеводом животной клетки. Резервные вещества такого типа претерпевают в цитоплазме гепатоцитов, лейкоцитов и миоцитов два взаимно противоположных процесса. Первый: диссимиляцию, приводящую к высвобождению молекул глюкозы и второй – ассимиляцию, которая переводит избыток глюкозы в запасной полимер – гликоген. Он аккумулируется в организме и является запасом энергии, используемой в процессе жизнедеятельности животного и человека.

Напомним, что, с химической точки зрения, он представляет собой высокомолекулярное соединение – полимер, мономерами которого являются остатки α-d глюкозы. Чтобы они связались между собой гликозидными связями, необходима активация, то есть «раскачивание» сигма-связей углеродного скелета гексозы. Это достигается в так называемой гексокиназной реакции. Запасной углевод животных синтезируется из глюкозо-6-фосфата. Это вещество – продукт гексокиназной реакции. Фермент, катализирующий вышеназванный механизм содержится в цитоплазме клеток почек, слизистого слоя тонкого кишечника и печени животных и человека.

Как мы уже выяснили ранее, запасным углеводом в животной клетке является крахмал – гликоген. Биохимическими исследованиями установлено, что его расщепление не может происходить без участия специфического фермента – фосфорилазы. Она работает в кислой среде в присутствии молекул неорганического фосфата. Сам фермент становится активным под воздействием гормона поджелудочной железы – глюкагона. Его присутствие в крови свидетельствует о том, что уровень глюкозы в ней низкий. Поэтому животный организм мобилизует ресурсы запасного углевода – гликогена и начинает его расщеплять, чтобы получить дополнительную порцию глюкозы.

Этот процесс называется гликогенолизом. Нейрофизиологами установлено, что гормоны стресса – адреналин и норадреналин, вырабатываемые надпочечниками, также провоцируют гликогенолиз.

В биологии эту самую крупную пищеварительную железу млекопитающих называют биохимической фабрикой. Действительно, в ней происходит очень много ферментативных реакций, обеспечивающих обмен веществ и энергии, то есть метаболизм. Как уже известно, запасным углеводом в животной клетке является гликоген. Его распад быстро приводит к насыщению крови глюкозой – главным источником энергии для всех млекопитающих и человека.

Утраченный животный крахмал восполняется в их организмах путем приема крахмалистой пищи: картофеля, хлеба, риса. Все эти продукты подвергаются расщеплению в пищеварительном тракте, и полученная глюкоза поступает в кровь, а из нее – в клетки, особенно скелетных мышц и печени. В них происходит синтез животного крахмала под действием фермента – глюкопирофосфорилазы.

Как и в печени, в миоцитах – мышечных клетках, накапливается животный крахмал. Так как масса мышц намного больше чем вес печени, то и содержание гликогена в них значительно выше. Во время физических нагрузок животный крахмал начинает расщепляться. Молочная кислота, образованная вследствие гликолиза, попадает в кровь и переносится в клетки печени и почек. В них из каждых двух молекул молочной кислоты синтезируется один моль глюкозы, которая затем переводится в резервный полисахарид. Реакция происходит с использованием энергии АТФ. Таким образом, запасным углеводом животной клетки является гликоген, аккумулируемый миоцитами, гепатоцитами, клетками коркового слоя почек, миокардом и клетками легких.

Как было установлено ранее, запасной углевод животных клеток называется гликогеном. В результате двух взаимно противоположных направлений в метаболизме: расщепления и синтеза, он также участвует в этих реакциях. Взаимное превращение глюкозы в гликоген и обратно возможно только при участии в этих реакциях сложной ферментативной системы. В неё входят катализаторы гликогеногенеза, такие как: фосфоглюкомутаза (превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат) и УДФ- глюкопирофосфорилаза (обеспечивает необратимость синтеза гликогена). Реакции расщепления происходят в присутствии гликогенфосфорилазы и еще двух ферментов, последовательно отщепляющих боковые разветвления в цепях гликогена. Система всех вышеназванных ферментов действует только на обмен гликогена в гетеротрофной животной клетке, поэтому правильным ответом на тестовый вопрос: запасным углеводом в животной клетке является: 1.Крахмал, 2 Гликоген? — будет утверждение под номером 2.

Исходя из вышеприведённых фактов, нами было установлено, что запасным углеводом в животной клетке является гликоген. Нарушения его обмена могут быть вызваны двумя видами причин. Первый – погрешности в питании и образе жизни, второй – врождённые пороки в работе ферментативной системы организма. Совокупность ферментов, относящихся к ней, отвечает как за расщепление животного крахмала, так и за его образование из глюкозы, находящейся в крови. Поэтому патологии возникают как в реакциях пластического обмена, так и энергетического. Они называются гликогенозами. Как было определено выше, запасным углеводом в животной клетке является гликоген, накапливающийся, прежде всего, в печени и скелетных мышцах. Отсюда и два вида синдромов: мышечной и печеночной этиологии. К первой группе относится болезнь Мак-Ардля. У больного не вырабатывается фермент фосфорилаза. Это приводит к появлению в моче хромопротеида – миоглобина, выделяющегося при тяжелой физической работе. Вследствие этого происходит разрушение мышечной ткани и появление судорожных состояний.

К печеночным синдромам относится болезнь Гирке. Она встречается наиболее часто, начиная с младенческого возраста. У больных в клетках печени отсутствует фермент, переводящий продукт первичного расщепления гликогена в глюкозу, поэтому в крови больного наблюдается очень низкий уровень сахара (гипогликимия), а в моче появляется ацетон, вызывающий интоксикацию организма.

В данной статье нами были рассмотрены механизмы обмена животного крахмала – гликогена, протекающего в клетках млекопитающих и человека.

источник