Znano je, da ima fosforolitski razpad ključno vlogo pri mobilizaciji polisaharidov.
Sl. 10.1. Hormonska regulacija fosforolitskega cepitve glukoze iz glikogena.
Fosforilaze pretvarjajo polisaharide (zlasti glikogen) iz oblike shranjevanja v metabolično aktivno obliko; v prisotnosti fosforililaze se glikogen razgradi, da nastane glukoza fosfat (glukoza-1-fosfat), ne da bi ga najprej razdelil na večje fragmente polisaharidne molekule. Na splošno lahko to reakcijo predstavimo takole: t
kjer (C6H10Oh5)n pomeni veriga glikogen polisaharida in (C6H10Oh5)n-1,- ista veriga, vendar skrajšana z enim ostankom glukoze.
Na sl. 10.1 opisuje proces razgradnje glikogena v glukozo-1-fosfat in udeležbo cAMP v tem procesu. Encim fosforilaza obstaja v dveh oblikah, od katerih je ena (fosforilaza a) aktivna, druga (fosforilaza b) je običajno neaktivna. Obe obliki se lahko ločita na podenote. Fosforilaza b je sestavljena iz dveh podenot in fosforilaze a - štiri. Pretvorbo fosforilaze b v fosforilazo a izvedemo s fosforilacijo beljakovin:
2 fosforilaza b + 4 ATP -> fosforilaza a + 4 ADP.
To reakcijo katalizira encim, imenovan fosforilaza kinaza b. Ugotovili smo, da lahko ta kinaza obstaja v aktivnih in neaktivnih oblikah. Kinaza neaktivne fosforilaze se transformira v aktivni protein pod vplivom encimske proteinske kinaze (kinaze kinaze fosforilaze) in ne samo protein-kinaze, ampak cAMP-odvisne proteinske kinaze.
Aktivna oblika slednjega nastane s sodelovanjem cAMP, ki se nato oblikuje iz ATP pod delovanjem encima adenilat ciklaze, ki jo stimulira zlasti adrenalin in glukagon. Povečanje vsebnosti adrenalina v krvi v tej kompleksni verigi reakcij vodi v pretvorbo fosforilaze b v fosforilazo in posledično v sproščanje glukoze v obliki glukoze 1-fosfata iz rezervnega glicogena polisaharida. Povratno pretvorbo fosforilaze a v fosforilazo b katalizira encim fosfataza (ta reakcija je skoraj ireverzibilna).
Glukoza-1-fosfat, ki nastane kot posledica fosforolitske razgradnje glikogena, pretvori glukoza-6-fosfat pod delovanjem fosfoglukomutaze. Za izvedbo te reakcije je potrebna fosforilirana oblika fosfoglukomutaze, t.j. njegova aktivna oblika, ki nastane, kot je navedeno, v prisotnosti glukoze-1,6-bisfosfata.
Nastajanje proste glukoze iz glukoze-6-fosfata v jetrih se pojavi pod vplivom glukoze-6-fosfataze. Ta encim katalizira cepitev hidrolitskega fosfata:
Debele puščice kažejo pot razpadanja, tanko - pot sinteze. Številke označujejo encime: 1 - fosforilaza; 2-fos-glukomutaza; 3 - glukoza-6-fosfataza; 4 - heksokinaza (glukokinaza); 5-gluko-zo-1-fosfat uridil-transferaza; 6 - gliko-sintaza.
Upoštevajte, da fosforilirana glukoza, v nasprotju z ne-ocenjeno glukozo, ne more zlahka difundirati iz celic. Jetra vsebujejo hidrolitični encim glukoza-6-fosfatazo, ki omogoča hitro sproščanje glukoze iz tega organa. V mišičnem tkivu je glukoza-6-fosfataza praktično odsotna.
Na sl. 10.2 odražajo ideje o načinih razgradnje in sinteze glikogena v jetrih.
Lahko se šteje, da je ohranjanje konstantnosti koncentracije glukoze v krvi posledica istočasnega pretoka dveh procesov: vstopa glukoze v kri iz jeter in njene porabe iz krvi v tkivih, kjer se uporablja predvsem kot energetski material.
V tkivih (vključno z jetri) se razgradnja glukoze pojavi na dva glavna načina: anaerobna (v odsotnosti kisika) in aerobna, za izvajanje katere je potreben kisik.
Glikogenoliza (razgradnja glikogena)
Glikogenolizo lahko izvedemo s hidrolizo (pod vplivom amilaznih encimov) ali s fosforolizo.
Fosforoliza je glavna pot razpadanja glikogena, katalizira jo encim glikogen fosforilaza, ki spada v razred transferaz. Fosforilaze pretvarjajo polisaharide iz shranjevanja v metabolno aktivno. Glikogen fosforilaza loči ostanke glukoze iz verige glikogen poliglikozidov in jih prenese v molekulo fosforne kisline, da nastane glukoza-1-fosfat:
Glukoza 1-fosfat se hitro izomerizira, spremeni pa se v glukozo-6-fosfat pod delovanjem fosfoglukomutaze:
V tej fazi je razgradnja glikogena v mišičnem tkivu.
V jetrih glukoza-6-fosfat tvori prosto glukozo pod vplivom glukoze-6-fosfataze. Ta encim katalizira cepitev hidrolitskega fosfata:
Fosforilirana glukoza, za razliko od proste, ne more zlahka difundirati iz celic. Zato je funkcija glikogena v mišicah, da je lahko dostopen vir glukoze za same mišice. Jetra vsebujejo hidrolitični encim glukoza-6-fosfatazo, ki omogoča hitro sproščanje glukoze iz tega organa v kri in uporabo drugih tkiv (vključno z mišicami). Jetrni glikogen se uporablja za vzdrževanje relativne konstantnosti koncentracije glukoze v krvi.
Sinteza in raztapljanje glikogena.
Glikogen je glavni rezervni polisaharid v živalskih in človeških celicah, ker je slabo topen v vodi in ne vpliva na osmotski tlak v celici, zato se glikogen odlaga v celici in ne proste glukoze.
Razvejana struktura glikogena ustvarja veliko število terminalnih monomerov. To prispeva k delovanju encimov, ki cepijo ali pripnejo monomere med razgradnjo ali sintezo glikogena, ker lahko ti encimi delujejo hkrati na več vejah molekule glikogena.
Glikogen se odlaga predvsem v jetrih in skeletnih mišicah. Glikogen se shrani v citosolu celic v obliki granul. Nekateri encimi, ki sodelujejo pri presnovi glikogena, so povezani tudi z granulami, kar olajša njihovo interakcijo s substratom. Sinteza in razgradnja glikogena potekajo v različnih presnovnih poteh (slika 4).
Glikogen se sintetizira v času prebave (1-2 uri po zaužitju ogljikovih hidratov). Sinteza glikogena zahteva energijo. Ko vklopite en monomer v
pojavijo se reakcije polisaharidne verige 2, povezane z izdatki ATP in UTP (reakcije 1 in 3).
Po tvorbi glukoza-6-fosfata (reakcija heksokinaze) pride do intramolekularnega prenosa ostankov fosforne kisline s 6. mesta na 1. mesto. To tvori glukozo-1-fosfat:
Po izomerizaciji glukoza-6-fosfata v glukozo-1-fosfat poteka dodatno aktiviranje glukoznega fragmenta. V tem primeru se porabi 1 molekula UTP, kar je enako porabi 1. molekule ATP. Tako nastane aktivirana oblika - UDP-glukoza (slika 4).
Nato se z UDP glukozni ostanek prenese v molekulo glikogena. Razširitev verige glikogena katalizira encim glikogen sintetaza. Tako glikogenska veriga postane 1 fragment glukoze dlje. Glikogen je v nasprotju z rastlinskim škrobom bolj razvejan. Za oblikovanje vej je poseben encim, ki se imenuje "glikogen razvejani encim".
Molekula glikogena se ne sintetizira iz "ničle", temveč se postopno podaljša že obstoječi fragment verige: "seme" ali primer. In z razpadom glikogena se nikoli ne zgodi popolno uničenje njegovih molekul.
Za vključitev enega ostanka glukoze v molekulo glikogena celica porabi 2 molekuli ATP. Z razpadom glikogena se ta ATP ne regenerira, ampak se sprosti samo F.n (anorganski fosfat).
Ključni encim za sintezo glikogena je glikogen sintaza. To je »sekundarna kontrolna točka« (sl. 5).
Regulacija glikogen sintaze: aktivira se s prebitkom glukoze-6-fosfata. Torej, če se glukoza-6-fosfat uporablja počasi na druge načine, povečanje njegove koncentracije vodi do povečanja hitrosti sinteze glikogena. Reakcija, ki jo katalizira glikogen sintaza, je nepovratna.
Mobilizacija glikogena poteka predvsem med obroki in se pospešuje med fizičnim delom. Ta proces poteka z zaporednim odstranjevanjem glukoznih ostankov v obliki glukoze-1-fosfata z uporabo glikogen fosforilaze (slika 4). Ta encim ne razcepi a1,6-glikozidnih vezi na mestih podružnic, zato sta potrebna še dva encima, po katerih se glukozni ostanek na točki podružnice sprosti v obliki proste glukoze (reakcije 2, 3). Glikogen se razgradi na glukozo-6-fosfat brez stroškov ATP.
Regulacija glikogen fosforilaze: zavira presežek ATP, ki ga aktivira presežek ADP.
Razgradnja glikogena v jetrih in mišicah ima eno razlikovalno reakcijo zaradi prisotnosti encima fosfataze glukoza-6-fosfata v jetrih (tabela 1).
Tabela 1.
Prisotnost glukoze-6-fosfataze v jetrih določa glavno funkcijo glikogena v jetrih - sproščanje glukoze v kri med obroki in uporaba drugih organov. Tako mobilizacija glikogena v jetrih zagotavlja stalno vsebnost glukoze v krvi. Ta okoliščina je predpogoj za delo drugih organov in zlasti možganov. Po 10-18 urah po obroku so zaloge glikogena v jetrih občutno izčrpane in 24 ur na tešče vodi do popolnega izginotja. Glukoza-6-fosfatazo najdemo tudi v ledvicah in celicah črevesja.
Funkcija glikogena v mišicah je sproščanje glukoze-6-fosfata, ki se uporablja v samih mišicah za oksidacijo in energijo,
Preklapljanje procesov sinteze in mobilizacije glikogena v jetrih se pojavi, ko stanje prebave preide v post-adsorpcijsko obdobje ali stanje mirovanja na način mišičnega dela. Insulin, glukagon in adrenalin sodelujejo pri preklapljanju teh presnovnih poti v jetrih, v mišice pa sodelujejo tudi inzulin in adrenalin.
Učinek teh hormonov na sintezo in razgradnjo glikogena se izvede s spremembo aktivnosti dveh ključnih encimov - glikogen sintaze in glikogen fosforilaze - v nasprotni smeri s fosforilacijo in defosforilacijo.
Primarni signal za sintezo insulina in glukagona je sprememba koncentracije glukoze v krvi. Inzulin in glukagon sta stalno prisotna v krvi, vendar se pri prehodu iz absorpcijskega stanja v stanje po absorpciji spremenita njihova relativna koncentracija, indeks insulina in glukagona. Glavni preklopni faktor v jetrih je indeks insulina-glukagona.
V obdobju po adsorpciji se indeks insulina in glukagona zmanjša in vpliv glukagona, ki spodbuja razgradnjo glikogena v jetrih, je ključnega pomena. Mehanizem delovanja glukagona vključuje kaskado reakcij, ki vodijo do aktivacije glikogen fosforilaze.
V času prebave prevladuje učinek insulina, saj se insulin-glukagonski indeks v tem primeru dvigne. Pod vplivom insulina pride:
a) stimulacijo transporta glukoze v mišične celice;
b) spreminjanje aktivnosti encimov s fosforilacijo in defosforilacijo. Na primer, insulin aktivira fosfodiesterazo in zmanjša koncentracijo cAMP v celici. Poleg tega insulin aktivira glikogen sintazno fosfatazo, slednji je defosforiliran in postane aktiven;
c) sprememba količine nekaterih encimov z indukcijo in zatiranjem njihove sinteze. Na primer, insulin inducira sintezo glukokinaze, s čimer pospešuje fosforilacijo glukoze v jetrih.
Adrenalin ima podoben mehanizem delovanja na jetrne celice z glukagonom, vendar je možno vključiti še en efektorski transdukcijski sistem v jetrne celice. Vrsta receptorjev, s katerimi medsebojno deluje adrenalin, določa, kateri sistem bo uporabljen. Tako interakcija adrenalina z b-receptorji jetrnih celic aktivira sistem adenilat ciklaze. Interakcija adrenalina s receptorji vključuje mehanizem inozitol fosfata transmembranskega prenosa hormonskega signala. Rezultat delovanja obeh sistemov je fosforilacija ključnih encimov in prehod sinteze glikogena na razgradnjo (slika 6, 7).
Adrenalinska aktivacija mišične glikogen fosforilaze se pojavi drugače, ker razgradnjo glikogena v skeletnih mišicah spodbujajo mišične kontrakcije. Kinaza fosforilaze (odvisna od Ca 2+) se aktivira med delovanjem mišic pod vplivom živčnih impulzov, saj se koncentracija kalcijevih ionov v sarkoplazmi v tem primeru poveča. To je še en mehanizem za pospeševanje razgradnje glikogena v mišicah. Učinek adrenalina v mišicah povzroči tudi aktivacijo cAMP-odvisnih protein kinaz in aktivacijo fosforilaze s fosforilacijo (sl. 8).
Ko se signal prenaša iz hormona skozi intracelularne mediatorje, pride do njegovega znatnega ojačanja, zato aktivacija glikogen fosforilaze s sodelovanjem katerega koli sistema za prenos signala v celico omogoča hitro tvorbo velike količine glukoze iz glikogena. V mišicah je to zelo pomembno za intenzivno delo pod stresom, na primer, ko bežimo pred nevarnostjo.
Z zmerno obremenitvijo v mišicah deluje še en mehanizem regulacije aktivnosti glikogen fosforilaze - alosterična regulacija z razpadnimi produkti ATP (AMP).
Pri prehodu iz stanja po absorpciji v absorpcijsko stanje ali na koncu mišičnega dela se izločanje hormonov ustavi in celoten sistem se vrne v prvotno neaktivno stanje. Adenilat ciklaza in fosfolipaza C sta inaktivirani. cAMP uniči fosfodiesteraza, ki povzroči prenos vseh znotrajceličnih encimov kaskade v neaktivno obliko.
Pomembnost regulacije hitrosti sinteze in razgradnje glikogena v jetrih je zagotovitev stalnosti koncentracije glukoze v krvi. Regulacija metabolizma glikogena v mišicah zagotavlja energetski material tako z intenzivnim delom mišic kot s počitkom pri porabi energije.
Razgradnja mišičnega glikogena
Fosforilaza je ključni (tj. Omejevalni in regulativni) encim za razgradnjo glikogena.
Regulacija glikogen fosforilaze: zavira presežek ATP, ki ga aktivira presežek ADP.
G b f - p u t b. (hekso-bisfosfatna pot razgradnje ogljikovih hidratov)
BIOLOŠKO ZNAČILNOST HBF-PATH.
1. To je glavni način razgradnje ogljikovih hidratov do končnih izdelkov. V mnogih celicah je to edini način. Tako se 70-75% glukoze, ki pride v celico, razgradi.
2. Samo HBP-pot daje energijo celice v obliki ATP. To je glavni vir energije v celici.
3. To je najdaljša pot razgradnje ogljikovih hidratov.
GBF pot razdeljena na 3 stopnje.
Prva stopnja poteka v citoplazmi, med razgradnjo 1 molekule glukoze ali 9ATP med razgradnjo enega glukoznega fragmenta glikogena daje 8 molekul ATP. Konča z nastankom 2 molekul piruvata (PVK).
2. in 3. stopnja - (izključno aerobna!) V mitohondrijih z obvezno udeležbo s kisikom damo 30 ATP na molekulo glukoze.
Faza 2 poti GBF se imenuje "oksidacijska dekarboksilacija piruvata" in je katalizirana s kompleksom piruvat dehidrogenaze (glej predavanja "Biološka oksidacija" - razširjena veriga mitohondrijske oksidacije). Na drugi stopnji se iz molekule PVC odvzame dva vodikova atoma in piruvat se pretvori v acetil-koencim A (AcCoA), CO pa se istočasno odcepi.2. Dva vodikova atoma gredo v NAD, nato pa vzdolž verige mitohondrijske oksidacije prenesemo v O2 za tvorbo H2O in 3 molekule ATP. Zato na podlagi ene molekule začetne glukoze na drugi stopnji dobimo 6 ATP.
V tretjo stopnjo vstopa molekula AcetylKoA, ki nastane kot rezultat druge faze. Ta 3. stopnja se imenuje cikel trikarboksilne kisline (TCA) (glej predavanja »Mitohondrijska oksidacija«). V tem ciklu je AccoA popolnoma razcepljen na CO2 in H2A. Istočasno se oblikuje 12 ATP na molekulo acoAA, ki je vstopila v cikel. Če računate na 1 molekulo glukoze, se na 3. stopnji oblikuje 24 ATP.
Prva faza poteka skozi 10 vmesnih stopenj. V prvem delu te faze je molekula glukoze razdeljena na polovico na 2 molekuli fosfogliceraldehida (PHA).
ZNAČILNOSTI PRVEGA DELA 1. STOPNJE:
Heksokinaza (GC) deluje na oslabitev močne molekule glukoze:
2. reakcija - izomerizacija:
Na 3. stopnji se fruktoza-6-fosfat dodatno oslabi zaradi fosfor-fruktokinaze (PFK) in nastane fruktoza-1,6-bisfosfat:
Fosforfruktokinaza je ključni encim za pot HBP. To je „sekundarna kontrolna točka“. Vmaks FFK več kot Vmaks GK. Torej, ko glukoza vstopi veliko, GC omejuje hitrost celotne poti GBF.
Presežek ATP in presežek citrata močno zavirata FPC. V teh pogojih FFK namesto heksokinaze postane omejevalni encim poti HBP. Zaradi inhibicije PFK se kopičita glukoza-6-fosfat (G-6-F) in fruktoza-6-fosfat (P-6-F). G-6-F zavira heksokinazo, zmanjšuje izkoriščanje glukoze v celici in hkrati aktivira glikogen sintazo.
Če ni presežka ATP in citrata, vendar je presežek ADP, potem ADP aktivira PFC, nato pa hitrost celotne poti BDP ponovno omeji heksokinaza.
Kot posledica fosforfruktokinazne reakcije se fruktoza-1,6-bisfosfatna molekula destabilizira (oslabi), tako da se takoj razgradi v dve triozi s sodelovanjem encima aldolaze (4. reakcija):
Samo PHA vstopi v naslednjo (šesto) reakcijo poti HBP. Posledično se njegova koncentracija zmanjša in ravnovesje 5. reakcije se premakne proti nastanku PHA. Postopoma celotna FDA vstopi v PHA in zato količina ATP, sintetizirane v naslednjih reakcijah na poti HBP, upošteva izračun 2 molekul PHA in drugih vmesnih metabolitov, ki nastanejo iz njega.
V prvem delu prve faze (od glukoze do PHA) se zaužijejo 2 molekuli ATP: ena v heksokinazni reakciji, druga v fosfofruktokinazi (tretja reakcija v prvi fazi poti HBP). 2. del 1. faze se začne s oksidacijo PHA v FGK (fosfoglicerinska kislina) v 6. reakciji.
To reakcijo katalizira encim gliceraldehid fosfat dehidrogenaza. Cepljivi vodik se prenese v NAD z tvorbo NADH2. Energija, ki se sprosti med to oksidacijo, je tudi dovolj, da se zagotovi dodajanje fosfata aldehidni skupini. Fosfat dodamo z makroergično vezjo. Tako nastane 1,3-difosfoglicerinska kislina (1,3-bisfosfoglicerat).
7. reakcija: fosforilacija substrata.
Fosfat z visoko energijsko vezanostjo se prenese v ADP in tvori ATP. Kot rezultat 7. faze ostane 1 ostanek fosforne kisline v molekuli fosfoglicerinske kisline.
8. reakcija: Fosfat se prenese iz 3. v drugo mesto in nastane 2-fosfoglicerinska kislina.
H odstranimo iz 2-fosfoglicerinske kisline2A. To vodi do prerazporeditve molekularne energije. Posledično se energija nabira na fosfatu v drugem položaju in vez postane makroergična. Izkazalo se je, da fosfoenolpiruvat (PEP).
10. reakcija: Fosforilacija substrata. Fosfat se prenese na ADP in tvori ATP. FEP se pretvori v PVK (piruvična kislina).
V tej fazi 1 se konča pot GDF, PEC zapusti mitohondrije in vstopi v drugo fazo GDF poti.
Rezultati prve faze: 10 reakcij, od katerih je prva, tretja in deseta reakcija nepovratna. Najprej se na 1 molekuli glukoze porabi 2 ATP. Nato se oksidira PHA. Energija se realizira v dveh reakcijah fosforilacije substrata: v vsaki od njih se tvori 2 ATP. Posledično se za vsako molekulo glukoze (za 2 molekuli PHA) 4 ATP dobi s fosforilacijo substrata.
Skupno lahko vseh 10 stopenj opišemo z naslednjo enačbo:
NADH2 sistem mitohondrijske oksidacije (MTO) prenaša vodik v kisik v zraku in tvori H2O in 3 ATP, vendar stopnja 1 poteka v citoplazmi in NADH2 skozi mitohondrijsko membrano. Obstajajo shuttle mehanizmi za zagotovitev tega prehoda NADH2 skozi mitohondrijsko membrano - malat-aspartat shuttle in glicerofosfat shuttle (glej predavanja "Biološka oksidacija".
Na osnovi ene molekule oblik glukoze 2 NADN2.
Poleg 2 ATP, dobljenih v 1. stopnji s fosforilacijo substrata, nastane še 6 ATP s sodelovanjem kisika, za skupno 8 ATP molekul. Na prvi molekuli glukoze, ki se razcepi pred PVC, nastane toliko ATP na prvi stopnji HBP.
Če se teh 8 ATP doda 30 molekulam ATP, ki nastanejo v 2. in 3. stopnji, bo skupni rezultat celotne HBP poti 38 ATP na molekulo glukoze, razdeljen na CO t2 in H2A. V teh 38 ATP je 65 odstotkov energije, ki bi se sprostila, ko se glukoza sežge v zraku. To dokazuje zelo visoko učinkovitost poti GBF.
Od 38 ATP jih je večina nastala na 2. in 3. stopnji. Vsaka od teh stopenj je absolutno nepopravljiva in zahteva obvezno udeležbo s kisikom, saj so oksidacijske faze teh faz povezane z mitohondrijsko oksidacijo (brez nje ni mogoče). Celotna pot HBP iz glukoze ali glikogena v CO2 in H2O pozivu: AEROBNA RAZGRADNJA ogljikovih hidratov.
Ključni encimi prve stopnje HBP poti: HEXOKINASE in fosforna beljakovinska kinaza.
Druga ključna povezava se nahaja na TsTK (3. stopnja GBF poti). Ključna povezava na 3. stopnji je potrebna, ker ACCoA, ki vstopa v TCA cikel, nastane ne samo iz ogljikovih hidratov, ampak tudi iz maščob in aminokislin. Zato je TCA končni "kotel" za sežiganje acetilnih ostankov iz ogljikovih hidratov, maščob in beljakovin. TsTK združuje vse metabolite, ki nastanejo pri razpadu ogljikovih hidratov, maščob in beljakovin.
Ključni encimi TCA: citratne sintetaze in izocitrat dehidrogenaze. Oba encima zavirata presežek ATP in presežek NADH.2. Izocitrat dehidrogenaza se aktivira s presežkom ADP. ATP te encime zavira na različne načine: izocitratna dehidrogenaza je ATP mnogo močnejša kot citratna sintaza. Zato se pri presežku ATP vmesni proizvodi kopičijo: citrat in izocitrat. Pod temi pogoji lahko citrat vstopi v citoplazmo v koncentracijskem gradientu.
2. in 3. stopnja poti HBP se pojavljata v mitohondrijih in 1. v citoplazmi.
Prva faza je ločena od 2. in 3. stopnje z mitohondrijsko membrano.
Zato lahko prva faza opravlja svoje posebne funkcije. Te funkcije
Razgradnja glikogena.
Razgradnja glikogena z nastankom glukoze se pojavi v obdobju med obroki, fizičnim delom in stresom.
Načini mobilizacije glikogena:
2. Amilolitična pot razgradnje glikogena poteka ob sodelovanju encima amilaze.
Fosforolitska pot - glavna pot razgradnje glikogena z nastajanjem glukoze:
V mišičnem tkivu ni encima glukoze-6-fosfataze, zato se glikogen v mišicah ne razgradi z
tvorbo glukoze in oksidira ali aerobno ali anaerobno s sproščanjem energije. Skozi
10-18 ur po obroku so zaloge glikogena v jetrih bistveno zmanjšane.
Regulacija ravni glukoze v krvi. Vloga centralnega živčnega sistema, mehanizem delovanja insulina, adrenalina, glukagona,
Rastni hormon, glukokortikoidi, tiroksin in njihov vpliv na presnovo ogljikovih hidratov.
Vodilna vloga pri uravnavanju presnove ogljikovih hidratov pripada centralnemu živčnemu sistemu. Zmanjšanje glukoze v krvi povzroči povečano izločanje adrenalina, glukagona, ki ga, ko vstopajo v ciljni organ za te hormone (jetra), prepoznajo receptorji membran jetrnih celic in aktivirajo encimsko membrano adenilat ciklazo, ki sproži mehanizem, ki vodi do razgradnje glikogena z nastajanjem glukoze.
Diagram mehanizma interakcije adrenalina in glukagona s celico:
Adrenalin - poveča raven glukoze z aktiviranjem encima fosforilaze (sistem adenilat ciklaze), ki vodi do razgradnje glikogena z nastajanjem glukoze, blokira encim glikogen sintazo, tj. sintezo glikogena.
Glukagon deluje kot adrenalin, vendar plus aktivira encime glukoneogeneze.
Glukokortikoidi - zvišujejo raven glukoze v krvi, kot induktorje sinteze encimov glukoneogeneze.
GH aktivira glukoneogenezo, tiroksin aktivira insulinazo, ki razgrajuje insulin, vpliva na absorpcijo glukoze v črevesju.
Glikogenozo (bolezen kopičenja glikogena) povzroča okvara encimov, ki sodelujejo pri razgradnji glikogena. Gyrkeova bolezen je na primer povezana s pomanjkanjem encima glukoza-6-fosfataze, s prekomernim kopičenjem glikogena v jetrih, hipoglikemijo in njenimi posledicami. Mac-Ardlina bolezen: vzrok je odsotnost fosforilaze v mišičnem tkivu. Hkrati je raven glukoze v krvi normalna, vendar se opazi slabost mišičnega tkiva in zmanjša sposobnost opravljanja fizičnega dela. Andersenova bolezen je povezana z okvaro razvejenega encima, ki vodi do kopičenja glikogena v jetrih z zelo dolgimi zunanjimi in redkimi točkami, zaradi česar zlatenica, ciroza jeter, odpoved jeter in smrt (nerazvejan glikogen uničuje hepatocite).
2.5 Koncentracija glukoze v krvi se ves dan vzdržuje pri konstantni ravni 3,5-6,0 mmol / l. Po jedi se raven glukoze v eni uri dvigne na 8 mmol / l, nato pa se povrne v normalno stanje. V telesu se zaradi obstoja nevrohumoralnih mehanizmov ohranja stalna raven glukoze v krvi. Glavni kazalec stanja presnove ogljikovih hidratov je vsebnost glukoze v krvi in urinu.
HIPERGLICEMIA je stanje, pri katerem so ravni glukoze nad normalno. Vzroki:
1. Fiziološka - prehranska, čustvena.
2. patološko - diabetes; steroidni diabetes (itensko-cushing) - hiperprodukcija glukokortikoidov skorje nadledvične žleze; hiperprodukcija adrenalina, glukagona, ščitničnega hormona tiroksina.
HIPOGLIKEMIJA - stanje, v katerem so ravni glukoze pod normalno vrednostjo. Vzroki:
1. Zmanjšana proizvodnja glukoze: bolezni jeter, endokrine bolezni (pomanjkanje rastnega hormona, kortizol), dedne presnovne motnje (pomanjkanje glikogen sintetaze, galaktosemija, intoleranca za fruktozo, jetrne oblike glikogenoze).
2. Povečana uporaba glukoze: zmanjšanje zalog maščobe (podhranjenost), oslabljeno oksidacijo maščobnih kislin, hiperplazija celic β. podzh žleze, preveliko odmerjanje insulina, Addisonova bolezen - hipoprodukti glukokortikoidov.
GLUCOSURIA - videz sladkorja v urinu. Če je raven glukoze v krvi 8–10 mmol / l, se razgradi
praga ledvic za glukozo in se pojavi v urinu. Vzroki:
- na osnovi stresnih pogojev
- akutnih nalezljivih bolezni
2.6. Diabetes mellitus, biokemične značilnosti patogeneze.
To je bolezen, ki je posledica absolutnega ali relativnega pomanjkanja insulina.
Insulin je edini hormon, ki znižuje glukozo v krvi. Mehanizem:
-povečuje prepustnost celičnih membran za glukozo v celicah maščobnega in mišičnega tkiva, pod njenim vplivom pa se transportne beljakovine GLUT-4 mešajo iz citoplazme v celično membrano, kjer se združujejo z glukozo in jo transportirajo znotraj celice;
-aktivira heksokinazo, fruktokinazo, piruvat kinazo (stimulira glikolizo);
-aktivira glikogen sintetazo (stimulira sintezo glikogena);
-aktivira pot pentoza-fosfat dehidrogenaze;
-po mehanizmu kronične regulacije je induktor sinteze heksokinaze in represor sinteze encimov glukoneogeneze (blokira glukoneogenezo);
-30% ogljikovih hidratov v lipide;
-stimulira TCA cikel z aktiviranjem encimske sintetaze, ki katalizira reakcijo interakcije acetil CoA s SchUK;
Diabetes mellitus (DM) je razvrščen glede na razlike v genetskih dejavnikih in kliničnem poteku v dveh glavnih oblikah: diabetes tipa I - insulin-odvisen (IDDM) in diabetes tipa II - neodvisen od insulina (NIDDM).
IDDM - bolezen, ki jo povzroči uničenje β-celic Langerhansovih otočkov trebušne slinavke zaradi avtoimunskih reakcij, virusnih okužb (virus črnih koz, rdečk, ošpic, mumpsa, adenovirusa). Pri sladkorni bolezni se zmanjša razmerje med insulinom in glukagonom. Hkrati je oslabljena stimulacija procesov odlaganja glikogena in maščob, intenzivnejša mobilizacija energetskih nosilcev. Tudi po obroku jetra, mišice in maščobe delujejo v postapsorpcijskem stanju.
Hiperglikemija - povečanje konc. glukoze v krvi.
Povzroča ga zmanjšanje stopnje uporabe glukoze v tkivih zaradi pomanjkanja insulina ali zmanjšanje biološkega učinka insulina v ciljnih tkivih. Pri pomanjkanju insulina se zmanjša število proteinov za prenos glukoze (GLUT-4) na membranah celic, ki so odvisne od insulina (mišično maščobno tkivo). V mišicah in jetrih glukoza ni deponirana kot glikogen. V maščobnem tkivu se zmanjša hitrost sinteze in odlaganje maščobe. Glukoneogeneza se aktivira iz aminokislin, glicerola in laktata.
Glukozurija - izločanje glukoze v urinu.
Običajno proksimalni tubuli ledvic absorbirajo vso glukozo, če njena raven ne presega 8,9 mmol / l. Povečanje koncentracije glukoze v krvi presega koncentracijo ledvičnega praga, zaradi česar se pojavi v urinu.
Ketonemija - povečana koncentracija ketonskih teles v krvi.
Maščobe se ne odlagajo, vendar se njihov katabolizem pospešuje. Poveča se koncentracija neesterificiranih maščobnih kislin, ki zajame jetra in jih oksidira v acetil CoA. Acetil-CoA se pretvori v β-hidroksibutirno in acetoocetno kislino. Dekarboksilacija acetoacetata v aceton se pojavi v tkivih, zato njegov vonj prihaja od bolnikov. Povečanje koncentracije ketonskih teles v krvi (nad 20 mg / l) vodi do ketonurije. Kopičenje ketonskih teles zmanjšuje pufrsko zmogljivost reza in povzroča acidozo.
Pomanjkanje insulina vodi v zmanjšanje stopnje sinteze beljakovin in povečuje njihovo razgradnjo. To povzroča povečanje koncentracije aminokislin v krvi, ki so deaminirane v jetrih. Nastali amoniak vstopi v ornitinski cikel, kar vodi do povečanja koncentracije sečnine v krvi in urina - azotemija.
Polyuria - povečano uriniranje (3-4 l na dan in več), ker glukoza poveča osmotski tlak.
Polydipsia - stalna žeja, suha usta zaradi izgube vode.
Polifagija - doživlja lakoto, pogosto jedo, vendar izgublja težo, ker Glukoza ni vir energije - »lakota ob obilju«.
NIDDM - se pojavi zaradi relativnega pomanjkanja insulina zaradi:
- motnje izločanja insulina
- oslabljeno pretvorbo proinzulina v insulin
- poveča katabolizem insulina
-insulinske receptorske napake, poškodbe intracelularnih insulinskih signalnih mediatorjev.
Vpliva na ljudi, starejše od 40 let, za katere je značilna visoka pogostost družinskih oblik. Glavni vzrok za pozne zaplete sladkorne bolezni je hiperglikemija, ki povzroča poškodbe krvnih žil in disfunkcijo različnih tkiv in organov. Eden od glavnih mehanizmov poškodb tkiva pri sladkorni bolezni je glikozilacija beljakovin, ki vodi v spremembo njihove konformacije in funkcij. Makroangiopatije se kažejo v porazu velikih in srednjih žil srca, možganov, spodnjih okončin (gangrena). Mikroangiopatija je posledica poškodb kapilar in malih žil ter se kaže v obliki nefro, nevro in retinopatije. Pri pojavu mikroangiopatije igra določeno vlogo glikozilacija beljakovin, ki vodi do pojava nefropatije (okvarjene funkcije ledvic) in retinopatije (do izgube vida).
Kolagen je osnova kapilarnih membran. Povečana vsebnost glikoziliranega kolagena vodi do zmanjšanja njene elastičnosti, topnosti, prezgodnjega staranja, razvoja kontraktur. Takšne spremembe v ledvicah povzročijo opustitev glomerulov in kronično odpoved ledvic.
Glikozilirani lipoproteini, ki se kopičijo v žilni steni, vodijo do razvoja hiperholesterolemije in lipidne infiltracije. Služijo kot osnova za aterom, pride do kršitve žilnega tona, kar vodi do ateroskleroze.
2.5 Preskus tolerance na glukozo.
Po zaužitju lahko koncentracija glukoze doseže 300-500 mg / dL in ostaja visoka v obdobju po adsorpciji, t.j. toleranca glukoze se zmanjša in opazimo v primerih latentne oblike sladkorne bolezni. V teh primerih ljudje nimajo kliničnih simptomov, značilnih za sladkorno bolezen, in koncentracija glukoze na tešče je normalna.
Za ugotavljanje skrite oblike diabetesa se izvaja peroralni test tolerance na glukozo. Za to določite raven glukoze v krvi na tešče. Potem bolnik prejme glukozo obremenitev s hitrostjo 1 g na kg teže, nato pa vsakih 30 minut za 3 ure določimo raven glukoze v krvi. Rezultati so predstavljeni kot krivulja.
3. Laboratorijsko in praktično delo: t
3.1. Določanje glukoze v krvi z uporabo ultra glukometra One Touch.
V študentu določite glukozo na tešče. Opravite analizo. S prstom potegnite kapljico krvi na testno območje na zgornjem delu testnega traku in ga držite v tem položaju, dokler kapilara ni popolnoma napolnjena. Poročilo se pojavi na zaslonu za 5 sekund, po katerem se prikaže vrednost ravni glukoze v mmol / l. Ko odstranite testni listič, slika na zaslonu naprave ugasne in je pripravljena za naslednjo analizo.
Napredek pri delu: Roke si umijte s toplo vodo in milom ter temeljito posušite. S prstom ravnajte z bombažno palčko, navlaženo z etanolom, in jo posušite. Sterilni rahljalnik prelukne kožo prsta in iz nje iztisnete kapljico krvi, ki jo vnesete v kapilaru testnega traku. Nato mesto vboda obdelajte z bombažno palčko, navlaženo z etanolom.
2. Daj pijačo sladkega čaja.
3. Določite vsebnost glukoze po 30 minutah od trenutka, ko ste vzeli obremenitev.
4. Določite vsebnost glukoze po 2,5 urah od trenutka prevzema.
Razgradnja glikogena
Vsebina
Jetra so glavni vir zalog glikogena. Pri tešče se izloča glukagon, ki stimulira razgradnjo glikogena v jetrih na glukozo. Glukoza vstopi v krvni obtok in se s krvnim obtokom prenese v možgane, kjer deluje kot vir energije za ta organ. Z razgradnjo glikogena v jetrih je pretvorba glukoze-6-fosfata v glukozo katalizirana z glukozo-6-fosfatazo
Razgradnja glikogena je normalna
Glikogen je shranjen v mišicah in jetrih. Med postom se porabi glikogen v jetrih, med povečano telesno aktivnostjo pa se porabi glikogen v mišicah.
Glikogenoza Uredi
Ko glikogenoza opazili kršitve skladiščenja glikogena; 4 od 12 tipov glikogenet je prikazano na sl. 26.3–26.6.
Mišice uporabljajo shranjeni glikogen izključno za lastne potrebe kot vir energije. Z intenzivnimi obremenitvami v anaerobnih pogojih, na primer z delovanjem adrenalina (reakcija "rešite sebe ali se borite"). Posebno intenzivna anaerobna glikoliza se pojavi v belih mišicah. V mišicah ni glukoze-6-fosfataze.
Glikogenoza tipa I (Girkejeva bolezen). Podedoval z avtosomno recesivnim tipom. Bolezen je posledica pomanjkanja glukoze-6-fosfataze v jetrih. Zaradi tega jetra ne morejo uravnavati ravni glukoze v krvi, pri novorojenčkih pa se razvije huda hipoglikemija. Presežni glikogen se shranjuje v jetrih in ledvicah. Zaradi kopičenja glukoza-6-fosfata, hiperlaktatemije, hiperlipidemije, se razvijejo hiperurikemija in protin.
Glikogenoza tipa II (Pompejeva bolezen). Glikogenoza tipa II se deduje avtosomno recesivno. Vzrok bolezni je kisla pomanjkljivost a- (1-> 4) glukozidaze, encima lizosoma. Zaradi kopičenja glikogena se po 2–3 mesecih po rojstvu razvije kardiometalija. Poleg tega vpliva na jetra in mišice, kar vodi do splošne šibkosti mišic. Predvideva se, da bo pri zdravljenju glikogenoze tipa II učinkovita encimska nadomestna terapija.
Glikogenoza tipa III (Cory disease) je posledica pomanjkanja encima, v katerem se jetra in drugi organi kopičijo v nenormalni obliki glikogena - ostanka dekstrina. To je razvejana molekula, v kateri namesto polnih vej v krajih a- (1-6 vezi leži krajša veja. Za bolezen so značilni hipoglikemija in hepatomegalija).
Glikogenoza tipa V (Mac-Ardlova bolezen) se deduje avtosomno recesivno. Povzroča ga pomanjkanje mišične fosforilaze (myophosphorylase). Pri glikogenozi tipa V mišice ne morejo razgraditi mišičnega glikogena za energijo. Med fizičnim naporom ti bolniki trpijo zaradi hitre utrujenosti in mišičnih krčev, opazimo mioglobinurijo
Sl. 26.6. Glikogenoza tipa I (Girkejeva bolezen).
Raztapljanje glikogena (glikogenoliza)
Za normalno presnovo telesa je običajno dovolj glukoze v krmi prehrane živali. V nasprotnem primeru se lahko mobilizirajo rezerve glikogena v jetrih in mišičnem tkivu.
Razgradnja glikogena temelji na zaporedni odstranitvi glukoznih ostankov v obliki glukoze-1-fosfata. Prva reakcija razgradnje glikogena katalizira encim glikogen fosforilaza. Fosfat je v njem vključen, zato ga imenujemo fosforoliza. Reakcija povzroči razgradnjo glikozidne vezi a-1,4 glikogena, da nastane glukoza-1-fosfat:
V naslednji reakciji nastane izomerizacija glukoza-1-fosfata pod vplivom encima fosflukomutaze z nastajanjem glukoze-6-fosfata:
V jetrih (vendar ne v mišicah) se glukoza-6-fosfat, ki nastane med razgradnjo glikogena, hidrolizira z glukozo-6-fosfatom z sproščanjem proste glukoze:
Celotno ravnotežje ločevanja enega ostanka glukoze od molekule glikogena v jetrih z glikogenolizo lahko predstavimo z naslednjo enačbo:
Treba je opozoriti, da se energija v obliki ATP v procesu glikogenolize ne uporablja in se ne oblikuje. V perifernih tkivih se glukoza-6-fosfat, pridobljen med glikolizo, razgradi v mlečno kislino v belem mišičnem tkivu in se popolnoma oksidira v C02 in H20 v rdečih mišicah.
Jetra imajo ogromno sposobnost shranjevanja glikogena. V človeških jetrih lahko vsebnost glikogena doseže 10% mokre mase žleze. Raven glikogena v mišicah je precej manj - 1-2% njihove skupne mase, vendar je količino glikogena bistveno večja v mišičnem tkivu živali, glede na razmerje mišične mase in mase jeter.
Glikogen mišic in jeter opravlja različne vloge. Mišični glikogen služi kot rezerva za sintezo ATP za to tkivo, medtem ko je funkcija glikogena v jetrih shranjevanje glukoze za vzdrževanje koncentracije proste glukoze v krvi. Vsebnost glikogena v jetrih se zelo razlikuje glede na raven ogljikovih hidratov v prehrani živali.
Procesi glikogeneze in glikogenolize v jetrih delujejo kot "pufra" ravni glukoze v krvi. Vendar pa je ta funkcija teh procesov neznatna glede na mišično tkivo. Mehansko delo je predpogoj za mobilizacijo mišičnega glikogena za pridobitev dodatnih količin ATP. Stopnja uporabe glikogena je odvisna od vrste (bele ali rdeče) mišičnih vlaken. Rdeča mišična vlakna imajo bogato mrežo krvnih žil, vsebujejo velike količine mioglobina in mitohondrijev. V teh celicah se glikogen pretvori v piruvično kislino, ki se v prisotnosti kisika lahko oksidira v C02 in H20
Procesi glikogenolize in glikogeneze so povezani s potrebo telesa po glukozi - viru ATP. Ureditev teh procesov je težavna. Vključuje alosterične encime glikogen sintazo in glikogen fosforilazo. Njihovo delovanje izvajajo hormoni - prvi zunajcelični prenašalci (glukagon in adrenalin) in ciklični AMP (cAMP), sekundarni znotrajcelični sel.
Glukagon zagotavlja glikogenolizo v jetrih zaradi aktivacije glikogen fosforilaze. Glukagon povzroči tudi inhibicijo aktivnosti glikogen sintaze. Zato glukagon v jetrih zagotavlja razgradnjo glikogena za normalizacijo ravni glukoze v krvi. Adrenalin, ki aktivira glikogen fosforilazo, spodbuja izločanje proste glukoze iz jeter v krvni obtok za potrebe vseh perifernih organov v telesu.
Razgradnja mišičnega glikogena
Znano je, da ima fosforoliza ključno vlogo pri mobilizaciji polisaharidov. (V tkivih ljudi in živali so sovjetski biokemiki E. L. Rosenfeld in I. A. Popova odkrili tudi encim γ-amilazo, ki katalizira cepitev glukoznih ostankov iz molekule glikogena z vezmi α-1,4. Fosforilaze spreminjajo polisaharide (zlasti glikogen) iz oblike shranjevanja v metabolno aktivno obliko; v prisotnosti fosforilaze se glikogen razgradi, da nastane glukoza fosfatni ester (glukoza-1-fosfat), ne da bi ga najprej razdelil v večje fragmente polisaharidne molekule.
Reakcija, katalizirana s fosforilazo, v splošni obliki izgleda takole:
V tej reakciji (C6H10O5)n Izraz "glikogen polisaharidna veriga" pomeni a (C6H10O5)n-1 v isti verigi, vendar skrajšana z enim glukoznim ostankom.
Na sl. 82 prikazuje potek razgradnje glikogena v glukozo-1-fosfat in udeležbo cAMP v tem procesu. Encim fosforilaza obstaja v dveh oblikah, od katerih je ena (fosforilaza "a") aktivna, druga (fosforilaza "c") je običajno neaktivna. Obe obliki se lahko ločita na podenote. Fosforilaza "b" je sestavljena iz dveh podenot in fosforilaze "a" - štirih. Transformacijo fosforilaze "v" v fosforilazi "a" izvedemo z beljakovinsko fosforilacijo po enačbi:
2 mol. fosforilaza "v" + 4 ATP ->
1 mol. fosforilaza "a" + 4 ADP
To reakcijo katalizira encim, imenovan kinaza fosforilaze. Ugotovljeno je bilo, da lahko ta kinaza obstaja v aktivnih in neaktivnih oblikah, pri čemer postane inaktivna kinaza fosforilaze aktivna pod vplivom encimske proteinske kinaze (kinaze fosforilaze). Aktivna oblika slednje se oblikuje s sodelovanjem cAMP-a. Kot smo že omenili, cAMP nato nastane iz ATP z delovanjem encima adenilat ciklaze. Ta reakcija se spodbuja zlasti z adrenalinom in glukagonom. Povečanje vsebnosti adrenalina vodi po tej kompleksni verigi reakcij na pretvorbo fosforilaze »v« v fosforilazo »a« in posledično v sproščanje glukoze v obliki glukoze-1-fosfata iz polisaharida za shranjevanje glikogena. Povratno transformacijo fosforilaze "a" v fosforilazo "v" katalizira encim fosfataza (ta reakcija je skoraj ireverzibilna).
Treba je opozoriti, da fosforilaza "a" cepi ostanke glukoze, začenši s perifernega konca zunanjih vej molekul glikogena, in ko se približa povezavam α (1 -> 6), se njegovo delovanje ustavi. Z drugimi besedami, fosforoliza se nadaljuje le do vej glikogenske molekule. Encim amilo-1,6-glukozidaza je sposoben razcepiti (1-> 6) povezavo na točki odcepa, potem pa fosforilaza "a" spet ima možnost, da deluje, dokler ne doseže naslednje točke podružnice itd.
Glukoza-1-fosfat, ki nastane kot posledica fosforolize, se fosfoglukomutaza nadalje pretvori v glukozo-6-fosfat:
Za nadaljevanje te reakcije je potrebna fosforilirana oblika fosfoglukomutaze, to je njena aktivna oblika, ki se tvori v prisotnosti glukoze-1,6-difosfata. Zato ima glukoza-1,6-difosfat v fosfoglukomutazni reakciji vlogo koencima. (Glukoza-1,6-difosfat je produkt naslednje reakcije: glukoza-1-fosfat + ATP glukoza-1,6-difosfat + ADP).
Nastajanje proste glukoze iz glukoze-6-fosfata v jetrih se pojavi pod vplivom glukoze-6-fosfataze. (Za razliko od jeter v mišičnem tkivu ni glukoze-6-fosfataze) Ta encim katalizira hidrolitično cepitev fosfata:
Na sl. 83 prikazuje poti za razgradnjo in sintezo glikogena.
Štejemo lahko, da je ohranjanje konstantnosti koncentracije sladkorja v krvi predvsem posledica sočasnega pretoka dveh procesov: vstopa glukoze v kri iz jeter in njene porabe iz krvi v tkivih, kjer se uporablja predvsem kot energetski material.
V tkivih (vključno z jetri) obstajata dve glavni poti razgradnje glukoze: anaerobna pot, ki poteka v odsotnosti kisika, in aerobna pot, ki zahteva kisik.
Razgradnja glikogena
Pot razgradnje glikogena v prosti glukozi se razlikuje od njene sinteze. Vključuje številne druge encime. Glikogenska fosforilaza katalizira prvo katabolno reakcijo glikogena - razgradnjo alfa-1,4-glikozidne vezi med glukoznimi ostanki na koncih verig s fosforolizacijo, to je interakcijo z anorganskim fosfatom. Zadnji ostanki glukoze se odcepijo v obliki glukoza-1-fosfata. Tako se metoda razbijanja alfa-1,4-glikozidnih vezi glikogena v tkivih razlikuje od njihove hidrolitične rupture pod vplivom amilaze v gastrointestinalnem traktu. Reakcijo fosforilaze ponovimo, dokler 4 glukozni ostanki ne ostanejo do točke podružnice. Nato encim alfa (1®6) -glukozidaza prenese triglicerijev encim na konec sosednje verige, četrti glukozni ostanek, ki ga veže alfa-1,6-glikozidna vez, se razgradi na hidrolizni način kot prosta glukoza. Nato, glikogen fosforilaza katalizira cepitev glukoznih ostankov na novo točko podružnice.
Glukoza-1-fosfatne molekule se pretvorijo v glukozo-6-fosfat pod vplivom fosfoglukomutaze, ki katalizira isto reakcijo v nasprotni smeri med biosintezo glikogena. Prehod glukoze-6-fosfata v prosto glukozo se ne more izvesti s heksokinazno reakcijo, ker je nepovratna. V jetrih in ledvicah je encim glukoza-6-fosfataza, ki katalizira reakcijo hidrolize glukoze-6-fosfata v glukozo. Prosta glukoza gre v kri in vstopa v druge organe. V mišicah, možganih in drugih tkivih ni glukoze-6-fosfataze. Glikogen jeter služi kot vir glukoze za celoten organizem, glikogen mišic in možganov pa se razgradi v glukozo-6-fosfat, ki se uporablja v teh tkivih.
Razgradnja glikogena v mlečno kislino (glikogenoliza) t
Glukoza, ki prihaja iz krvi, in ostanki glukoze odloženega glikogena služijo kot substrat za glikolizo mišic. Zaradi zaporednega delovanja glikogen fosforilaze in fosfoglukomutaze se glukozni ostanki glikogena pretvorijo v glukozo-6-fosfat, ki je nato vključen v proces glikolize:
V smislu glikogenolize se ATP porabi samo enkrat za tvorbo fruktoze-1,6-difosfata. Če upoštevamo stroške ATP za biosintezo glikogena (dve ATP molekuli za vključitev enega glukoznega ostanka), je neto donos le 1 molekula ATP na 1 glukozni ostanek. Poraba ATP za sintezo glikogena v mišicah poteka v mirovanju, ko je odlaganje glikogena zadostno zagotovljeno s kisikom in energijo. Med intenzivno vadbo anaerobna razgradnja glikogena v mlečno kislino povzroči večji donos ATP kot razgradnja glukoze.