Poznato je da fosforolitički raspad igra ključnu ulogu u mobilizaciji polisaharida.
Sl. 10.1. Hormonska regulacija fosforolitskog cijepanja glukoze iz glikogena.
Fosforilaze pretvaraju polisaharide (posebno glikogen) iz oblika za skladištenje u metabolički aktivni oblik; u prisutnosti fosfo-rilaze, glikogen se raspada da bi se formirao glukoza fosfat (glukoza-1-fosfat) bez njegovog prvog razbijanja na veće fragmente polisaharidne molekule. Općenito govoreći, ova reakcija može se predstaviti na sljedeći način:
gdje (C6H10oh5)n "Glicogen" znači lanac polikarbonata glikogena i (C6H10oh5)n-1,- isti lanac, ali skraćen s jednim ostatkom glukoze.
Na sl. Slika 10.1 opisuje proces razgradnje glikogena u glukozu-1-fosfat i sudjelovanje cAMP u ovom procesu. Enzim fosforilaza postoji u dva oblika, od kojih je jedan (fosforilaza a) aktivan, dok je drugi (fosforilaza b) obično neaktivan. Oba oblika mogu se disocirati na podjedinice. Fosforilaza b se sastoji od dvije podjedinice, a fosforilaza a - četiri. Pretvorba fosforilaze b u fosforilazu a provodi se fosforilacijom proteina:
2 fosforilaza b + 4 ATP -> fosforilaza + 4 ADP.
Ova reakcija katalizirana je enzimom koji se zove fosforilaza kinaza b. Utvrđeno je da ova kinaza može postojati i u aktivnim i u neaktivnim oblicima. Kinaza neaktivne fosforilaze transformira se u aktivni protein pod utjecajem enzimske protein kinaze (kinaze kinaze fosforilaze), a ne samo protein kinaze, nego protein kinaze ovisne o cAMP.
Aktivni oblik potonjeg formira se uz sudjelovanje cAMP-a, koji se zatim formira iz ATP-a pod djelovanjem enzima adenilat ciklaze, posebno stimuliranog adrenalinom i glukagonom. Povećanje sadržaja adrenalina u krvi u ovom složenom lancu reakcija dovodi do konverzije fosforilaze b u fosforilazu i, posljedično, do oslobađanja glukoze u obliku glukoze 1-fosfata iz rezervnog glicogen polisaharida. Obrnuta konverzija fosforilaze a u fosforilazu b katalizirana je enzim fosfatazom (ova reakcija je gotovo nepovratna).
Glukoza-1-fosfat nastao kao rezultat fosforolitske razgradnje glikogena pretvara se glukoza-6-fosfatom pod djelovanjem fosfoglukomutaze. Da bi se provela ova reakcija, potreban je fosforilirani oblik fosfoglukomutaze, tj. njegov aktivni oblik, koji se formira, kao što je navedeno, u prisutnosti glukoza-1,6-bisfosfata.
Nastajanje slobodne glukoze iz glukoze-6-fosfata u jetri odvija se pod utjecajem glukoza-6-fosfataze. Ovaj enzim katalizira cijepanje hidrolitičkog fosfata:
Debele strijele označavaju put propadanja, tanak - put sinteze. Brojevi označavaju enzime: 1-fosforilaze; 2-fos-glukomutaza; 3 - glukoza-6-fosfataza; 4 - heksokinaza (glukokinaza); 5-gluko-zo-1-fosfat-uridil-transferaza; 6 - gliko-sintaza.
Imajte na umu da fosforilirana glukoza, za razliku od glukoze koja nije ocijenjena, ne može lako difundirati iz stanica. Jetra sadrži hidrolitički enzim glukoza-6-fosfatazu, koji omogućuje brzo oslobađanje glukoze iz ovog organa. U mišićnom tkivu, glukoza-6-fosfataza je praktički odsutna.
Na sl. 10.2 odražavaju ideje o načinima raspada i sinteze glikogena u jetri.
Može se smatrati da je održavanje postojanosti koncentracije glukoze u krvi rezultat istovremenog protoka dvaju procesa: ulaska glukoze u krv iz jetre i njezine konzumacije iz krvi tkivima, gdje se ona primarno koristi kao energetski materijal.
U tkivima (uključujući jetru) razgradnja glukoze se odvija na dva glavna načina: anaerobnim (u odsutnosti kisika) i aerobnim, za čiju provedbu je potreban kisik.
Glikogenoliza (razgradnja glikogena)
Glikogenoliza se može provesti bilo hidrolizom (pod djelovanjem enzima amilaze) ili fosforolizom.
Fosforoliza je glavni put razgradnje glikogena, a katalizira ga enzim glikogen fosforilaza, koji pripada klasi transferaza. Fosforilaze pretvaraju polisaharide iz oblika skladištenja u metabolički aktivne. Glikogen fosforilaza odvaja ostatke glukoze od lanca poliglikozida glikogena i prenosi ih na molekulu fosforne kiseline da nastane glukoza-1-fosfat:
Glukoza 1-fosfat se brzo izomerizira, pretvarajući se u glukoza-6-fosfat pod djelovanjem fosfoglukomutaze:
U ovoj fazi, razgradnja glikogena u mišićnom tkivu.
U jetri glukoza-6-fosfat tvori slobodnu glukozu pod utjecajem glukoze-6-fosfataze. Ovaj enzim katalizira cijepanje hidrolitičkog fosfata:
Fosforilirana glukoza, za razliku od slobodne, ne može lako difundirati iz stanica. Stoga, funkcija glikogena u mišićima je da je lako dostupan izvor glukoze za sam mišić. Jetra sadrži hidrolitički enzim glukoza-6-fosfatazu, koji osigurava mogućnost brzog oslobađanja glukoze iz ovog organa u krv i korištenje drugih tkiva (uključujući mišiće). Glikogen jetre koristi se za održavanje relativne konstantnosti koncentracije glukoze u krvi.
Sinteza i otapanje glikogena.
Glikogen je glavni rezervni polisaharid u životinjskim i ljudskim stanicama, budući da je slabo topljiv u vodi i ne utječe na osmotski tlak u stanici, stoga se glikogen taloži u stanici, a ne slobodna glukoza.
Razgranata struktura glikogena stvara veliki broj terminalnih monomera. To pridonosi radu enzima koji cijepaju ili pridaju monomere tijekom razgradnje ili sinteze glikogena, budući da ti enzimi mogu istovremeno raditi na nekoliko grana molekule glikogena.
Glikogen se uglavnom taloži u jetri i skeletnim mišićima. Glikogen se pohranjuje u citosolu stanica u obliku granula. Neki enzimi uključeni u metabolizam glikogena također su povezani s granulama, što olakšava njihovu interakciju s supstratom. Sinteza i razgradnja glikogena odvijaju se u različitim metaboličkim putovima (slika 4).
Glikogen se sintetizira tijekom probavnog razdoblja (1-2 sata nakon uzimanja ugljikohidratnih namirnica). Sinteza glikogena zahtijeva energiju. Kada uključite jedan monomer
pojavljuju se reakcije lanca polisaharida, povezane s potrošnjom ATP i UTP (reakcije 1 i 3).
Nakon stvaranja glukoza-6-fosfata (reakcija heksokinaze) dolazi do intramolekularnog prijenosa ostatka fosforne kiseline sa 6. mjesta na 1. mjesto. To tvori glukoza-1-fosfat:
Nakon izomerizacije glukoza-6-fosfata u glukozu-1-fosfat nastavlja se dodatna aktivacija fragmenta glukoze. U ovom slučaju, konzumira se 1 molekula UTP, što je ekvivalentno potrošnji 1. molekule ATP-a. Kao rezultat, formira se aktivirani oblik - UDP-glukoza (Sl. 4).
Zatim, s UDP-om, ostatak glukoze se prenosi na molekulu glikogena. Produženje lanca glikogena katalizira enzim glikogen sintetaza. Dakle, lanac glikogena postaje duži fragment glukoze. Glikogen je, za razliku od biljnog škroba, razgranatiji. Za formiranje grana postoji poseban enzim, koji se zove "glikogen-razgranati enzim".
Molekula glikogena se ne sintetizira iz "nule", ali se postupno postiže produljenje već postojećeg fragmenta lanca: "sjeme" ili početnica. A s razgradnjom glikogena ne dolazi do potpunog uništenja njegovih molekula.
Kako bi inkorporirala jedan ostatak glukoze u molekulu glikogena, stanica troši 2 ATP molekule. S razgradnjom glikogena, taj se ATP ne regenerira, već se oslobađa samo F.n (anorganski fosfat).
Ključni enzim za sintezu glikogena je glikogen sintaza. To je "sekundarna kontrolna točka" (Slika 5).
Regulacija glikogenske sintaze: aktivira se viškom glukoza-6-fosfata. Stoga, ako se glukoza-6-fosfat koristi polagano na druge načine, povećanje njegove koncentracije dovodi do povećanja brzine sinteze glikogena. Reakcija katalizirana glikogen sintazom je nepovratna.
Mobilizacija glikogena javlja se uglavnom između obroka i ubrzava se tijekom fizičkog rada. Taj se proces odvija sekvencijalnim uklanjanjem glukoznih ostataka u obliku glukoza-1-fosfata korištenjem glikogen fosforilaze (slika 4). Ovaj enzim ne cijepa a1,6-glikozidne veze na mjestima grana, stoga su potrebna još 2 enzima, nakon čega se ostatak glukoze na točki grananja oslobađa u obliku slobodne glukoze (reakcije 2, 3). Glikogen se raspada na glukozu-6-fosfat bez troškova ATP-a.
Regulacija glikogen fosforilaze: inhibira se viškom ATP, aktivira se suviškom ADP.
Razgradnja glikogena u jetri i mišićima ima jednu razlikovnu reakciju zbog prisutnosti enzima fosfataze glukoza-6-fosfata u jetri (Tablica 1).
Tablica 1.
Prisutnost glukoze-6-fosfataze u jetri određuje glavnu funkciju glikogena u jetri - oslobađanje glukoze u krv između obroka i njezino korištenje od strane drugih organa. Dakle, mobilizacija glikogena u jetri osigurava sadržaj glukoze u krvi na konstantnoj razini. Ova okolnost je preduvjet za rad drugih organa, a osobito mozga. Nakon 10-18 sati nakon obroka, zalihe glikogena u jetri su značajno iscrpljene, a post 24 sata dovodi do potpunog nestanka. Glukoza-6-fosfataza se također nalazi u bubrezima i stanicama crijeva.
Funkcija glikogena u mišićima je oslobađanje glukoza-6-fosfata, koji se koristi u samom mišiću za oksidaciju i energiju,
Prebacivanje procesa sinteze i mobilizacije glikogena u jetru događa se kada stanje probave u post-adsorpcijskom razdoblju ili stanje mirovanja na način rada mišića. Inzulin, glukagon i adrenalin su uključeni u promjenu tih metaboličkih putova u jetri, a inzulin i adrenalin su uključeni u mišiće.
Učinak ovih hormona na sintezu i razgradnju glikogena provodi se mijenjanjem aktivnosti dva ključna enzima - glikogen sintaze i glikogen fosforilaze - u suprotnom smjeru, pomoću fosforilacije i defosforilacije.
Primarni signal za sintezu inzulina i glukagona je promjena koncentracije glukoze u krvi. Inzulin i glukagon su stalno prisutni u krvi, ali kada se promijene iz apsorpcijskog stanja u stanje nakon apsorpcije, njihova relativna koncentracija, indeks inzulin-glukagon se mijenja. Prema tome, glavni faktor prebacivanja u jetri je indeks inzulin-glukagon.
U post-adsorpcijskom razdoblju indeks inzulina-glukagona se smanjuje, a utjecaj glukagona koji stimulira razgradnju glikogena u jetri je odlučujući faktor. Mehanizam djelovanja glukagona uključuje kaskadu reakcija koje dovode do aktivacije glikogen fosforilaze.
U razdoblju probave prevladava učinak inzulina, budući da se u ovom slučaju indeks inzulina i glukagona povećava. Pod utjecajem inzulina nastaje:
a) stimulaciju transporta glukoze u mišićne stanice;
b) mijenjanje aktivnosti enzima fosforilacijom i defosforilacijom. Na primjer, inzulin aktivira fosfodiesterazu i smanjuje koncentraciju cAMP u stanici. Osim toga, inzulin aktivira fosfatazu glikogen sintaze, koja se defosforilira i postaje aktivna;
c) promjena količine određenih enzima indukcijom i potiskivanjem njihove sinteze. Na primjer, inzulin potiče sintezu glukokinaze, čime se ubrzava fosforilacija glukoze u jetri.
Adrenalin ima sličan mehanizam djelovanja na stanice jetre s glukagonom, no moguće je uključiti još jedan sustav prijenosa efektorskog signala u stanicu jetre. Vrsta receptora s kojima interakcija adrenalina određuje koji će sustav biti korišten. Stoga, interakcija adrenalina s b-receptorima stanica jetre aktivira sustav adenilat ciklaze. Interakcija adrenalina s receptorom uključuje mehanizam inozitol fosfata transmembranskog prijenosa hormonskog signala. Rezultat djelovanja oba sustava je fosforilacija ključnih enzima i prebacivanje sinteze glikogena u razgradnju (slika 6, 7).
Adrenalinska aktivacija mišićne glikogen fosforilaze događa se drugačije, jer se razgradnja glikogena u skeletnim mišićima stimulira mišićnim kontrakcijama. Kinaza fosforilaze (Ca 2+ ovisna) aktivira se tijekom mišićnog rada pod utjecajem živčanih impulsa, jer se koncentracija kalcijevih iona u sarkoplazmi u ovom slučaju povećava. Ovo je još jedan mehanizam za ubrzavanje razgradnje glikogena u mišiću. Učinak adrenalina u mišićima također rezultira aktivacijom cAMP-ovisnih proteinskih kinaza i aktivacijom fosforilaze fosforilacijom (slika 8).
Kada se signal prenosi iz hormona kroz unutarstanične medijatore, dolazi do njegovog znatnog pojačanja, stoga aktivacija glikogen fosforilaze uz sudjelovanje bilo kojeg sustava prijenosa signala u stanicu omogućuje brzo formiranje velike količine glukoze iz glikogena. U mišićima je to od velike važnosti za obavljanje intenzivnog rada pod stresom, primjerice, pri bijegu od opasnosti.
S umjerenim opterećenjem u mišićima djeluje još jedan mehanizam regulacije aktivnosti glikogen fosforilaze - alosterična regulacija produktima raspada ATP (AMP).
Kada prelazite iz stanja nakon apsorpcije u stanje apsorpcije ili na kraju mišićnog rada, izlučivanje hormona se zaustavlja i cijeli sustav se vraća u svoje izvorno neaktivno stanje. Adenilat ciklaza i fosfolipaza C su inaktivirane. cAMP je uništen fosfodiesterazom, što uzrokuje prijenos svih unutarstaničnih enzima kaskade u neaktivni oblik.
Značaj regulacije brzine sinteze i razgradnje glikogena u jetri je osigurati stalnost koncentracije glukoze u krvi. Regulacija metabolizma glikogena u mišićima osigurava energetski materijal s intenzivnim radom mišića i potrošnjom energije u mirovanju.
Razgradnja mišićnog glikogena
Fosforilaza je ključni (tj. Ograničavajući i regulatorni) enzim za razgradnju glikogena.
Regulacija glikogen fosforilaze: inhibira se viškom ATP, aktivira se suviškom ADP.
G b f - p u t b. (hekso-bisfosfatni put razgradnje ugljikohidrata)
BIOLOŠKO ZNAČENJE HBF-PATH.
1. To je glavni način razgradnje ugljikohidrata do konačnih proizvoda. U mnogim stanicama, to je jedini način. Tako se 70-75% glukoze koja dolazi u stanicu raspada.
2. Samo HBP-put daje energiju stanice u obliku ATP-a. To je glavni izvor energije u ćeliji.
3. Ovo je najduži put razgradnje ugljikohidrata.
GBF put podijeljen u 3 stupnja.
Prva faza se odvija u citoplazmi, daje 8 ATP molekula tijekom razgradnje 1 molekule glukoze ili 9ATP tijekom razgradnje jednog glukoznog fragmenta glikogena. Završava s formiranjem 2 molekule piruvata (PVK).
2. i 3. stupanj - (isključivo aerobni!) U mitohondrijima uz obvezno sudjelovanje kisika, daje 30 ATP po molekuli glukoze.
Faza 2 GBF puta naziva se "oksidacijska dekarboksilacija piruvata" i katalizirana je kompleksom piruvat dehidrogenaze (vidi predavanja "Biološka oksidacija" - prošireni lanac mitohondrijske oksidacije). U drugoj fazi, dva molekula vodika oduzimaju dva atoma vodika, a piruvat se pretvara u acetil-koenzim A (AcCoA), CO se odvaja istovremeno.2. Dva atoma vodika prelaze u NAD, a zatim se duž lanca mitohondrijske oksidacije prenose u O2 u obliku H2O i 3 molekule ATP. Stoga, na temelju jedne molekule početne glukoze, 2. stupanj daje 6 ATP.
U treću fazu ulazi molekula AcetylKoA, koja nastaje kao rezultat druge faze. Ovaj treći stupanj se naziva ciklusom trikarboksilne kiseline (TCA) (vidi predavanja “Mitohondrijska oksidacija”). U ovom ciklusu, AccoA je potpuno odcijepljen na CO2 i H2A. U isto vrijeme, 12 ATP se formira po molekuli acoAA, koja je ušla u ciklus. Ako računate na 1 molekulu glukoze, tada se u 3. fazi formira 24 ATP.
Prva faza prolazi kroz 10 međufaza. Tijekom prvog dijela ove faze, molekula glukoze je podijeljena na pola na 2 molekule fosfogliceraldehida (PHA).
ZNAČAJKE PRVOG DIJELA PRVE FAZE:
Heksokinaza (GC) djeluje na slabljenje jake molekule glukoze:
2. reakcija - izomerizacija:
U trećoj fazi, fruktoza-6-fosfat dodatno oslabljen fosfofruktokinazom (PFK) i nastaje fruktoza-1,6-bisfosfat:
Fosfruktokinaza je ključni enzim za HBP put. To je "sekundarna kontrolna točka". Vmaksimum FFK više od Vmaksimum CC. Stoga, kada glukoza uđe puno, GC ograničava brzinu cijelog GBF puta.
Višak ATP i višak citrata snažno inhibiraju FPC. Pod tim uvjetima, umjesto heksokinaze, FFK postaje ograničavajući enzim HBP puta. Zbog inhibicije PFK akumuliraju se glukoza-6-fosfat (G-6-F) i fruktoza-6-fosfat (P-6-F). G-6-F inhibira heksokinazu, smanjujući iskorištenje glukoze u stanici i istodobno aktivira glikogen sintazu.
Ako nema suviška ATP-a i citrata, ali postoji višak ADP-a, onda ADP aktivira PFC, a zatim se brzina cijelog BDP-a ponovno ograničava heksokinazom.
Kao rezultat reakcije fosfruktokinaze, destabilizira se (oslabljuje) molekula fruktoza-1,6-bisfosfata, tako da se odmah razgrađuje u 2 trize uz sudjelovanje enzima aldolaze (četvrta reakcija):
Samo PHA ulazi u sljedeću (šestu) reakciju HBP puta. Kao rezultat, njegova koncentracija se smanjuje i ravnoteža 5. reakcije pomiče se prema stvaranju PHA. Postupno, cijeli FDA ulazi u PHA, i stoga je količina ATP sintetizirana u kasnijim reakcijama HBP-puta, uzimajući u obzir izračun 2 molekule PHA i drugih međuproizvoda koji se formiraju iz njega.
U 1. dijelu prve faze (od glukoze do PHA) konzumiraju se 2 ATP molekule: jedna u heksokinaznoj reakciji, druga u fosfofruktokinazi (treća reakcija u prvoj fazi HBP puta). Drugi dio prve faze započinje oksidacijom PHA u FGK (fosfoglicerinska kiselina) u 6. reakciji.
Ovu reakciju katalizira enzim gliceraldehid fosfat dehidrogenaza. Vodik koji se može odcijepiti prenosi se u NAD s tvorbom NADH2. Energija koja se oslobađa tijekom ove oksidacije je također dovoljna da osigura dodavanje fosfata u aldehidnu skupinu. Fosfat se dodaje makroergičnom vezom. Kao rezultat, nastaje 1,3-difosfoglicerična kiselina (1,3-bisfosfoglicerat).
7. reakcija: fosforilacija supstrata.
Fosfat povezan s visokom energijom prenosi se u ADP u obliku ATP. Kao rezultat 7. stupnja, ostatak fosforne kiseline ostaje u molekuli fosfoglicerinske kiseline.
8. reakcija: Fosfat se prenosi iz 3. u drugi položaj i nastaje 2-fosfoglicerinska kiselina.
H se ukloni iz 2-fosfoglicerinske kiseline2A. To dovodi do redistribucije molekularne energije. Kao rezultat, energija se akumulira na fosfatu u drugom položaju i veza postaje makroergična. Ispada fosfoenolpiruvat (PEP).
10. reakcija: Fosforilacija supstrata. Fosfat se prebacuje u ADP kako bi nastao ATP. FEP se pretvara u PVK (piruvična kiselina).
U ovoj fazi 1 GDF put završava, PEC napušta mitohondrije i ulazi u drugu fazu GDF puta.
Rezultati 1. faze: 10 reakcija, od kojih su prva, treća i deseta reakcija nepovratne. Prvo, 2 ATP se konzumira na 1 molekulu glukoze. PHA se zatim oksidira. Energija se ostvaruje tijekom 2 reakcije fosforilacije supstrata: u svakom od njih nastaje 2 ATP. Prema tome, za svaku molekulu glukoze (za 2 molekule PHA) 4 ATP dobiva se fosforilacijom supstrata.
Sveukupno, svih 10 stupnjeva može se opisati sljedećom jednadžbom:
NADH2 sustav mitohondrijske oksidacije (MTO) prenosi vodik u kisik u zraku u obliku H2O i 3 ATP, ali stupanj 1 se odvija u citoplazmi i NADH2 ne može proći kroz mitohondrijsku membranu. Postoje mehanizmi koji osiguravaju ovaj prijelaz NADH2 kroz mitohondrijsku membranu - malat-aspartat shuttle i glicerofosfat shuttle (vidi predavanja "Biološka oksidacija".
Na temelju jedne molekule oblika glukoze 2 NADN2.
Osim 2 ATP, dobivenog u prvom stupnju fosforilacijom supstrata, nastaje još 6 ATP-a uz sudjelovanje kisika, za ukupno 8 ATP molekula. Stvara se toliko ATP-a po svakoj molekuli glukoze koja se cijepa prije PVC-a tijekom prve faze HBP puta.
Ako se tih 8 ATP-a doda u 30 molekula ATP-a, koje se formiraju u 2. i 3. stupnju, ukupni energetski rezultat cijelog HBP puta bit će 38 ATP po molekuli glukoze, podijeljen na CO2 i H2O. U tih 38 ATP-a, 65 posto energije koja bi se oslobodila kad bi se glukoza spalila u zraku bila bi ograničena. To dokazuje vrlo visoku učinkovitost GBF-putanje.
Od 38 ATP-a, većina njih se formira u 2. i 3. fazi. Svaka od ovih faza je apsolutno nepovratna i zahtijeva obvezno sudjelovanje kisika, budući da su oksidativni stadiji ovih faza povezani s mitohondrijskom oksidacijom (bez nje nije moguće). Cijeli HBP put od glukoze ili glikogena do CO2 i H2O pozivu: AEROBNA RAZGRADNJA UGLJIKOHIDRATA.
Ključni enzimi prvog stupnja HBP puta: HEXOKINASE i fosforna proteinska kinaza.
Još jedna ključna veza nalazi se u TsTK (staza 3. stupnja GBF). Ključna karika u 3. stupnju je nužna jer se ACCoA koji ulazi u TCA ciklus formira ne samo od ugljikohidrata, nego i od masti i aminokiselina. Stoga je TCA konačni “kotao” za sagorijevanje acetilnih ostataka iz ugljikohidrata, masti i proteina. TsTK objedinjuje sve metabolite koji nastaju pri razgradnji ugljikohidrata, masti i proteina.
Ključni enzimi TCA: citrat sintetaze i izocitrat dehidrogenaze. Oba enzima inhibirana su viškom ATP i viškom NADH.2. Isocitrat dehidrogenaza se aktivira suviškom ADP. ATP inhibira ove enzime na različite načine: ATC inhibira izocitratnu dehidrogenazu mnogo snažnije od citratne sintaze. Stoga, uz višak ATP, međuprodukti se akumuliraju: citrat i izocitrat. Pod tim uvjetima, citrat može ući u citoplazmu u gradijentu koncentracije.
Drugi i treći stupanj HBP puta javljaju se u mitohondrijima, a prvi u citoplazmi.
Prva faza je odvojena od druge i treće faze mitohondrijskom membranom.
Dakle, prva faza može obavljati svoje posebne funkcije. Ove funkcije
Razgradnja glikogena.
Razgradnja glikogena s nastankom glukoze javlja se u razdoblju između obroka, fizičkog rada i stresa.
Načini mobilizacije glikogena:
2. Amilolitički put razgradnje glikogena događa se uz sudjelovanje enzima amilaze.
Fosforolitički put - glavni put razgradnje glikogena s nastankom glukoze:
U mišićnom tkivu nema enzima glukoza-6-fosfataze, stoga se glikogen u mišićima ne razgrađuje
stvaranje glukoze, a oksidira ili aerobni ili anaerobni način s oslobađanjem energije. preko
10-18 sati nakon obroka, zalihe glikogena u jetri su značajno smanjene.
Reguliranje razine glukoze u krvi. Uloga središnjeg živčanog sustava, mehanizam djelovanja inzulina, adrenalina, glukagona,
Hormon rasta, glukokortikoidi, tiroksin i njihov učinak na stanje metabolizma ugljikohidrata.
Vodeća uloga u regulaciji metabolizma ugljikohidrata pripada središnjem živčanom sustavu. Smanjenje glukoze u krvi dovodi do povećanog izlučivanja adrenalina, glukagona, koji, ulazeći u ciljni organ za ove hormone (jetru), prepoznaju receptori membrana stanica jetre i aktiviraju enzimsku membranu adenilat ciklazu, pokrećući mehanizam koji dovodi do razgradnje glikogena u obliku glukoze.
Dijagram mehanizma interakcije adrenalina i glukagona sa stanicom:
Adrenalin - povećava razinu glukoze aktiviranjem enzima fosforilaze (sustav adenilat ciklaze), što dovodi do razgradnje glikogena formiranjem glukoze, blokira enzim glikogen sintazu, tj. sinteza glikogena.
Glukagon se ponaša kao adrenalin, ali plus aktivira enzime glukoneogeneze.
Glukokortikoidi - povećavaju razinu glukoze u krvi, kao induktori sinteze enzima glukoneogeneze.
GH aktivira glukoneogenezu, tiroksin aktivira inzulinazu koja razgrađuje inzulin, utječe na apsorpciju glukoze u crijevu.
Glikogenoza (bolest akumulacije glikogena) uzrokovana je defektom enzima uključenih u razgradnju glikogena. Primjerice, Gyrkeova bolest povezana je s nedostatkom enzima glukoza-6-fosfataze, s pretjeranim nakupljanjem glikogena u jetri, hipoglikemijom i njezinim posljedicama. Mac-Ardlina bolest: uzrok je odsutnost fosforilaze u mišićnom tkivu. Istodobno je razina glukoze u krvi normalna, ali se uočava slabost mišićnog tkiva i smanjuje se sposobnost obavljanja fizičkog rada. Andersenova bolest povezana je s defektom enzimskog grananja, koji dovodi do nakupljanja glikogena u jetri s vrlo dugim vanjskim i rijetkim točkama grana, kao posljedica toga, žutica, ciroza jetre, zatajenje jetre i smrt (nerazgranati glikogen uništava hepatocite).
2.5 Koncentracija glukoze u krvi održava se tijekom dana na konstantnoj razini od 3,5-6,0 mmol / l. Nakon jela, razina glukoze raste unutar jednog sata do 8 mmol / l, a zatim se vraća u normalu. U tijelu se održava stalna razina glukoze u krvi zbog postojanja neurohumoralnih mehanizama. Glavni pokazatelj stanja metabolizma ugljikohidrata je sadržaj glukoze u krvi i urinu.
HYPERGLICEMIA je stanje u kojem su razine glukoze iznad normale. razlozi:
1. Fiziološka - prehrambena, emocionalna.
2. Patološko - dijabetes; steroidni dijabetes (Itsenko-Cushing) - hiperprodukcija glukokortikoida kore nadbubrežne žlijezde; hiperprodukcija adrenalina, glukagona, tiroidnog hormona tiroksina.
HIPOGLIKEMIJA - stanje u kojem su razine glukoze ispod normale. razlozi:
1. Smanjena proizvodnja glukoze: bolesti jetre, endokrine bolesti (nedostatak hormona rasta, kortizol), nasljedni poremećaji metabolizma (nedostatak glikogen sintetaze, galaktosemija, intolerancija na fruktozu, hepatički oblici glikogenoze).
2. Povećano iskorištavanje glukoze: smanjenje rezervi masti (pothranjenost), smanjena oksidacija masnih kiselina, hiperplazija β-stanica. Podge. žlijezde, predoziranje inzulinom, Addisonova bolest - hipoprodukti glukokortikoida.
GLUCOSURIA - pojava šećera u mokraći. Ako je razina glukoze u krvi 8-10 mmol / l, razbijena je
prag bubrega za glukozu i pojavljuje se u urinu. razlozi:
- neurogena na temelju stresnih uvjeta
- akutne zarazne bolesti
2.6. Šećerna bolest, biokemijske značajke patogeneze.
To je bolest koja proizlazi iz apsolutnog ili relativnog nedostatka inzulina.
Inzulin je jedini hormon koji snižava glukozu u krvi. pokret:
-povećava propusnost staničnih membrana za glukozu u stanicama adipoznog i mišićnog tkiva, a pod njegovim utjecajem, GLUT-4 transporter proteini se miješaju iz citoplazme u staničnu membranu, gdje se kombiniraju s glukozom i transportiraju unutar stanice;
-aktivira heksokinazu, fruktokinazu, piruvat kinazu (stimulira glikolizu);
-aktivira glikogen sintetazu (stimulira sintezu glikogena);
-aktivira put pentoza-fosfat dehidrogenaze;
-mehanizmom kronične regulacije on je induktor sinteze heksokinaze i represor sinteze enzima glukoneogeneze (blokira glukoneogenezu);
-30% ugljikohidrata u lipide;
-stimulira TCA ciklus aktiviranjem enzima sintetaze, koji katalizira reakciju interakcije acetil CoA s SchUK;
Dijabetes melitus (DM) klasificira se prema razlikama u genetskim faktorima i kliničkom tijeku u dva glavna oblika: dijabetes tipa I - inzulin-ovisni (IDDM) i dijabetes tipa II - neovisni o inzulinu (NIDDM).
IDDM - bolest uzrokovana uništenjem β-stanica Langerhansovih otočića pankreasa, zbog autoimunih reakcija, virusnih infekcija (virus velikih boginja, rubeola, ospica, zaušnjaka, adenovirusa). Kada je dijabetes smanjen omjer inzulin / glukagon. Istodobno je oslabljena stimulacija glikogena i procesa taloženja masti i intenzivira se mobilizacija nositelja energije. Čak i nakon obroka, jetra, mišići i masno tkivo funkcioniraju u postabsorbirajućem stanju.
Hiperglikemija - povećanje konc. glukoze u krvi.
Ona je uzrokovana smanjenjem brzine uporabe glukoze u tkivima zbog nedostatka inzulina ili smanjenja biološkog učinka inzulina u ciljnim tkivima. Uz nedostatak inzulina, smanjuje se broj proteina za prijenos glukoze (GLUT-4) na membranama stanica ovisnih o inzulinu (mišićno masno tkivo). U mišićima i jetri glukoza se ne deponira kao glikogen. U masnom tkivu smanjuje se brzina sinteze i taloženja masti. Glukoneogeneza se aktivira iz aminokiselina, glicerola i laktata.
Glukozurija - izlučivanje glukoze u urinu.
Normalno, proksimalni tubuli bubrega apsorbiraju svu glukozu ako njezina razina ne prelazi 8,9 mmol / l. Povećanje koncentracije glukoze u krvi prelazi koncentraciju bubrežnog praga, što uzrokuje pojavu u mokraći.
Ketonemija - povećana koncentracija ketonskih tijela u krvi.
Masti se ne talože, ali njihov katabolizam se ubrzava. Povećava se koncentracija neesterificiranih masnih kiselina, koja zahvaća jetru i oksidira ih u acetil CoA. Acetil-CoA konvertira se u β-hidroksibut masnu i aceto-octenu kiselinu. Dekarboksilacija acetoacetata u aceton javlja se u tkivima, stoga njegov miris proizlazi iz pacijenata. Povećanje koncentracije ketonskih tijela u krvi (iznad 20 mg / l) dovodi do ketonurije. Akumulacija ketonskih tijela smanjuje kapacitet pufera rezova i uzrokuje acidozu.
Nedostatak inzulina dovodi do smanjenja brzine sinteze proteina i povećanja njihove razgradnje. To uzrokuje povećanje koncentracije aminokiselina u krvi koje se deaminiraju u jetri. Dobiveni amonijak ulazi u ornitinski ciklus, što dovodi do povećanja koncentracije ureje u krvi i urinu - azotemije.
Poliurija - povećano mokrenje (3-4L dnevno i više), jer glukoza povećava osmotski tlak.
Polydipsia - stalna žeđ, suha usta, zbog gubitka vode.
Polifagija - doživljava glad, često jede, ali gubi težinu, jer Glukoza nije izvor energije - "glad usred obilja."
NIDDM - nastaje kao rezultat relativnog nedostatka inzulina zbog:
- poremećaji izlučivanja inzulina
- oslabljena konverzija proinzulina u inzulin
- povećati katabolizam inzulina
-inzulinski receptorski defekt, oštećenje intracelularnih insulinskih signalnih medijatora.
Utječe na osobe starije od 40 godina, koje karakterizira visoka učestalost obiteljskih oblika. Glavni uzrok kasnih komplikacija dijabetesa je hiperglikemija, koja dovodi do oštećenja krvnih žila i disfunkcije različitih tkiva i organa. Jedan od glavnih mehanizama oštećenja tkiva kod šećerne bolesti je glikozilacija proteina, što dovodi do promjene njihove konformacije i funkcija. Makroangiopatije se manifestiraju porazom velikih i srednjih krvnih žila srca, mozga, donjih ekstremiteta (gangrena). Mikroangiopatija je posljedica oštećenja kapilara i malih žila te se manifestira u obliku nefroa, neurona i retinopatije. U pojavi mikroangiopatije, glikozilacija proteina ima određenu ulogu, što dovodi do pojave nefropatije (oštećene funkcije bubrega) i retinopatije (do gubitka vida).
Kolagen čini osnovu kapilarnih membrana. Povećani sadržaj glikoziliranog kolagena dovodi do smanjenja njegove elastičnosti, topljivosti, prijevremenog starenja, razvoja kontraktura. U bubrezima takve promjene dovode do pustošenja glomerula i kroničnog zatajenja bubrega.
Glikozilirani lipoproteini, koji se gomilaju u vaskularnoj stijenci, dovode do razvoja hiperkolesterolemije i lipidne infiltracije. Oni služe kao osnova za aterom, dolazi do kršenja vaskularnog tonusa, što dovodi do ateroskleroze.
2.5 Ispitivanje tolerancije na glukozu.
Nakon gutanja, koncentracija glukoze može doseći 300-500 mg / dL i ostaje visoka u razdoblju nakon adsorpcije, tj. tolerancija glukoze se smanjuje i uočava se u slučajevima latentnog oblika šećerne bolesti. U tim slučajevima, ljudi nemaju kliničke simptome karakteristične za dijabetes, a koncentracija glukoze natašte je normalna.
Test peroralne tolerancije glukoze provodi se kako bi se utvrdio skriveni oblik dijabetesa. Da biste to učinili, odredite razinu glukoze u krvi. Nakon toga, pacijent dobiva opterećenje glukozom po stopi od 1 g po kg težine, a zatim svakih 30 minuta tijekom 3 sata određuje se razina glukoze u krvi. Rezultati su prikazani kao krivulja.
3. Laboratorijski i praktični rad:
3.1. Određivanje glukoze u krvi pomoću One Touch ultra glukometra.
Odredite glukozu natašte u učenika. Provesti analizu. Dovedite kap krvi na prst na ispitnom području na gornjem dijelu test trake i držite je u tom položaju dok kapilara ne bude potpuno napunjena. Izvješće se pojavljuje na zaslonu 5 sekundi, nakon čega se prikazuje vrijednost razine glukoze u mmol / l. Nakon uklanjanja test trake, slika na zaslonu uređaja se gasi i spremna je za sljedeću analizu.
Napredak u radu: Operite ruke toplom vodom i sapunom i dobro osušite. Prstom tretirajte pamučnom krpom namočenom u etilni alkohol i osušite je. Sterilni škripac probuši kožu vašeg prsta i istisne iz nje kap krvi, koju unesete u kapilaru test trake. Zatim tretirajte mjesto uboda pamučnom krpom namočenom u etilni alkohol.
2. Popijte slatki čaj.
3. Odredite sadržaj glukoze nakon 30 minuta od trenutka uzimanja tereta.
4. Odredite sadržaj glukoze nakon 2,5 sata od trenutka uzimanja tereta.
Razgradnja glikogena
Sadržaj
Jetra je glavni izvor rezervi glikogena. Kada se posti, izlučuje se glukagon koji stimulira razgradnju glikogena u jetri na glukozu. Glukoza ulazi u krvotok i prenosi se krvotokom u mozak, gdje djeluje kao izvor energije za taj organ. S razgradnjom glikogena u jetri, pretvorba glukoza-6-fosfata u glukozu katalizirana je glukoza-6-fosfatazom
Razgradnja glikogena je normalna
Glikogen se pohranjuje u mišićima i jetri. Tijekom posta, glikogen u jetri se konzumira, a tijekom povećane tjelesne aktivnosti konzumira se glikogen u mišićima.
Glikogenoza Uredi
Kada glikogenoza uočena kršenja skladištenja glikogena; Na slici 2 prikazana su 4 od 12 tipova glikogenoza. 26.3- 26.6.
Mišići koriste spremljeni glikogen isključivo za vlastite potrebe kao izvor energije. Uz intenzivna opterećenja u anaerobnim uvjetima, primjerice, djelovanjem adrenalina (reakcija "spasite sebe ili se borite"). Posebno intenzivna anaerobna glikoliza pojavljuje se u bijelim mišićima. U mišićima nema glukoza-6-fosfataze.
Glikogenoza tipa I (Girkeova bolest). Naslijeđena autosomno recesivnim tipom. Bolest je uzrokovana nedostatkom glukoza-6-fosfataze u jetri. Zbog toga jetra ne može regulirati razinu glukoze u krvi, a kod novorođenčadi se razvija teška hipoglikemija. Višak glikogena pohranjuje se u jetri i bubrezima. Zbog nakupljanja glukoza-6-fosfata, nastaju hiperlaktatemija, hiperlipidemija, hiperurikemija i giht.
Glikogenoza tipa II (Pompeova bolest). Glikogenoza tipa II nasljeđuje se autosomno recesivno. Uzrok bolesti je kiselinski manjak a- (1-> 4) glukozidaze, enzima lizosoma. Zbog nakupljanja glikogena, kardiometalija se razvija nakon 2-3 mjeseca nakon rođenja. Osim toga, utječe na jetru i mišiće, što dovodi do opće slabosti mišića. Pretpostavlja se da će u liječenju glikogenoze tip II enzimska terapija biti učinkovita.
Glikogenoza tipa III (bolest korija) uzrokovana je nedostatkom enzima u kojem se i jetre i drugi organi akumuliraju u abnormalnom obliku glikogena - rezidualnog dekstrina. Riječ je o razgranatoj molekuli, u kojoj umjesto punih grana, u mjestima a- (1-6 veza, nalaze se skraćene grane. Bolest je karakterizirana hipoglikemijom i hepatomegalijom.
Glikogenoza tipa V (Mac-Ardlina bolest) nasljeđuje se autosomno recesivno. Uzrok je nedostatak mišićne fosforilaze (miofosforilaze). U glikogenozi tipa V, mišići ne mogu razgraditi glikogen za energiju. Tijekom fizičkog napora takvi pacijenti pate od brzog umora i mišićnih grčeva, primjećuje se mioglobinurija
Sl. 26.6. Glikogenoza tipa I (Girkeova bolest).
Otapanje glikogena (glikogenoliza)
Za normalan metabolizam tijela obično je dovoljno glukoze u hrani životinje. Inače se mogu mobilizirati rezerve glikogena u jetri i mišićnom tkivu.
Razgradnja glikogena temelji se na sekvencijalnom uklanjanju glukoznih ostataka u obliku glukoza-1-fosfata. Prva reakcija razgradnje glikogena katalizirana je enzimom glikogen fosforilaza. U nju je uključen fosfat, pa ga se naziva fosforolizom. Reakcija dovodi do razgradnje glikozidne veze a-1,4 glikogena kako bi se proizveo glukoza-1-fosfat:
U slijedećoj reakciji, izomerizacija glukoza-1-fosfata odvija se pod utjecajem enzima fosfolukomutaze s nastankom glukoza-6-fosfata:
U jetri (ali ne u mišićima), glukoza-6-fosfat, proizveden tijekom razgradnje glikogena, hidrolizira se glukoza-6-fosfatom oslobađanjem slobodne glukoze:
Ukupna ravnoteža odvajanja jednog ostatka glukoze od molekule glikogena u jetri glikogenolizom može se predstaviti sljedećom jednadžbom:
Treba napomenuti da se energija u obliku ATP-a u procesu glikogenolize ne koristi i nije formirana. U perifernim tkivima, glukoza-6-fosfat, dobiven tijekom glikolize, razgrađuje se do mliječne kiseline u tkivu bijelog mišića i potpuno se oksidira u C02 i H20 u crvenim mišićima.
Jetra ima ogromnu sposobnost pohranjivanja glikogena. U ljudskoj jetri sadržaj glikogena može doseći 10% mokre mase žlijezde Razina glikogena u mišićima znatno je manja - 1-2% njihove ukupne mase, ali je kvantitativno glikogen značajno veći u mišićnom tkivu životinje, s obzirom na omjer mišićne mase i mase jetre.
Glikogen mišića i jetre obavlja različite uloge. Mišićni glikogen služi kao rezerva za sintezu ATP-a za ovo tkivo, dok je funkcija glikogena u jetri rezerviranje glukoze za održavanje koncentracije slobodne glukoze u krvi. Sadržaj glikogena u jetri uvelike varira ovisno o razini ugljikohidrata u prehrani životinje.
Procesi glikogeneze i glikogenolize u jetri funkcioniraju kao "pufer" razine glukoze u krvi. Međutim, ova funkcija ovih procesa je beznačajna u odnosu na mišićno tkivo. Mehanički rad je preduvjet za mobilizaciju glikogena u mišićima kako bi se dobile dodatne količine ATP-a. Razina iskorištenosti glikogena ovisi o vrsti (bijelo ili crveno) mišićnih vlakana. Crvena mišićna vlakna imaju bogatu mrežu krvnih žila, sadrže velike količine mioglobina i mitohondrija. Unutar tih stanica, glikogen se pretvara u piruvičnu kiselinu, koja se u prisutnosti kisika može oksidirati u C02 i H20.
Procesi glikogenolize i glikogeneze povezani su s tjelesnom potrebom za glukozom - izvorom ATP-a. Reguliranje ovih procesa je teško. Uključuje alosterične enzime glikogen sintazu i glikogen fosforilazu. Njihovu aktivnost provode hormoni - prvi izvanstanični glasnici (glukagon i adrenalin) i ciklički AMP (cAMP), sekundarni unutarstanični glasnik.
Glukagon osigurava glikogenolizu u jetri zbog aktivacije glikogen fosforilaze. Glukagon također uzrokuje inhibiciju aktivnosti glikogen sintaze. Stoga glukagon u jetri osigurava razgradnju glikogena kako bi se normalizirala razina glukoze u krvi. Adrenalin, koji aktivira glikogen fosforilazu, potiče izlučivanje slobodne glukoze iz jetre u krvotok za potrebe svih perifernih organa u tijelu.
Razgradnja mišićnog glikogena
Poznato je da fosforoliza ima ključnu ulogu u mobilizaciji polisaharida. (U tkivima ljudi i životinja sovjetski biokemičari E. L. Rosenfeld i I. A. Popova također su otkrili enzim γ-amilaze koji katalizira cijepanje ostataka glukoze iz molekule glikogena vezama α-1,4., Međutim, vodeću ulogu u razgradnji glikogena u stanicama fosforilaze pretvaraju polisaharide (osobito glikogen) iz oblika za skladištenje u metabolički aktivni oblik; u prisutnosti fosforilaze, glikogen se raspada da bi se formirao glukozni fosfatni ester (glukoza-1-fosfat), a da se prethodno ne razbije u veće fragmente polisaharidne molekule.
Reakcija katalizirana fosforilazom, u općem obliku, izgleda ovako:
U ovoj reakciji (C6H10O5)n "Glicogen" znači lanac glikogen polisaharida, a (C6H10O5)n-1 istog lanca, ali skraćeno jednim ostatkom glukoze.
Na sl. 82 prikazuje tijek razgradnje glikogena u glukozu-1-fosfat i sudjelovanje cAMP u ovom procesu. Enzim fosforilaza postoji u dva oblika, od kojih je jedan (fosforilaza "a") aktivna, dok je druga (fosforilaza "c") obično neaktivna. Oba oblika mogu se disocirati na podjedinice. Fosforilaza "b" se sastoji od dvije podjedinice, a fosforilaza "a" - od četiri. Transformacija fosforilaze "u" u fosforilazi "a" provodi se fosforilacijom proteina prema jednadžbi:
2 mol. fosforilaza "u" + 4 ATP ->
1 mol. fosforilaza "a" + 4 ADP
Ova reakcija katalizirana je enzimom koji se naziva kinaza fosforilaze. Nađeno je da ova kinaza može postojati u aktivnim i neaktivnim oblicima, s neaktivnom kinazom fosforilaze koja postaje aktivna pod utjecajem enzimske protein kinaze (kinaze fosforilaze). Aktivni oblik potonjeg formira se uz sudjelovanje cAMP-a. Kao što je već napomenuto, cAMP se opet formira iz ATP djelovanjem enzima adenilat ciklaze. Ova reakcija se posebno stimulira adrenalinom i glukagonom. Povećanje sadržaja adrenalina vodi duž ovog složenog lanca reakcija na konverziju fosforilaze "u" u fosforilazu "a" i, posljedično, u oslobađanje glukoze u obliku glukoza-1-fosfata iz polisaharida za pohranjivanje glikogena. Obrnuta transformacija fosforilaze "a" u fosforilazu "in" katalizirana je enzim fosfatazom (ova reakcija je gotovo nepovratna).
Treba napomenuti da fosforilaza "a" cijepa glukozne ostatke, počevši od perifernog kraja vanjskih grana molekule glikogena, i kada se približi a (1 -> 6) vezama, njegovo djelovanje prestaje. Drugim riječima, fosforoliza se nastavlja samo do točaka grana u molekuli glikogena. Enzim amilo-1,6-glukozidaza je sposoban cijepati (1-> 6) -povezivanje na točki grananja, nakon čega fosforilaza "a" opet ima mogućnost djelovanja dok ne dosegne sljedeću točku grananja, itd.
Glukoza-1-fosfat nastao kao rezultat fosforolize se dalje transformira fosfoglukomutazom u glukozu-6-fosfat:
Da bi se ova reakcija nastavila, fosforilirani oblik fosfoglukomutaze je potreban, tj. Njegov aktivni oblik, koji se formira u prisutnosti glukoza-1,6-difosfata. Dakle, glukoza-1,6-difosfat u reakciji fosfoglukomutaze ima ulogu koenzima. (Glukoza-1,6-difosfat je produkt slijedeće reakcije: glukoza-1-fosfat + ATP glukoza-1,6-difosfat + ADP).
Nastajanje slobodne glukoze iz glukoze-6-fosfata u jetri odvija se pod utjecajem glukoza-6-fosfataze. (Za razliku od jetre, u mišićnom tkivu nema glukoza-6-fosfataze) Ovaj enzim katalizira hidrolitičko cijepanje fosfata:
Na sl. Slika 83 prikazuje putove razgradnje i sinteze glikogena.
Može se smatrati da je održavanje konstantnosti koncentracije šećera u krvi prvenstveno rezultat istovremenog protoka dvaju procesa: ulaska glukoze u krv iz jetre i njezine konzumacije iz krvi tkivima, gdje se ona primarno koristi kao energetski materijal.
U tkivima (uključujući jetru) postoje dva glavna puta za razgradnju glukoze: anaerobni put koji ide u odsutnosti kisika i aerobni put koji zahtijeva kisik.
Razgradnja glikogena
Put razgradnje glikogena u slobodnoj glukozi razlikuje se od njegove sinteze. Uključuje niz drugih enzima. Glikogen fosforilaza katalizira prvu kataboličku reakciju glikogena - razbijanje alfa-1,4-glikozidne veze između ostataka glukoze na krajevima lanaca fosforolizacijom, odnosno interakcijom s anorganskim fosfatom. Posljednji ostaci glukoze se odcijepe u obliku glukoza-1-fosfata. Tako se metoda razbijanja alfa-1,4-glikozidnih veza glikogena u tkivima razlikuje od njihove hidrolitičke rupture pod djelovanjem amilaze u gastrointestinalnom traktu. Reakcija fosforilaze se ponavlja sve dok 4 ostatka glukoze ne ostanu do točke grananja. Zatim se enzim alfa (1-6) -glukozidaza prenosi enzim triglukoze na kraj susjednog lanca, a četvrti ostatak glukoze, koji je vezan alfa-1,6-glikozidnom vezom, cijepa se na hidrolitički način kao slobodna glukoza. Zatim, glikogen fosforilaza katalizira cijepanje ostataka glukoze do nove točke grananja.
Glukoza-1-fosfatne molekule pretvaraju se u glukoza-6-fosfat pod utjecajem fosfoglukomutaze, koja katalizira istu reakciju u suprotnom smjeru tijekom biosinteze glikogena. Prijelaz glukoza-6-fosfata u slobodnu glukozu ne može se provesti heksokinaznom reakcijom, jer je ireverzibilan. U jetri i bubregu nalazi se enzim glukoza-6-fosfataza, koji katalizira reakciju hidrolize glukoza-6-fosfata u glukozu. Slobodna glukoza ulazi u krv i ulazi u druge organe. U mišićima, mozgu i drugim tkivima, glukoza-6-fosfataza je odsutna. Tako glikogen jetre služi kao izvor glukoze za cijeli organizam, a glikogen mišića i mozga razgrađuje se na glukoza-6-fosfat, koji se koristi u tim tkivima.
Razgradnja glikogena u mliječnu kiselinu (glikogenoliza)
Glukoza, koja dolazi iz krvi, i ostaci glukoze deponiranog glikogena služe kao supstrat glikolize mišića. Zbog sekvencijskog djelovanja glikogen fosforilaze i fosfoglukomutaze, ostaci glukoze glikogena se pretvaraju u glukoza-6-fosfat, koji se zatim uključuje u proces glikolize:
U smislu glikogenolize, ATP se konzumira samo jednom za stvaranje fruktoza-1,6-difosfata. Ako uzmemo u obzir troškove ATP-a za biosintezu glikogena (dvije molekule ATP-a za uključivanje jednog ostatka glukoze), tada je neto prinos samo 1 molekula ATP-a na 1 ostatak glukoze. Potrošnja ATP-a za sintezu glikogena u mišićima odvija se u mirovanju, kada je odlaganje glikogena u dovoljnoj mjeri opskrbljeno kisikom i energijom. A tijekom intenzivnog vježbanja, anaerobna razgradnja glikogena u mliječnu kiselinu uzrokuje veći prinos ATP-a nego razgradnja glukoze.