Излишки глюкозы тело прячет в виде гликогена — огромного разветвлённого полимера в клетках печени и мышц. После еды его собирают (гликогенез), при голоде и нагрузке — разбирают (гликогенолиз).
Гликоген — это полимер: множество молекул глюкозы, сцепленных гликозидными связями. У него есть основная цепь и куча ветвей, отходящих вбок. Связи внутри цепи — α-1,4, а в точках ветвления — α-1,6.
Ветвление делает молекулу компактной и позволяет быстро добавлять и снимать глюкозу сразу с многих концов. Это как растить сливовое дерево в тесной комнате с низким потолком: вверх тянуться нельзя, зато можно ветвиться — и на маленькой площади вырастить много «слив».
Когда после еды инсулин загнал глюкозу в клетки и ATP уже хватает, лишний глюкозо-6-фосфат идёт в запас. Четыре шага:
Фермент переносит фосфат с 6-го углерода на 1-й: глюкозо-6-фосфат → глюкозо-1-фосфат.
Энергию тут даёт не ATP, а UTP (уридинтрифосфат): фермент откусывает от него два фосфата, и к уридину прицепляется глюкозо-1-фосфат → UDP-глюкоза (активированная форма глюкозы, готовая к стройке).
Гликогенсинтаза цепляет глюкозу от UDP-глюкозы к концу цепи связью α-1,4 — как новый танцор встаёт в конга-линию. Но есть подвох: синтаза умеет только удлинять цепь длиной уже ≥ 4 глюкоз, с нуля начать не может.
Тогда на помощь приходит белок гликогенин: он сам себе цепляет первые 4 глюкозы и «обманывает» синтазу — мол, вот тебе старый кусочек гликогена, продолжай. Синтаза ведётся и наращивает цепь дальше.
Ветвящий фермент отрезает с конца кусок в 6–8 глюкоз и пришивает его вбок связью α-1,6. Цепь укоротилась — синтаза снова её наращивает. И так по кругу → вырастает разветвлённое «дерево».
Через пару часов после еды сахар в крови падает. Поджелудочная выбрасывает глюкагон (действует на печень), надпочечники — адреналин (на мышцы). Разбор начинается с ветвей.
Рвёт связи α-1,4 и снимает по одной глюкозе в виде глюкозо-1-фосфата. Останавливается, когда до ветвления остаётся 4 глюкозы.
Одна его часть переносит 3 из 4 глюкоз обратно на основную цепь; другая (α-1,6-глюкозидаза) срезает точку ветвления и высвобождает свободную глюкозу.
Каждый снятый глюкозо-1-фосфат превращается обратно в глюкозо-6-фосфат (та же фосфоглюкомутаза, только наоборот).
Разница между печенью и мышцей — в одном ферменте: глюкозо-6-фосфатазе.
Есть глюкозо-6-фосфатаза: она снимает фосфат с Г6Ф → свободная глюкоза выходит в кровь для всего тела. Печень запасает гликоген «для других».
Этого фермента нет: Г6Ф наружу не выпустить. Мышца отправляет его прямо в гликолиз и жжёт для себя — на ту самую пробежку.
Гликогенсинтаза активна БЕЗ фосфата. Гликогенфосфорилаза активна С фосфатом. Один и тот же фосфат включает разбор и выключает сборку — поэтому организм не делает и то, и другое одновременно.
Инсулин запускает фосфатазу, которая снимает фосфаты: синтаза включается, фосфорилаза выключается. → Гликоген собирается.
Через цАМФ → протеинкиназу A → киназу фосфорилазы навешиваются фосфаты: фосфорилаза включается, синтаза выключается. → Гликоген разбирается.
Болезни накопления гликогена (GSD) — наследственные (аутосомно-рецессивные). Высокочастотные на экзамене — типы I, II, III, V.
Печень не может выпустить глюкозу → тяжёлая гипогликемия натощак. Г6Ф уходит вбок: лактат-ацидоз, гипертриглицеридемия, гиперурикемия/подагра. Гепато- и реномегалия, «кукольное лицо», выпуклый живот. Бьёт и по гликолизу, и по глюконеогенезу.
Гликоген копится в лизосомах мышц и сердца. Классика: кардиомегалия (гипертрофическая кардиомиопатия), макроглоссия, гипотония, смерть в первые годы. Запомни: «Помпе бьёт по насосу» (сердцу).
Гипогликемия мягче, чем при Фон Гирке (глюконеогенез цел). Нет лактат-ацидоза. Копятся «огрызки» гликогена с короткими ветвями (предельные декстрины), гепатомегалия.
Мышца не может разобрать свой гликоген. Гипогликемии нет (мышца и так глюкозу не отдаёт). Непереносимость нагрузки, судороги, рабдомиолиз и красная моча (миоглобинурия), «феномен второго дыхания». Запомни: «Мак-Ардл — Muscle».
Прочитай вопрос и подумай сам. Потом открывай по шагу, будто рядом преподаватель и спрашивает «а почему?».
Девочка 3 месяцев. Плохо ест, отстаёт в развитии, вялая, снижен тонус мышц. На эхокардиографии — сильно увеличенное сердце.
Карточки подстраиваются под тебя: «легко» отодвигает повтор дальше, «снова» возвращает скоро. Прогресс хранится в браузере.