Glykogén, inzulín a glukagón

Funkcie glukózy

Ako sme videli na predchádzajúcej stránke, všetky sacharidy požité s jedlom sa rozkladajú na monosacharidovú glukózu procesmi v tenkom čreve a v oveľa menšej miere aj na monosacharidy fruktózu a galaktózu. Po absorpcii sa tieto tri monosacharidy dostávajú do pečene portálnou žilou. Tu sa fruktóza a galaktóza premieňajú na glukózu a časť glukózy sa používa na vlastnú výrobu energie v pečeni. Ďalšia časť je uložená vo forme glykogénu. Väčšina glukózy sa však dostane do krvi a transportuje sa do buniek tela, kde sa potom použije na výrobu energie (glykolýza a potom buď cyklus kyseliny citrónovej a dýchací reťazec alebo anaeróbna fermentácia).

inzulín

Hlavné funkcie glukózy v ľudskom tele sú:

  1. Poskytovanie energie pre bunky
  2. Surový materiál na syntézu dôležitých zlúčenín, ako sú glykoproteíny, glykolipidy, určité aminokyseliny a mastné kyseliny.

Trávenie a vstrebávanie

Tráveniu uhľohydrátov a absorpcii monosacharidov z nich vytvorených sa už dotklo na príslušnej stránke. Je tiež zaujímavé, že resorpcia glukózy a galaktózy je aktívny transportný proces, ktorý spotrebováva energiu, zatiaľ čo k resorpcii fruktózy dochádza normálnou difúziou v smere koncentračného gradientu, t. J. Nespotrebúva žiadnu energiu. Pretože sa glukóza aktívne prenáša z tenkého čreva do krvi, pomerne rýchlo stúpa aj koncentrácia glukózy v krvi (takzvaná hladina cukru v krvi) [1]. Pri čisto pasívnej doprave by toto zvýšenie trvalo oveľa dlhšie.

Skladovanie glykogénu v pečeni a svalových bunkách

Po absorpcii glukóza (spolu s fruktózou a galaktózou) prúdi portálnou žilou do pečene. Pečeň potrebuje časť samotnej glukózy, ďalšia časť sa premení na vo vode nerozpustný polysacharidový glykogén a väčšia časť sa potom sprístupní telu.

Zásoba glykogénu v pečeni je dosť malá, v pečeni je možné uložiť iba asi 150 g glykogénu [1]. Keď sa doplní zásoba glykogénu a portálnou žilou „dorazí“ viac glukózy, pečeň produkuje mastné kyseliny z prebytočných molekúl glukózy, ktoré - keď sú ešte v pečeni - sú esterifikované glycerínom, takže sa vytvárajú neutrálne tuky. Tento proces sa v angličtine nazýva lipogenéza: tvorba tuku.

Pečeň nie je jediným orgánom v ľudskom tele, ktorý dokáže ukladať glykogén. Vo svaloch sa môže ukladať podstatne väčšie množstvo glykogénu. Podľa Biesalski a kol. [1] svaly „môžu dokonca predstavovať hlavnú časť zásob (približne 0,5 kg)“ .

Existuje však jeden dôležitý rozdiel medzi pečeňou a svalmi, pokiaľ ide o ukladanie glykogénu: Pečeň môže uvoľňovať glukózu syntetizovanú z rozkladu glykogénu na iné orgány, zatiaľ čo svalové bunky nemôžu, pretože im chýba rozhodujúci enzým. Svalové bunky môžu „iba“ využiť uložený glykogén na svoje vlastné zásobovanie energiou.

inzulín

Normálne bunky tela môžu získavať energiu z glukózy aj mastných kyselín, takže príliš nízka hladina glukózy v krvi nie je taká kritická. Pre mozgové bunky platí niečo úplne iné, energiu môžu získavať výhradne z glukózy (a pri nedostatku glukózy z určitých ketónov). Mozog potrebuje okolo 140 g glukózy denne [1]. Transport glukózy do mozgových buniek prebieha pasívne, to znamená normálnou difúziou pomocou nosičových proteínov. To znamená na jednej strane, že na transport glukózy do mozgových buniek nie je potrebná žiadna ďalšia energia, čo je výhodné, na druhej strane je mozog závislý od určitej koncentrácie glukózy v krvi, takže tento pasívny transport je dokonca možný (pamätať na biológiu - Poučenie: Difúzia prebieha vždy v smere koncentračného gradientu, tj. Zo strany s vyššou koncentráciou na stranu s nižšou koncentráciou).

Ak je hladina glukózy v krvi na túto difúziu príliš nízka, dochádza k katastrofickým poruchám funkcie mozgu. Za žiadnych okolností by sa to nemalo stať, a preto telo zabezpečí, aby koncentrácia glukózy v krvi zostala pomerne konštantná. Koncentrácia glukózy je tak regulovaná. Telo má na to dva ovládače, a to dva hormóny inzulín a glukagón.

inzulín

Inzulín je malý peptid, ktorý sa vytvára v beta bunkách pankreasu. Úlohou inzulínu je umožniť transport glukózy do určitých buniek tela, konkrétne do svalových buniek a do buniek tukového tkaniva [2]. .

Jeden by si mohol myslieť, že glukózový transportér týchto buniek je jednoduchý nosičový proteín, ktorý má alosterické centrum pre inzulín. Keď sa inzulín usadí v tomto alosterickom centre, nosič sa stane aktívnym a môže transportovať glukózu s koncentračným gradientom do bunky. Bohužiaľ, veci nie sú také jednoduché, ako by ste chceli, aby boli ako študent. Existujú dva proteíny zodpovedné za transport glukózy. Ďalšie informácie nájdete v časti „Jemné písmo“:

Transportér glukózy GLUT-4

Za transport glukózy sú zodpovedné dva proteíny. V prvom rade inzulínový receptor. Toto je malý membránový proteín, ktorý má navonok dokovací bod pre hormón inzulín. Ak sa molekula inzulínu skutočne pripojí k inzulínovému receptoru, stane sa aktívnym. Inzulínový receptor využíva vnútornú bunkovú posolskú látku nazývanú IRS na zabezpečenie toho, aby sa určité vezikuly (malé duté telieska, ktoré sú obklopené membránou) spojili s bunkovou membránou. Predstavte si to ako niečo ako fúziu synaptických vezikúl s presynatickou membránou.

Je škoda, že nie všetci ste si vybrali biológiu ako svoj pokročilý kurz, potom by ste teraz vedeli, o čom hovorím. Ale všetko si môžete prečítať na mojich neurobiologických stránkach.

Membrána týchto vezikúl teraz obsahuje druhý proteín, skutočný transportér glukózy GLUT-4. Keď sa vezikuly teraz spoja s bunkovou membránou, molekuly GLUT-4 tiež vstupujú do bunkovej membrány. Tam teraz pôsobia ako transportéry glukózy a glukóza sa dostáva do buniek [3] .

Pasca na glukózu!

Možno poznáte experiment s iónovou pascou s neutrálnou červenou farbou z hodiny biológie na úrovni EF. Cibuľové bunky sa umiestnia do roztoku neutrálnej červenej. Bunky absorbujú farbivo pasívnou difúziou, ale neprestávajú absorbovať farbivo, keď vnútorná koncentrácia dosiahne hodnotu vonkajšej koncentrácie, ale namiesto toho hromadia ďalšie a ďalšie farbivo. Jeden by si na začiatku mohol myslieť, že by mohlo ísť o aktívny transport. Ale nie, záležitosť je oveľa jednoduchšia: vo vnútri bunky je kyslé prostredie a každá z molekúl neutrálnej červy absorbuje protón. Toto ich premení na ióny. Ióny však nemôžu prechádzať cez bunkovú membránu. Neutrálne červené ióny sú zachytené v bunke, a preto sa experiment nazýva aj „experiment s iónovou pascou“. Kvôli pôsobeniu kyseliny však koncentrácia neutrálnych červených molekúl vo vnútri bunky zostáva vždy na veľmi nízkej úrovni, takže môže naďalej prebiehať pasívna difúzia.

Čo to všetko má spoločné s transportom glukózy? No a niečo podobné sa deje aj tu. Len čo molekuly glukózy pasívne prechádzajú do buniek transportérom GLUT-4, sú fosforylované enzýmom, t. J. Opatrené fosfátovou skupinou. Z glukózy sa stane glukóza-fosfát. To znamená, že koncentrácia glukózy vo vnútri bunky je týmto spôsobom vždy udržiavaná na veľmi nízkej úrovni, takže dovnútra môže prúdiť čoraz viac glukózy.

Sacharidy a inzulín

Inzulín sa syntetizuje v beta bunkách pankreasu. Potravina bohatá na uhľohydráty podporuje uvoľňovanie inzulínu a zvyšuje sa hladina inzulínu v krvi.

Presnejšie, v pankrease už existuje určitý prísun pre-inzulínu. Pre-inzulín je proteín, ktorý sa produkuje priamo transkripciou na ribozómoch buniek. Na výrobu „správneho“ inzulínu je potrebné z tohto pre-inzulínu vylúčiť niektoré aminokyseliny. Tak vzniknú dva krátke peptidové reťazce, ktoré sa potom navzájom spoja pomocou dvoch disulfidových mostíkov. To všetko je regulované určitými enzýmami. A tieto enzýmy sa stanú aktívnymi, keď hladina cukru v krvi prekročí určitú hodnotu.

Každý hormón - a inzulín je hormón - má určité cieľové bunky, v ktorých membránových receptorových proteínoch sa nachádza tento hormón (princíp kľúča a blokovania). Cieľové bunky inzulínu sú

  1. bunky kostrových svalov
  2. pečeňové bunky
  3. bunky tukového tkaniva

Tieto tri typy buniek môžu absorbovať glukózu a tým znížiť hladinu cukru v krvi. Inzulín však funguje odlišne v troch typoch buniek:

Pečeňové bunky

Glukóza sa dostáva do pečeňových buniek nezávisle od inzulínu. Tu inzulín spôsobuje nasledujúce procesy:

  1. Podpora hromadenia glykogénu
  2. Inhibícia rozkladu glykogénu
  3. Inhibícia glukoneogenézy (tvorba glukózy)
  4. Tvorba mastných kyselín z glukózy alebo acetyl-CoA (produkt rozkladu glukózy)

Svalové bunky

Inzulín má na svalové bunky nasledujúce účinky:

  1. Aktivácia transportéra glukózy
  2. Podpora hromadenia glykogénu
  3. Inhibícia rozkladu glykogénu
  4. Inhibícia glukoneogenézy

Tukové bunky

Napokon v tukových bunkách má inzulín tieto účinky:

  1. Aktivácia transportéra glukózy
  2. Podpora hromadenia lipidov
  3. Inhibícia štiepenia lipidov.

Glukagón

Tento hormón je antagonistom inzulínu. Glukagón sa tiež vytvára v bunkách pankreasu, ale nie v beta bunkách, ale v alfa bunkách. Hlavný účinok glukagónu možno rýchlo opísať: Glukagón aktivuje odbúravanie glykogénu v pečeni a zvyšuje tak hladinu cukru v krvi.

Interné odkazy:

  • Trávenie uhľohydrátov (EL)
  • Glukóza (organická)
  • Preprava látok (organická)
  • Coriho cyklus (EL)
IMPRINT/Zásady ochrany osobných údajov/Sitemap

Časová os:
07/08/2017: Stránka bola vytvorená.