Chemikerhandbuch 21

Die Hauptfunktion bei der Aufrechterhaltung eines konstanten Blutzuckerspiegels ist die Leber. Insulin wirkt auf die Leber und erhöht so die Aufnahme von Glukose aus dem Blut und trägt zu seiner Übertragung in Glykogen bei - der hinterlegten oder unterstützten Form von Glukose. Gleichzeitig wird auch der Prozess der Rückumwandlung von Glykogen zu Glukose gehemmt, und somit wird eine erhebliche Reserve an energetischem Material in der Leber geschaffen. Insulin beeinflusst jedoch viele Teile des Energieaustausches im Allgemeinen. Es ist einfacher, die aufzuzählen, die es nicht beeinflusst. [c.127]

In der Leber spielt Glykogen die Rolle von Glukose-Puffer, der im Blut zirkuliert, und ist die Hauptenergiequelle aller Körperzellen. Die Konzentration des Glukose-B-Plasmas sollte konstant gehalten werden. Dies führt zu einem Hunger der Zellen und ist fatal für diejenigen, die keine eigenen Energiereserven (z. B. Gehirnzellen) aufbauen können, und der Überschuss führt zu dramatischen biochemischen Veränderungen in den Zellen und auch besonders gefährlich für Gehirnzellen. In der Zwischenzeit unterliegen sowohl der Glukoseverbrauch als auch seine Aufnahme starken Schwankungen: Zum Beispiel steigt die Glukoseabnahme abrupt an, und beim Verdauen von Nahrungsmitteln, insbesondere Kohlenhydraten, gelangen erhebliche Mengen an Glukose schnell in das Blut. Es ist somit klar, dass der Organismus schnell wirkende und leicht kontrollierbare Mechanismen der Glykogenbiosynthese (Ablagerung von überschüssiger Plasmaglukose) und deren Aufspaltung (Kompensation der Energiekosten) haben muss. Am Beispiel der Glykogenspaltung ist es zweckmäßig, die Verbindung ihrer Struktur mit der durchgeführten Funktion zu verfolgen. [ca. 143]

Überschüssige Glukose aus dem Blut wird hauptsächlich in der Leber und in der Skelettmuskulatur gespeichert. Die Synthese und Akkumulation von Glykogen wird als Kohlenhydratablagerung bezeichnet. Glykogen ist die hauptsächliche Kohlenhydrat-Energiereserve des Körpers. Die Dauer der Leistung der Muskelarbeit hängt von ihren Reserven in der Skelettmuskulatur und der Leber ab, daher werden in der sportlichen Praxis spezielle Methoden der Glykogenanreicherung in Geweben verwendet. [ca. 168]

Fette sind in Wasser unlöslich, und dies ist mit einer Reihe von Merkmalen ihres Stoffwechsels verbunden, insbesondere der Notwendigkeit besonderer Transportmechanismen mit Blut und Lymphe sowie der Möglichkeit einer Ablagerung in Zellen wie Glykogen. Die biologische Funktion von Fetten ähnelt auch der Funktion von Glykogen: Beide Elemente dienen als Speichermedien für Energiematerial. [c.297]

Zwei Formen der Ablagerung von Energiematerial - Glykogen und Fette - unterscheiden sich in der Reihenfolge der Mobilisierung während des Fastens oder der körperlichen Arbeit, es werden hauptsächlich Glykogenspeicher verwendet, und dann steigt die Mobilisierungsrate von Fetten allmählich an. Kurzfristige körperliche Anstrengung wird fast vollständig mit Energie durch Glykogen versorgt und bei längerer Belastung werden Fette verwendet. Dies kann beurteilt werden, [c.310]


Glykogen - die Hauptform der Kohlenhydratablagerung bei Tieren - wird hauptsächlich in der Leber synthetisiert und macht bis zu 6% der Lebermasse aus, und in Muskeln, wo der Gehalt selten über 1% liegt. [ca. 278]

Es wurde oben angemerkt, dass Phenoloamine die glatte Muskulatur beeinflussen und den Blutzuckerspiegel erhöhen. In diesem Abschnitt wird der Wirkungsmechanismus auf molekularer Ebene diskutiert. Epinephrin erhöht die Phosphorylaseaktivität in den meisten Zellen, wodurch die Geschwindigkeit der Zerstörung des abgelagerten Glykogenpolysaccharids zu Glucose-1-phosphat erhöht wird, das dann zu Glucose-6-phosphat isomerisiert wird. In der Leber ist Glucose-6-phosphat die direkte Quelle von Glucose, die als Reaktion auf die Wirkung von Adrenalin in den Blutstrom gelangt. Im Muskel wird Glucose-1-phosphat als direktes Substrat für Reaktionen verwendet, die als Energiequelle dienen. Adrenalin wirkt sich nur auf den Abbau von Glykogen aus, da Glykogen hauptsächlich aus Uridindiphosphatglukose unter Beteiligung von Glykogensynthetase (Lelo und Golden Berg [48]) synthetisiert wird und nicht, wie bisher angenommen, auf die Hemmung der Phosphorylaseaktivität zurückzuführen ist. [c.363]

Katabolismus ist der enzymatische Abbau von großen Nahrungsmitteln oder abgelagerten Molekülen in kleinere Moleküle unter Freisetzung von Energie und deren Absorption in Form hochenergetischer Verbindungen. Im Katabolismus werden drei Stufen unterschieden: 1) Polymere werden in Monomere umgewandelt (Stärke und Glykogen - in Glukose, Proteine ​​- in Aminosäuren, Triacylglycerine - in Fettsäuren usw.) 2) Monomere werden zu üblichen Produkten, meistens in Acetyl-CoA (spezifische Wege) Katabolismus) 3) Acetyl-CoA-Oxidation zu CO2 und H2O bei TCA-Reaktionen (ein üblicher Katabolismusweg). Die oxidativen Reaktionen des üblichen Katabolismusweges hängen mit Elektronentransferketten zusammen. Gleichzeitig wird Energie (40%) in makroergischen Bindungen von ATP (NADPH) gespeichert. [ca. 98]

Glykogen ist die Hauptform der Kohlenhydratablagerung in Säugetierzellen im Skelettmuskel, seine Umwandlung in Milchsäure während der anaeroben Glykolyse liefert einen erheblichen Teil der ATP, die für die Durchführung von Muskelkontraktionen erforderlich ist. Es ist daher notwendig, dass die Glykogenese-Rate eindeutig mit dem Beginn der Kontraktionen sowie ihrer Stärke und Dauer koordiniert wird. Glykogen kann auch in einem ruhenden Muskel als Reaktion auf Adrenalin mobilisieren - ein Hormon, das von den Nebennieren unter Stress freigesetzt wird und das die Mobilisierung von Reserven vor Beginn der Kontraktion vorsieht, um den steigenden Energiebedarf zu decken. [S.62]

Glykogenspeicher in den Zellen werden den ganzen Tag über verbraucht, mit Ausnahme von etwa zwei Stunden nach den Mahlzeiten. In Fettgewebe abgelagerte Fette dürfen, wie bereits erwähnt, nicht verbraucht werden. Im normalen Rhythmus der Ernährung im Blut gibt es immer Lipoproteine, die Organe mit Fettsäuren versorgen. Wir können also davon ausgehen, dass Lipoproteine ​​nicht nur die Transportfunktion erfüllen, sondern auch die Funktion der kurzfristigen Fettspeicherung. In Lipoproteinen (Chylomicrons und VLDL) gespeicherte Fette sind hinsichtlich ihrer Rolle im Energiestoffwechsel dem Glykogen ähnlicher als Fette, die im Fettgewebe gespeichert sind. [c.200]


Siehe Seiten, auf denen der Begriff Glykogen erwähnt wird. Ablagerung: [c.419] [c.419] Biological Chemistry, Ed.3 (1998) - [c.321, c.324]

Abscheidung und Abbau von Glykogen

Glykogen ist die Hauptform der Glukoseablagerung in tierischen Zellen. In Pflanzen wird diese Funktion von Stärke übernommen. Die starke Verzweigung des Polymers erhöht die Syntheserate und sorgt für den Abbau von Glykogen für die schnelle Freisetzung einer großen Anzahl terminaler Monomere. Synthese und Abbau von Glykogen sind nicht reversibel, diese Prozesse laufen auf unterschiedliche Weise ab.

Glykogen wird während des Verdauungszeitraums (innerhalb von ein bis zwei Stunden nach Einnahme von Kohlenhydratnahrung) synthetisiert. Die Glykogen-Synthese - die Glykogenese - findet in der Leber und in der Skelettmuskulatur besonders intensiv statt.

Zunächst wird Glukose unter Beteiligung des Enzyms Hexokinase (in der Leber und Glukokinase) phosphoryliert. Dann wird Glucose-6-phosphat unter dem Einfluss des Enzyms Phosphoglucomutase zu Glucose-1-phosphat:

Das resultierende Glucose-1-phosphat (G1P) ist bereits direkt an der Glykogensynthese beteiligt. In der ersten Synthesestufe interagiert G1P mit Uridintriphosphat (UTP) und bildet Uridindiphosphatglukose (UDP-Glukose) und Pyrophosphat

Diese Reaktion wird durch das Enzym Glucose-1-phosphat-Uridilyltransferase (UDP-Pyrophosphorylase) katalysiert.

Die chemische Formel von UDP-Glucose lautet wie folgt:

UDP-Glucose ist eine aktivierte Form von Glucose, die direkt an der Polymerisationsreaktion beteiligt ist. Im Stadium der Glykogenbildung wird der Glukoserest, der Teil der UDP-Glukose ist, in die Glukosidenkette von Glykogen übertragen. Eine Bindung wird zwischen dem ersten Kohlenstoffatom des hinzugefügten Glukoserestes und der Hydroxylgruppe des Rests am 4. Kohlenstoffatom der Glukose gebildet, die sich in der Glukosekette befindet.

Diese letztere Reaktion wird durch Glykogensynthase katalysiert, die Glucose zu dem Oligosaccharid oder dem bereits in der Zelle vorhandenen Glycogenmolekül hinzufügt. Es muss betont werden, dass die durch die Glykogensynthase katalysierte Reaktion nur möglich ist, wenn die Polysaccharidkette mehr als vier Glucosereste enthält:

Das resultierende UDP wird dann durch ATP erneut zu UTP phosphoryliert, und somit beginnt der gesamte Zyklus der Glucose-1-Phosphat-Umwandlungen von neuem.

Im Allgemeinen kann die Glykogensynthese durch das folgende Schema dargestellt werden:

Die Verzweigung der Polysaccharidkette erfolgt unter Beteiligung des Enzyms Amylo-a-1,4-a-1,6-glycosyltransferase durch Brechen einer α-1,4-Bindung und Übertragen des Oligosaccharidrests vom Ende der Wachstumskette in dessen Mitte, wobei sich an dieser Stelle die Bildung befindet a-1,6-glycosidische Bindung. Das Ergebnis ist eine neue Seitenkette.

Das Glykogenmolekül enthält bis zu 1 Million Glucosereste (der Polymerisationsgrad beträgt 10 6), daher wird bei der Synthese ein erheblicher Energieaufwand verbraucht. Zur Herstellung und Einarbeitung von 1 Mol Glucoseresten in wachsende Polysaccharidketten ist ein Energieaufwand von 1 Mol ATP und 1 Mol UTP erforderlich.

Die Notwendigkeit, Glukose in Glykogen umzuwandeln, beruht auf der Tatsache, dass die Ansammlung einer erheblichen Menge an Glukose in der Zelle zu einem Anstieg des osmotischen Drucks führen würde, da Glukose eine sehr lösliche Substanz ist. Im Gegenteil ist Glykogen in Form von Granulaten in der Zelle enthalten und in Wasser wenig löslich.

Aufgrund der Fähigkeit, Glykogen (hauptsächlich in der Leber und in den Muskeln) abzuscheiden, werden in der Regel Bedingungen für die Ansammlung einer bestimmten Menge Kohlenhydrate geschaffen. Mit einem Anstieg des Energieverbrauchs im Körper infolge der Erregung des zentralen Nervensystems wird der Glykogenabbau verstärkt und Glukose gebildet. Neben der direkten Übertragung von Nervenimpulsen auf die Effektororgane und das Gewebe, wenn das ZNS angeregt wird, nehmen die Funktionen einer Reihe von endokrinen Drüsen zu, deren Hormone den Abbau von Glykogen vor allem in der Leber und in den Muskeln aktivieren. Diese Hormone wirken auf verschiedene Stufen des Glukosestoffwechsels.

Das Schema der Verwendung von Glukose im Körper

Die Rolle des Kohlenhydratstoffwechsels. Glukosequellen und Verwendungsmöglichkeiten im Körper.

49. Ein vereinfachtes Schema der Hydrolyse von Stärke und Glykogen im tierischen Körper.
50. Glykolyse und ihre Hauptstadien Der Wert der Glykolyse.

Essenz, Gesamtreaktionen und Glykolyseeffizienz.

Die Rolle des Kohlenhydratstoffwechsels. Glukosequellen und Verwendungsmöglichkeiten im Körper.

Die Hauptrolle von Kohlenhydraten wird von ihrer Energiefunktion bestimmt.

Glukose (aus dem antiken griechischen γλυκύς süß) (C6H12O6) oder Traubenzucker ist eine weiße oder farblose, geruchlose Substanz, die einen süßen Geschmack hat und in Wasser löslich ist. Rohrzucker ist etwa 25% süßer als Glukose. Glukose ist das wichtigste Kohlenhydrat für eine Person. Bei Mensch und Tier ist Glukose die wichtigste und universellste Energiequelle, um Stoffwechselprozesse sicherzustellen. Glukose wird in Tieren in Form von Glykogen in Pflanzen abgelagert - in Form von Stärke.

Glukosequellen
Unter normalen Bedingungen sind Kohlenhydrate die Hauptquelle von Kohlenhydraten für den Menschen. Der tägliche Bedarf an Kohlenhydraten beträgt etwa 400 g. Beim Assimilieren von Nahrungsmitteln werden alle exogenen Kohlenhydratpolymere in Monomere gespalten, nur Monosaccharide und ihre Derivate werden in die innere Umgebung des Körpers freigesetzt.

Blutzucker ist eine direkte Energiequelle im Körper. Die Geschwindigkeit seiner Zersetzung und Oxidation sowie die Fähigkeit, schnell aus dem Depot zu extrahieren, sorgen für eine Notfallmobilisierung von Energieressourcen mit schnell steigenden Energiekosten bei emotionaler Erregung, bei intensiven Muskelbelastungen usw.
Der Glukosespiegel im Blut beträgt 3,3 bis 5,5 mmol / l (60 bis 100 mg%) und ist die wichtigste homöostatische Konstante des Organismus. Besonders empfindlich gegen Blutzuckersenkung (Hypoglykämie) ist das zentrale Nervensystem. Eine leichte Hypoglykämie äußert sich in allgemeiner Schwäche und Müdigkeit. Bei einer Abnahme des Blutzuckers auf 2,2–1,7 mmol / l (40–30 mg%) entwickeln sich Krämpfe, Delirium, Bewusstseinsverlust und vegetative Reaktionen: verstärktes Schwitzen, Veränderungen im Lumen der Hautgefäße usw. der Name "hypoglykämisches Koma". Durch die Einführung von Glukose in das Blut werden diese Störungen schnell beseitigt.

Energierolle von Glukose.

1. In Zellen wird Glukose als Energiequelle verwendet. Der Hauptteil der Glukose wird nach einer Reihe von Umwandlungen für die Synthese von ATP im Prozess der oxidativen Phosphorylierung aufgewendet. Über 90% der Kohlenhydrate werden während der Glykolyse zur Energiegewinnung verbraucht.

2. Ein zusätzlicher Weg zur Energieverwendung von Glukose - ohne Bildung von ATP. Dieser Weg wird Pentosephosphat genannt. In der Leber macht es etwa 30% der Glukoseumwandlung aus, in Fettzellen etwas mehr. Diese Energie wird für die Bildung von NADP verbraucht, das als Spender von Wasserstoff und Elektronen dient, die für synthetische Prozesse benötigt werden - die Bildung von Nukleinsäuren und Gallensäuren, Steroidhormonen.

3. Die Umwandlung von Glukose in Glykogen oder Fett findet in den Zellen der Leber und des Fettgewebes statt. Wenn die Kohlenhydratspeicher beispielsweise unter Stress niedrig sind, entwickelt sich die Gluneogenese - die Synthese von Glukose aus Aminosäuren und Glycerin.

Das Schema der Verwendung von Glukose im Körper

Der Stoffwechsel von Kohlenhydraten im menschlichen Körper besteht aus folgenden Prozessen:

1. Verdauung von mit Nahrungsmitteln versorgten Poly- und Disacchariden im Verdauungstrakt zu Monosacchariden, weitere Absorption von Monosacchariden aus dem Darm in das Blut.

2. Synthese und Abbau von Glykogen in Geweben (Glykogenese und Glykogenolyse), insbesondere in der Leber.

Glykogen ist die Hauptform der Glukoseablagerung in tierischen Zellen. In Pflanzen wird die gleiche Funktion von Stärke übernommen. Strukturell ist Glykogen wie Stärke ein verzweigtes Glucosepolymer. Glykogen ist jedoch verzweigter und kompakter. Die Verzweigung sorgt für eine schnelle Freisetzung, wenn Glykogen eine große Anzahl terminaler Monomere abbaut.

-ist die Hauptform der Glukosespeicherung in tierischen Zellen

-bildet eine Energiereserve, die bei Bedarf schnell mobilisiert werden kann, um den plötzlichen Glukosemangel auszugleichen

Der Gehalt an Glykogen in den Geweben:

-Es wird in Form von Granulaten im Zytoplasma in vielen Zelltypen (hauptsächlich Leber und Muskeln) abgelagert.

-Nur in Leberzellen gespeichertes Glykogen kann zu Glukose verarbeitet werden, um den gesamten Körper zu ernähren. Die Gesamtmasse des Glykogens in der Leber kann bei Erwachsenen 100-120 Gramm erreichen

-Das Leberglykogen spaltet sich nie vollständig ab.

-In den Muskeln wird Glykogen ausschließlich für den lokalen Konsum zu Glucose-6-phosphat verarbeitet. In den Muskeln des Glykogens sammeln sich nicht mehr als 1% der gesamten Muskelmasse.

-Eine kleine Menge Glykogen kommt in den Nieren vor und noch weniger in Gliazellen des Gehirns und Leukozyten.

Synthese und Abbau von Glykogen gehen nicht ineinander über, diese Prozesse laufen auf unterschiedliche Weise ab.

Das Glykogenmolekül enthält bis zu 1 Million Glucosereste, daher wird bei der Synthese eine erhebliche Menge an Energie verbraucht. Die Notwendigkeit, Glukose in Glykogen umzuwandeln, beruht auf der Tatsache, dass die Ansammlung einer erheblichen Menge an Glukose in der Zelle zu einem Anstieg des osmotischen Drucks führen würde, da Glukose eine sehr lösliche Substanz ist. Im Gegenteil ist Glykogen in Form von Granulaten in der Zelle enthalten und ist leicht löslich.

Glykogen wird während des Verdauungszeitraums (innerhalb von 1-2 Stunden nach Einnahme von Kohlenhydratnahrungsmitteln) synthetisiert. Die Glykogenese tritt besonders intensiv in der Leber und in der Skelettmuskulatur auf.

Um 1 Glucoserest in die Glykogenkette aufzunehmen, werden 1 ATP und 1 UTP ausgegeben.

Der Hauptaktivator - das Hormon Insulin

Es wird in den Intervallen zwischen den Mahlzeiten und bei körperlicher Arbeit aktiviert, wenn der Blutzuckerspiegel abnimmt (relative Hypoglykämie).

Die Hauptaktivatoren des Verfalls:

in der Leber - das Hormon Glucagon

in den Muskeln - das Hormon Adrenalin

Ein vereinfachtes Schema der Hydrolyse von Stärke und Glykogen im tierischen Körper.

3. Der Pentosephosphatweg (Pentosezyklus) ist der anaerobe Weg der direkten Glukoseoxidation.

Auf diesem Weg gehen nicht mehr als 25 bis 30% der Glukose in die Zellen

Die resultierende Gleichung des Pentosephosphatweges:

6 Glucosemoleküle + 12 NADP → 5 Glucosemoleküle + 6 СО2 + 12 NADPH2

Die biologische Funktion des Pentosephosphat-Pfades bei einem Erwachsenen besteht darin, zwei wichtige Funktionen zu erfüllen:

· Es ist ein Anbieter von Pentosen, die für die Synthese von Nukleinsäuren, Coenzymen und Makroergien für plastische Zwecke erforderlich sind.

· Dient als Quelle für NADPH2, das wiederum verwendet wird, um:

1. Wiederherstellende Synthesen von Steroidhormonen, Fettsäuren

2. beteiligt sich aktiv an der Neutralisierung toxischer Substanzen in der Leber

4. Glykolyse - der Abbau von Glukose. Anfänglich bedeutete dieser Begriff nur die anaerobe Fermentation, die zur Bildung von Milchsäure (Laktat) oder Ethanol und Kohlendioxid führt. Gegenwärtig wird das Konzept der "Glykolyse" breiter verwendet, um den Abbau von Glucose zu beschreiben, wobei Glucose-6-phosphat, Fructosediphosphat und Pyruvat sowohl in Abwesenheit als auch in Gegenwart von Sauerstoff gebildet werden. Im letzteren Fall wird der Begriff "aerobe Glykolyse" im Gegensatz zur "anaeroben Glykolyse" verwendet, die zur Bildung von Milchsäure oder Lactat führt.

Glykolyse

Ein kleines, ungeladenes Glucosemolekül kann durch Diffusion durch eine Zelle diffundieren. Damit Glukose in der Zelle verbleiben kann, muss sie in die geladene Form (normalerweise Glukose-6-phosphat) umgewandelt werden. Diese Reaktion wird als Blockieren oder Sperren bezeichnet.

Weitere Möglichkeiten zur Verwendung von Glucose-6-phosphat in Zellen:

-Glykolyse und vollständige aerobe Glukoseoxidation

-Pentose-Phosphat-Zyklus (partielle Oxidation von Glucose zu Pentosen)

-Synthese von Glykogen usw.

Die Glykolyse findet im Zytoplasma von Zellen statt. Das Endprodukt dieser Stufe ist Brenztraubensäure.

ANAEROBISCHE GLYKOLYSE - der Prozess der Glucosespaltung mit der Bildung des Lactat-Endprodukts durch Pyruvat. Es fließt ohne Verwendung von Sauerstoff und ist daher nicht von der Arbeit der mitochondrialen Atmungskette abhängig.

Fließen in Muskeln bei intensiven Belastungen in den ersten Minuten der Muskelarbeit in Erythrozyten (in denen keine Mitochondrien vorhanden sind) sowie in verschiedenen Organen unter Bedingungen einer begrenzten Sauerstoffzufuhr, einschließlich in Tumorzellen. Dieser Prozess dient als Indikator für die erhöhte Zellteilungsrate bei unzureichender Bereitstellung ihres Blutgefäßsystems.

1. Vorbereitungsphase (geht mit den Kosten von zwei ATP-Molekülen)

Enzyme: Glucokinase; Phosphofructo-Isomerase;

2. Stadium der Bildung der Triosis (Aufspaltung von Glukose in zwei drei Kohlenstoff-Fragmente)

Fructose-1,6-diphosphat → 2-Glyceroaldehyd-3-phosphat

3. Oxidationsstufe der Glykolyse (ergibt 4 Mol ATP pro 1 Mol Glukose)

2 Glyceroaldehyd-3-phosphat + 2 NAD + → 2 PVK + 2 ATP

2 PVK + 2 NADH * H + → 2 Lactat + 2 NAD +

2NAD ergibt 6 ATP

Diese Methode der ATP-Synthese, die ohne Beteiligung der Gewebeatmung und daher ohne den Verbrauch von Sauerstoff, der durch die Reserveenergie des Substrats bereitgestellt wird, durchgeführt wird, wird als "ATP-Synthese" bezeichnet anaerobe oder Substratphosphorylierung.

Dies ist der schnellste Weg, um ATP zu erhalten. Es sei darauf hingewiesen, dass in den frühen Stadien zwei ATP-Moleküle verbraucht werden, um Glukose und Fruktose-6-phosphat zu aktivieren. Infolgedessen wird die Umwandlung von Glucose in Pyruvat von der Synthese von acht ATP-Molekülen begleitet.

Die allgemeine Gleichung für die Glykolyse lautet:

Glucose + O2 + 8ADF + 8H3PO4 → 2 Pyruvat + 2H2O + 8 ATP,

Oder

1. Die Glykolyse ist ein mitochondrial unabhängiger Weg für die Produktion von ATP im Zytoplasma (2 Mol ATP pro Mol Glukose). Grundlegende physiologische Bedeutung - die Verwendung von Energie, die in diesem Prozess zur Synthese von ATP freigesetzt wird. Glykolyse-Metaboliten werden zur Synthese neuer Verbindungen (Nukleoside; Aminosäuren: Serin, Glycin, Cystein) verwendet.

2. Wenn die Glykolyse zu Laktat übergeht, erfolgt die Regeneration von NAD + ohne Beteiligung der Gewebeatmung.

3. In Zellen, die keine Mitochondrien enthalten (Erythrozyten, Spermatozoen), ist die Glykolyse der einzige Weg, um ATP zu synthetisieren

4. Wenn Mitochondrien mit Kohlenmonoxid und anderen Atmungsgiften vergiftet werden, ermöglicht die Glykolyse das Überleben

1. Die Glykolysegeschwindigkeit nimmt ab, wenn Glukose nicht in die Zelle eindringt (Regulierung durch die Substratmenge), jedoch beginnt der Glykogenzersetzung bald und die Glykolysegeschwindigkeit wird wiederhergestellt

2. AMP (Niedrigenergiesignal)

3. Regulierung der Glykolyse mit Hormonen. Glykolyse stimulieren: Insulin, Adrenalin (stimuliert den Abbau von Glykogen; in den Muskeln wird Glucose-6-Phosphat gebildet und die Glykolyse wird vom Substrat aktiviert). Hemmt die Glykolyse: Glucagon (unterdrückt das Pyruvatkinase-Gen; übersetzt Pyruvatkinase in eine inaktive Form)

Die Bedeutung der anaeroben Glykolyse ist kurz

  • Bei intensiver Muskelarbeit, bei Hypoxie (z. B. intensives Laufen über 200 m für 30 s) erfolgt der Abbau von Kohlenhydraten vorübergehend unter anaeroben Bedingungen
  • NADH-Moleküle können ihren Wasserstoff nicht abgeben, da die Atmungskette in den Mitochondrien "nicht funktioniert"
  • Im Zytoplasma ist dann Pyruvat, das Endprodukt der 1. Stufe, ein guter Wasserstoffakzeptor.
  • In der Ruhe kommt nach intensiver Muskelarbeit Sauerstoff in die Zelle.
  • Dies führt zum "Start" der Atmungskette.
  • Dadurch wird die anaerobe Glykolyse automatisch gehemmt und auf aerobe, energieeffizientere umgestellt
  • Die Hemmung der anaeroben Glykolyse durch den Eintritt von Sauerstoff in die Zelle wird als PASTER EFFECT bezeichnet.

PASTER EFFECT. Es besteht in einer Atemdepression (O2a) anaerobe Glykolyse, d.h. es erfolgt ein Wechsel von der aeroben Glykolyse zur anaeroben Oxidation. Wenn Stoffe mit O geliefert werden2, dann 2NADN2, Die im Verlauf der Zentralreaktion gebildete Oxidation wird in der Atmungskette oxidiert, daher wird PVC nicht zu Laktat, sondern zu Acetyl-CoA, das am TCA-Zyklus beteiligt ist.

Die erste Stufe des Abbaus von Kohlenhydraten - die anaerobe Glykolyse - ist nahezu reversibel. Aus Pyruvat sowie aus Laktat, das unter anaeroben Bedingungen (Milchsäure) entsteht, kann Glukose synthetisiert werden und daraus Glykogen.

Die Ähnlichkeit der anaeroben und aeroben Glykolyse liegt darin, dass diese Prozesse unter Beteiligung derselben Enzyme vor der PVC-Bildung auf die gleiche Weise ablaufen.

VOLLSTÄNDIGE AEROBISCHE GLUCOSEXXIERUNG (PAOG):

Aufgrund der Aktivität der Mitochondrien ist es möglich, Glukose vollständig zu Kohlendioxid und Wasser zu oxidieren.

In diesem Fall ist die Glykolyse der erste Schritt im oxidativen Glukosestoffwechsel.

Vor dem Einbau von Mitochondrien in PAOG sollte glykolytisches Lactat in PVC umgewandelt werden.

1. Glykolyse mit anschließender Umwandlung von 2 Mol Lactat zu 2 Mol PVA und Transport von Protonen zu den Mitochondrien

2. Oxidative Decarboxylierung von 2 Mol Pyruvat in Mitochondrien unter Bildung von 2 Mol AcetylCoA

3. Verbrennung des Acetylrestes im Krebszyklus (2 Windungen des Krebszyklus)

4. Gewebeatmung und oxidative Phosphorylierung: NADH * H + und FADH2, die im Krebs-Zyklus erzeugt werden, oxidative Decarboxylierung von Pyruvat und die Übertragung über den Malat-Shuttle aus dem Cytoplasma

Phasen des Katabolismus am Beispiel von PAOG:

-Glykolyse, Transport von Protonen zu den Mitochondrien (Stufe I),

- Oxidative Decarboxylierung von Pyruvat (Stufe II)

-Krebszyklus - Stadium III

-Gewebeatmung und konjugierte oxidative Phosphorylierung - Stufe IV (mitochondriale ATP-Synthese)

Ii. In der zweiten Stufe werden Kohlendioxid und zwei Wasserstoffatome von Brenztraubensäure abgespalten. Die gespaltenen Wasserstoffatome in der Atmungskette werden bei gleichzeitiger ATP-Synthese in Sauerstoff überführt. Essigsäure wird aus Pyruvat gebildet. Sie verbindet sich mit einer speziellen Substanz, Coenzym A.

Diese Substanz ist Träger von Säureresten. Das Ergebnis dieses Prozesses ist die Bildung der Substanz Acetylcoenzym A. Diese Substanz hat eine hohe chemische Aktivität.

Die letzte Gleichung der zweiten Stufe:

СЗН4ОЗ + 1 / 2О2 + HSKoA + 3 ADP + 3 НзРО4 - СНз- С

SKoA + CO2 + H2O + 3ATF

Pyruvat-Coenzym A-Acetyl-CoA

Das Acetyl-Coenzym A wird im Tricarbonsäure-Zyklus (Krebs-Zyklus) weiter oxidiert und in CO2 und H2O umgewandelt.

Iii. Dies ist die dritte Stufe. Aufgrund der in dieser Stufe freigesetzten Energie wird auch die ATP-Synthese durchgeführt.

Der Tricarbonsäurezyklus (TCA) ist die Endphase des Katabolismus nicht nur von Kohlenhydraten, sondern auch von allen anderen Klassen organischer Verbindungen. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, dass der Abbau von Kohlenhydraten, Fetten und Aminosäuren ein gemeinsames Zwischenprodukt, Essigsäure, bildet, die mit seinem Träger, Coenzym A, in Form von Acetyl-Coenzym A verbunden ist.

Der Krebs-Zyklus tritt in den Mitochondrien mit dem obligatorischen Sauerstoffverbrauch auf und erfordert die Funktion der Gewebeatmung.

Die erste Reaktion des Zyklus ist die Wechselwirkung von Acetyl-Coenzym A mit Oxalessigsäure (SCHUK) unter Bildung von Zitronensäure.

Zitronensäure enthält drei Carboxylgruppen, d. H. Tricarbonsäure, die den Namen dieses Zyklus auslöste.

Daher werden diese Reaktionen als Zitronensäurezyklus bezeichnet. Zitronensäure bildet eine Reihe intermediärer Tricarbonsäuren und wird wieder in Oxalsäure umgewandelt. Der Zyklus wird wiederholt. Das Ergebnis dieser Reaktionen ist die Bildung von gespaltenem Wasserstoff, der nach Durchlaufen der Atmungskette Wasser mit Sauerstoff bildet. Die Übertragung jedes Paares von Wasserstoffatomen auf Sauerstoff wird von der Synthese von drei ATP-Molekülen begleitet. Insgesamt werden bei der Oxidation eines Moleküls Acetyl-Coenzym A 12 ATP-Moleküle synthetisiert.

Endgültige Krebszyklusgleichung (dritte Stufe):

SKoA + 2О2 + Н2О + 12АДФ + 12 Н3РО → НSKoA + 2 СО2 + Н2О + 12АТФ

Der Krebszyklus kann schematisch wie folgt dargestellt werden:

Als Ergebnis all dieser Reaktionen werden 36 ATP-Moleküle gebildet. Insgesamt produziert die Glykolyse 38 ATP-Moleküle pro Glucosemolekül.

Glucose + 6 O 2 + 38 ADF + 38 H 3 PO 4 → 6CO 2 + 6 H 2 O + 38 ATP

Die biologische Rolle von TCA

Der Krebs-Zyklus spielt eine integrations-, amphibolische (dh katabolische und anabolische), Energie- und Wasserstoff-Donor-Rolle.

1. Die Integrationsrolle besteht darin, dass die TCA der letzte übliche Weg zum Oxidieren der Brennstoffmoleküle ist - Kohlenhydrate, Fettsäuren und Aminosäuren.

2. Acetyl-CoA wird im TCA-Zyklus oxidiert - dies ist eine katabolische Rolle.

3. Die anabole Rolle des Zyklus besteht darin, dass er Zwischenprodukte für Biosynthesevorgänge liefert. Beispielsweise wird Oxaloacetat zur Synthese von Aspartat, a-Ketoglutarat zur Bildung von Glutamat und Succinyl-CoA zur Synthese von Häm verwendet.

4. Ein ATP-Molekül wird im CTC auf der Ebene der Substratphosphorylierung gebildet - dies ist eine Energierolle.

5. Wasserstoffdonor besteht darin, dass das CTC mit den reduzierten Coenzymen NADH (H +) und FADH2 eine Atmungskette bereitstellt, in der die Oxidation des Wasserstoffs dieser Coenzyme zu Wasser, gekoppelt mit der ATP-Synthese, stattfindet. Bei der Oxidation eines Acetyl-CoA-Moleküls im TCA-Zyklus werden 3 NADH (H +) und 1 FADH2 gebildet.

Stufe IV. Gewebeatmung und konjugierte oxidative Phosphorylierung (mitochondriale ATP-Synthese)

Dies ist der Transfer von Elektronen von den reduzierten Nukleotiden zu Sauerstoff (durch die Atmungskette). Es ist begleitet von der Bildung des Endprodukts - eines Wassermoleküls. Dieser Elektronentransport steht im Zusammenhang mit der ATP-Synthese im Prozess der oxidativen Phosphorylierung.

Die Oxidation von organischem Material in Zellen, begleitet von Sauerstoffverbrauch und Wassersynthese, wird als Gewebeatmung bezeichnet und die Elektronentransferkette (CPE) wird als Atmungskette bezeichnet.

Merkmale der biologischen Oxidation:

1. Fluss bei Körpertemperatur;

2. in Gegenwart von H2O;

3. Fließt nach und nach zahlreiche Stufen unter Beteiligung von Enzymträgern, die die Aktivierungsenergie reduzieren, sinkt die freie Energie, so dass Energie in Portionen freigesetzt wird. Daher geht die Oxidation nicht mit einem Temperaturanstieg einher und führt nicht zu einer Explosion.

Die Elektronen, die in das CPE eintreten, verlieren bei ihrer Bewegung von einem Träger zum anderen freie Energie. Ein großer Teil dieser Energie wird in ATP gespeichert, und ein Teil wird als Wärme abgeführt.

Die Übertragung von Elektronen von oxidierten Substraten auf Sauerstoff erfolgt in mehreren Schritten. Dabei handelt es sich um eine Vielzahl von Zwischenträgern, von denen jeder Elektronen von einem vorherigen Träger anhängen und zum nächsten übertragen kann. So entsteht eine Kette von Redoxreaktionen, die zur Reduktion von O2 und zur Synthese von H2O führen.

Der Elektronentransport in der Atmungskette wird mit der Bildung des für die ATP-Synthese notwendigen Protongradienten konjugiert (verknüpft). Dieser Vorgang wird als oxidative Phosphorylierung bezeichnet. Mit anderen Worten ist die oxidative Phosphorylierung der Prozess, bei dem die Energie der biologischen Oxidation in chemische Energie von ATP umgewandelt wird.

Atmungskettenfunktion - Verwendung von reduzierten respiratorischen Vektoren, die bei Reaktionen der metabolischen Oxidation von Substraten (hauptsächlich im Tricarbonsäurezyklus) gebildet werden. Jede oxidative Reaktion wird entsprechend der freigesetzten Energiemenge vom entsprechenden Atemwegsträger „NADF“, „NADF“ oder „FAD“ „gewartet“. In der Atmungskette werden Protonen und Elektronen unterschieden: Während Protonen über die Membran transportiert werden, wodurch ΔpH entsteht, bewegen sich Elektronen entlang der Trägerkette von Ubichinon zu Cytochromoxidase und erzeugen die elektrische Potentialdifferenz, die für die Bildung von ATP durch Proton-ATP-Synthase erforderlich ist. So "lädt" die Gewebeatmung die Mitochondrienmembran und die oxidative Phosphorylierung "entlädt" sie.

ATEMSTEUERUNG

Der Elektronentransfer über die CPE- und ATP-Synthese ist eng miteinander verbunden, d.h. kann nur gleichzeitig und synchron auftreten.

Mit einem Anstieg des ATP-Verbrauchs in der Zelle steigt die Menge an ADP und dessen Einstrom in die Mitochondrien. Eine Erhöhung der Konzentration von ADP (ATP-Synthasesubstrat) erhöht die Geschwindigkeit der ATP-Synthese. Die ATP-Syntheserate entspricht also genau dem Energiebedarf der Zelle. Die Beschleunigung der Gewebeatmung und die oxidative Phosphorylierung mit steigenden ADP-Konzentrationen wird als Atemkontrolle bezeichnet.

Bei den Reaktionen von CPE wird ein Teil der Energie nicht in Energie der makroergischen Bindungen von ATP umgewandelt, sondern als Wärme abgebaut.

Der Unterschied der elektrischen Potentiale auf der Mitochondrienmembran, die durch die Atmungskette erzeugt wird, die als molekularer Leiter von Elektronen fungiert, ist die treibende Kraft für die Bildung von ATP und anderen Arten von nützlicher biologischer Energie. Dieses Konzept der Energieumwandlung in lebenden Zellen wurde 1960 von P. Mitchell vorgeschlagen, um den molekularen Mechanismus der Konjugation des Elektronentransports und der Bildung von ATP in der Atmungskette zu erklären und erlangte schnell internationale Anerkennung. Für die Entwicklung der Forschung auf dem Gebiet der Bioenergie erhielt P. Mitchell 1978 den Nobelpreis. P. Boyer und J. Walker erhielten 1997 den Nobelpreis für die Aufklärung der molekularen Wirkungsmechanismen des Bioenergie-Hauptenzyms Protonen-ATP-Synthase.

Berechnung der Leistungsabgabe von PAOG in Stufen:

Glykolyse - 2 ATP (Substratphosphorylierung)

Transfer von Protonen in Mitochondrien - 2 NADH * H + = 6 ATP

Oxidative Decarboxylierung von 2 Mol PVA - 2 NADH * H + = 6 ATP

Krebszyklus (einschließlich TD und OF) - 12 * 2 = 24 Mol ATP während der Verbrennung von 2 Acetylresten

GESAMT: 38 Mol ATP bei vollständiger Verbrennung von 1 Mol Glucose

1) stellt eine Verbindung zwischen den Atmungssubstraten und dem Krebszyklus her;

2) liefert für die Bedürfnisse der Zelle zwei ATP-Moleküle und zwei NADH-Moleküle während der Oxidation jedes Glucosemoleküls (unter Anoxiebedingungen scheint die Glykolyse die Hauptquelle für ATP in der Zelle zu sein);

3) Zwischenprodukte für Syntheseverfahren in der Zelle erzeugt (z. B. Phosphoenolpyruvat, das für die Bildung von Phenolverbindungen und Lignin erforderlich ist);

4) bietet in Chloroplasten einen direkten Weg für die ATP-Synthese, unabhängig von der NADPH-Versorgung; Die gelagerte Stärke wird durch Glykolyse in Chloroplasten zu Triose metabolisiert, die dann aus dem Chloroplasten exportiert wird.

Die Effizienz der Glykolyse beträgt 40%.

5. Umwandlung von Hexosen

6. Glukoneogenese - die Bildung von Kohlenhydraten aus Nichtkohlenhydratprodukten (Pyruvat, Lactat, Glycerin, Aminosäuren, Lipiden, Proteinen usw.).

7. Ablagerung und Abbau von Glykogen

Glykogen ist die Hauptform der Glukoseablagerung in tierischen Zellen. In Pflanzen wird die gleiche Funktion von Stärke übernommen. Strukturell ist Glykogen wie Stärke ein verzweigtes Glucosepolymer.

Glykogen ist jedoch verzweigter und kompakter. Die Verzweigung sorgt für eine schnelle Freisetzung, wenn Glykogen eine große Anzahl terminaler Monomere abbaut. Synthese und Abbau von Glykogen gehen nicht ineinander über, diese Prozesse laufen auf unterschiedliche Weise ab.

Glykogen-Biosynthese.

Glykogen wird während des Verdauungszeitraums (innerhalb von 1-2 Stunden nach Einnahme von Kohlenhydratnahrungsmitteln) synthetisiert. Die Glykogenese tritt besonders intensiv in der Leber und in der Skelettmuskulatur auf. In den ersten Reaktionen wird UDF-Glucose gebildet (Reaktion 3), bei der es sich um eine aktivierte Form von Glucose handelt, die direkt an der Polymerisationsreaktion beteiligt ist (Reaktion 4). Diese letztere Reaktion wird durch die Glykogensynthase katalysiert, die Glucose zum Oligosaccharid oder zu dem bereits in der Zelle vorhandenen Glykogenmolekül hinzufügt und die Kette mit neuen Monomeren aufbaut. Die Herstellung und der Einbau in die wachsende Polysaccharidkette erfordert Energie von 1 Mol ATP und 1 Mol UTP. Die Polysaccharidkette wird unter Beteiligung des Enzyms Amylo--1,4-1,6-glycosyltransferase durch Aufbrechen einer -1,4-Bindung und Überführen des Oligosaccharidrestes vom Ende der Wachstumskette in die Mitte unter Bildung von -1,6 verzweigt glykosidische Bindung. Das Glykogenmolekül enthält bis zu 1 Million Glucosereste, daher wird bei der Synthese eine erhebliche Menge an Energie verbraucht. Die Notwendigkeit, Glukose in Glykogen umzuwandeln, beruht auf der Tatsache, dass die Ansammlung einer erheblichen Menge an Glukose in der Zelle zu einem Anstieg des osmotischen Drucks führen würde, da Glukose eine sehr lösliche Substanz ist. Im Gegenteil ist Glykogen in Form von Granulaten in der Zelle enthalten und ist leicht löslich. Der Abbau von Glykogen - Glykogenolyse - findet zwischen den Mahlzeiten statt.

Der Abbau von Glykogen.

Die Freisetzung von Glucose in Form von Glucose-1-phosphat (Reaktion 5) erfolgt als Ergebnis der Phosphorolyse, die durch Phosphorylase katalysiert wird. Das Enzym spaltet die terminalen Reste nacheinander, wodurch die Glykogenketten verkürzt werden. Dieses Enzym spaltet jedoch nur -1,4 glycosidische Bindungen. Die Bindungen am Verzweigungspunkt werden durch das Enzym Amylo-1,6-glycosidase hydrolysiert, das das Glucosemonomer in seiner freien Form spaltet.

QUELLEN VON BLUTGLUCOSE IST

4) Proteinverdau

Die Ablagerung der Glukose in der Leber geschieht

1) 8 # 10 Stunden nach einer kohlenhydratreichen Mahlzeit

2) wenn die Glukosekonzentration im Blut unter 3,5 mmol / l liegt

3) bei längerer körperlicher Anstrengung

4) später 1 # 2 Stunden nach einer kohlenhydratreichen Mahlzeit

BEI GLYKOGENOSE EMPFOHLEN

1) kohlenhydratarme Ernährung

2) normale Ernährung

3) häufiges Füttern in kleinen Portionen

4) eiweißreiche Ernährung

Bei anaeroben Bedingungen sammelt sich das Blut an

Hinterlegte Form von Glukose

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Abscheidung und Abbau von Glykogen;

Glykogen ist die Hauptform der Glukoseablagerung in tierischen Zellen. In Pflanzen wird die gleiche Funktion von Stärke übernommen. Strukturell ist Glykogen wie Stärke ein verzweigtes Glucosepolymer:

Glykogen ist jedoch verzweigter und kompakter. Die Verzweigung sorgt für eine schnelle Freisetzung, wenn Glykogen eine große Anzahl terminaler Monomere abbaut. Synthese und Abbau von Glykogen gehen nicht ineinander über, diese Prozesse laufen auf unterschiedliche Weise ab:

Glykogenbiosynthese - Die Glykogenese ist in der Abbildung dargestellt:

Glykogen wird während des Verdauungszeitraums (innerhalb von 1-2 Stunden nach Einnahme von Kohlenhydratnahrungsmitteln) synthetisiert. Die Glykogenese tritt besonders intensiv in der Leber und in der Skelettmuskulatur auf. In den ersten Reaktionen wird UDF-Glucose gebildet (Reaktion 3), bei der es sich um eine aktivierte Form von Glucose handelt, die direkt an der Polymerisationsreaktion beteiligt ist (Reaktion 4). Diese letztere Reaktion wird durch die Glykogensynthase katalysiert, die Glucose zum Oligosaccharid oder zu dem bereits in der Zelle vorhandenen Glykogenmolekül hinzufügt und die Kette mit neuen Monomeren aufbaut. Die Herstellung und der Einbau in die wachsende Polysaccharidkette erfordert Energie von 1 Mol ATP und 1 Mol UTP. Die Verzweigung der Polysaccharidkette erfolgt unter Beteiligung des Enzyms Amylo a-1,4-a-1,6-glycosyltransferase durch Brechen einer a-1,4-Bindung und Übertragen des Oligosaccharidrestes vom Ende der Wachstumskette in seine Mitte unter Bildung von Platzieren Sie eine -1,6-glycosidische Bindung. Das Glykogenmolekül enthält bis zu 1 Million Glucosereste, daher wird bei der Synthese eine erhebliche Menge an Energie verbraucht. Die Notwendigkeit, Glukose in Glykogen umzuwandeln, beruht auf der Tatsache, dass die Ansammlung einer erheblichen Menge an Glukose in der Zelle zu einem Anstieg des osmotischen Drucks führen würde, da Glukose eine sehr lösliche Substanz ist. Im Gegenteil ist Glykogen in Form von Granulaten in der Zelle enthalten und ist leicht löslich. Der Abbau von Glykogen - Glykogenolyse - findet zwischen den Mahlzeiten statt.

Die Freisetzung von Glucose in Form von Glucose-1-phosphat (Reaktion 5) erfolgt als Ergebnis der Phosphorolyse, die durch Phosphorylase katalysiert wird. Das Enzym spaltet die terminalen Reste nacheinander, wodurch die Glykogenketten verkürzt werden. Dieses Enzym spaltet jedoch nur glycosidische Bindungen von -1,4. Die Bindungen am Verzweigungspunkt werden durch das Enzym Amylo-a-1,6-glycosidase hydrolysiert, das das Glucosemonomer in freier Form spaltet:

Glukosestoffwechsel

Glukose ist einer der wichtigsten Bestandteile des Bluts. Ihre Menge spiegelt den Zustand des Kohlenhydratstoffwechsels wider.

Kohlenhydrate sind organische Verbindungen, die aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff bestehen. Es wird allgemein akzeptiert, Kohlenhydrate in 4 Gruppen einzuteilen:

• Monosaccharide - einfache Zucker (Glucose, Fructose, Monpose, Galactose, Xylose);

• Disaccharide, die die Spaltung von 2 Monosaccharidmolekülen (Maltose, Saccharose, Laktose) ermöglichen;

• Oligosaccharide, die während der Spaltung 3 bis 6 Moleküle Monosaccharide ergeben;

• Polysaccharide, die bei der Spaltung mehr als 6 Moleküle Monosaccharide ergeben.

Kohlenhydrate sind die wichtigste Energiequelle im menschlichen Körper. Sie betreten den Körper in der Zusammensetzung des Schreibens. Die Hauptquellen von Kohlenhydraten in Lebensmitteln sind pflanzliche Produkte (Brot, Kartoffeln, Getreide). Nahrungskohlenhydrate (hauptsächlich Polysaccharide - Stärke, Glykogen und Disaccharide - Saccharose, Laktose) werden durch Enzyme des Gastrointestinaltrakts zu Monosacchariden verdaut, die in dieser Form durch die Wände des Dünndarms aufgenommen werden und mit dem Blut der Pfortader in die Leber und das Körpergewebe gelangen. Physiologisch ist Glukose das wichtigste Kohlenhydrat im menschlichen Körper. Die wichtigsten metabolischen Umwandlungen, die Glukose durchläuft, sind

• Umwandlung in Glykogen;

• Oxidation unter Bildung von Energie;

• Umwandlung in andere Kohlenhydrate;

• Umwandlung in Bestandteile von Proteinen und Fetten.

Glukose spielt eine besondere Rolle in der Energieversorgung des Körpers. Es kann nur innerhalb der Zellen funktionieren, wo es die Rolle einer Energiequelle spielt. Wenn Glukose in die Zelle eindringt und genügend Sauerstoff vorhanden ist, wird sie metabolisch zu Kohlendioxid und Wasser oxidiert. Während dieses Vorgangs wird die im Glucosemolekül angesammelte Energie zur Bildung einer hochenergetischen Verbindung, Adenosintriphosphat (ATP), verwendet. Anschließend wird die im aTP-Molekül eingeschlossene Energie dazu verwendet, viele biochemische Reaktionen innerhalb der Zelle durchzuführen.

Bei Sauerstoffmangel in der Zelle kann Glukose während der Glykolyse zu Milchsäure (Laktat) oxidiert werden. Die Ansammlung von Milchsäure im Blut (Laktatazidose) ist die Ursache der metabolischen Azidose, die viele pathologische Prozesse mit unzureichender Sauerstoffversorgung (Atemstillstand) oder unzureichender Blutversorgung des Gewebes begleitet.

Die meisten Gewebe (Gehirn, Erythrozyten, Augenlinse, Nierenparenchym, Arbeitsmuskel) sind vollständig abhängig von der direkten Glukoseversorgung der Zellen und erfordern eine kontinuierliche 1-Glukosezufuhr jede Sekunde, da sie eine sehr schnelle ATP-Nutzung enthalten. Bei einem Erwachsenen beträgt der Bedarf an Glukose mindestens 190 g pro Tag (etwa 150 g für das Gehirn und 40 g für andere Gewebe).

Glukose als Energiequelle wird von allen Körperzellen benötigt. Die Bedürfnisse von Zellen nach Glukose können jedoch erheblich variieren: Beispielsweise sind die Bedürfnisse von Muskelzellen (Myozyten) während des Schlafes minimal und während körperlicher Arbeit groß. Der Bedarf an Glukose stimmt nicht immer mit dem Empfangsschreiben überein. Daher gibt es im menschlichen Körper Mechanismen, die es ermöglichen, Glukose, die aus Nahrungsmitteln stammt, für die zukünftige Verwendung zu speichern und sie dann nach Bedarf zu verwenden. Die meisten Zellen des menschlichen Körpers sind in der Lage, Glukose in begrenzten Mengen zu speichern, aber drei Arten von Zellen sind das Hauptdepot von Glukose: Leber, Muskel und Fettgewebezellen (Adipozyten).

Diese Zellen sind in der Lage, Glukose aus dem Blut aufzufangen und für die spätere Verwendung zu speichern, da der Bedarf dafür gering und der Gehalt (nach dem Essen) hoch ist. In einer Situation, in der der Bedarf an Glukose steigt und der Gehalt im Blut abnimmt (zwischen den Mahlzeiten), können sie ihn aus dem Depot freisetzen und bei auftretenden Bedürfnissen einsetzen.

Leberzellen und Myozyten speichern Glukose als Glykogen, das ein Glukosepolymer mit hohem Molekulargewicht ist. Der Prozess der Glykogen-Synthese wird Glykogenese genannt. Der umgekehrte Prozess der Umwandlung von Glykogen in Glukose wird Glykogenolyse genannt. Es wird als Reaktion auf einen Rückgang des Blutzuckerspiegels stimuliert. Adipozyten des Fettgewebes können auch Glukose speichern. Bei der Lyogenese wandeln sie es in Glycerin um, das dann in Triglyceride (eine Form der Fettablagerung) eingebaut wird. Um Zellen mit Energie zu versorgen, können Triglyceride aus Fettzellen mobilisiert werden, jedoch erst, nachdem die Glykogenspeicher aufgebraucht sind. Daher leistet Glykogen beim Menschen die Funktion der kurzfristigen Glukoseablagerung und der Fette - langfristig.

Nach einer Mahlzeit, wenn der Blutzuckerspiegel im Blut hoch ist, synthetisiert die Leber Glykogen und Triglyceride, Muskelzellen (Glykogen) und Adipozyten (Triglyceride). Die Speicherkapazität von Kohlenhydraten im Körper ist begrenzt und beträgt etwa 70 Gramm in der Leber und 120 Tonnen in den Muskeln. Die Gesamtmenge an Gewebe und flüssigen Kohlenhydraten bei einem Erwachsenen (etwa 300 kcal) reicht eindeutig nicht aus, um den Energiebedarf des Körpers zwischen den Mahlzeiten zu gewährleisten, so dass das Hauptdepot und die Energiequelle im menschlichen Körper Triglyceride des Fettgewebes sind.