Glikogén, inzulin és glükagon

A glükóz funkciói

Amint azt az előző oldalon láthattuk, az étellel elfogyasztott összes szénhidrátot a vékonybélben zajló folyamatok révén monoszacharid-glükózzá bontják, és jóval kisebb mértékben a fruktóz és a galaktóz monoszacharidjaivá. A felszívódás után ez a három monoszacharid a portális vénán keresztül jut be a májba. Itt a fruktóz és a galaktóz glükózzá alakul, és a glükóz egy részét a máj saját energiatermelésére fordítják. Egy másik részét glikogén formájában tárolják. A glükóz nagy része azonban bejut a véráramba, és a test sejtjeibe szállítódik, ahol aztán energiatermelésre használják (glikolízis, majd vagy a citromsav-ciklus és a légzési lánc, vagy az anaerob fermentáció).

glükagon

A glükóz fő funkciói az emberi testben a következők:

  1. Gondoskodás energia a sejtek számára
  2. Nyersanyag fontos vegyületek, például glikoproteinek, glikolipidek, bizonyos aminosavak és zsírsavak szintéziséhez.

Emésztés és felszívódás

A szénhidrátok emésztését és a belőlük képződő monoszacharidok felszívódását a megfelelő oldalon már érintettük. Érdekes az is, hogy a glükóz és a galaktóz felszívódása aktív transzportfolyamat, amely energiát fogyaszt, míg a fruktóz felszívódása normális diffúzióval történik a koncentrációgradiens irányába, vagyis nem fogyaszt energiát. Mivel a glükóz aktívan szállul a vékonybélből a vérbe, a vér glükózkoncentrációja (az úgynevezett vércukorszint) is viszonylag gyorsan emelkedik [1]. Tisztán passzív szállítás esetén ez a növekedés sokkal tovább tartana.

Glikogén tárolása a májban és az izomsejtekben

Az abszorpció után a glükóz (fruktózzal és galaktózzal együtt) a kapu vénáján keresztül a májba áramlik. A májnak magának a glükóznak egy része kell, egy másik része vízben oldhatatlan poliszacharid-glikogénné alakul, majd a nagyobbik részt a test rendelkezésére bocsátják.

A máj glikogénkészlete meglehetősen kicsi, csak körülbelül 150 g glikogén tárolható a májban [1]. Amikor a glikogénkészlet feltöltődik, és a portális vénán keresztül még több glükóz érkezik, a máj zsírsavakat termel a felesleges glükózmolekulákból, amelyeket - még a májban - glicerinnel észterezünk, így semleges zsírok keletkeznek. Ezt a folyamatot lipogenezisnek nevezik, angolul: zsírképződés.

A máj nem az egyetlen szerv az emberi testben, amely képes tárolni a glikogént. Jelentősen nagyobb mennyiségű glikogén tárolható az izmokban. Biesalski és munkatársai szerint [1] az izmok "akár a tartalékok jelentős részét (kb. 0,5 kg) is képviselhetik" .

Van azonban egy fontos különbség a máj és az izmok között a glikogén tárolása szempontjából: A máj felszabadíthatja a glikogén lebontásából szintetizált glükózt más szervekbe, míg az izomsejtek nem, mert hiányzik belőlük egy alapvető enzim. Az izomsejtek "csak" a tárolt glikogént használhatják fel saját energiaellátásukhoz.

inzulin

A normál testsejtek mind a glükózból, mind a zsírsavakból nyerhetik energiájukat, ezért a vér túl alacsony glükózszintje nem annyira kritikus. Valami egészen más vonatkozik az agysejtekre, energiájukat kizárólag glükózból nyerhetik (és glükózhiány esetén bizonyos ketonokból). Az agynak naponta körülbelül 140 g glükózra van szüksége [1]. A glükóz transzportja az agysejtekbe passzívan, azaz normális diffúzió útján, hordozófehérjék segítségével történik. Ez azt jelenti, hogy egyrészt nincs szükség további energiára a glükóznak az agysejtekbe történő szállításához, ami előnyös, másrészt az agy függ a vér bizonyos glükózkoncentrációjától, így ez a passzív transzport egyáltalán lehetséges (emlékezni a biológiára) -Lecke: A diffúzió mindig a koncentráció gradiensének irányában történik, vagyis a magasabb koncentrációjú oldalról az alacsonyabb koncentrációjú oldalra).

Ha a vér glükózszintje túl alacsony ehhez a diffúzióhoz, az agy működésének katasztrofális rendellenességei jelentkeznek. Ez semmilyen körülmények között nem történhet meg, így a test biztosítja, hogy a vér glükózkoncentrációja ésszerűen állandó maradjon. A glükóz koncentrációja így szabályozott. A testnek ehhez két működtetője van, nevezetesen a két hormon, az inzulin és a glükagon.

inzulin

Az inzulin egy kicsi peptid, amely a hasnyálmirigy béta-sejtjeiben keletkezik. Az inzulin feladata, hogy lehetővé tegye a glükóz transzportját a test bizonyos sejtjeibe, nevezetesen az izomsejtekbe és a zsírszövet sejtjeibe [2] .

Azt gondolhatnánk, hogy ezekben a sejtekben a glükóz transzporter egy egyszerű hordozó fehérje, amelynek alloszterikus centruma van az inzulin számára. Amikor az inzulin megtelepszik ebben az alloszterikus központban, a hordozó aktívvá válik, és a koncentrációgrádienssel a glükózt képes a sejtbe szállítani. Sajnos a dolgok nem egészen olyan egyszerűek, mint azt szeretnéd, ha diákként lennének. Két fehérje felelős a glükóz szállításáért. További részletekért lásd az "apró betűs részt":

Glükózszállító GLUT-4

Két fehérje felelős a glükóz szállításáért. Először is egy inzulinreceptort. Ez egy kis membránfehérje, amelynek kívülről az inzulin hormon dokkolópontja van. Ha az inzulin molekula valóban dokkol az inzulin receptorhoz, akkor aktívvá válik. Az inzulinreceptor az IRS nevű sejt-belső hírvivő anyagot használja annak biztosítására, hogy egyes vezikulák (kis üreges testek, amelyeket membrán vesz körül) összeolvad a sejtmembránnal. Úgy gondoljon rá, mint valami olyanra, mint a szinaptikus vezikulák fúziója a preszinatikus membránnal.

Kár, hogy nem mindannyian a biológiát választottátok továbbtanulónak, akkor most tudnátok, miről beszélek. De mindent elolvashat a neurobiológiai oldalaimon.

Ezeknek a vezikuláknak a membránja tartalmazza a második fehérjét, a tényleges glükóz transzportert, a GLUT-4-et. Amikor a vezikulák egyesülnek a sejtmembránnal, a GLUT-4 molekulák is belépnek a sejtmembránba. Ott most glükóztranszporterként működnek, és a glükóz bejut a sejtekbe [3] .

Glükózcsapda!

Talán ismeri a semleges vörös színű ioncsapda kísérletet a biológia osztályból EF szinten. A hagymasejteket semleges vörös oldatba helyezzük. A sejtek passzív diffúzió útján szívják fel a festéket, de nem hagyják abba a festék felszívódását, amikor a belső koncentráció eléri a külső koncentráció értékét, hanem egyre több festéket halmoznak fel. Kezdetben azt gondolhatnánk, hogy aktív közlekedésről lehet szó. De nem, a dolgok sokkal egyszerűbbek: a sejt belsejében savas környezet van, és a semleges vörös molekulák mindegyike protont vesz fel. Ez ionokká változtatja őket. Azonban az ionok nem tudnak átjutni a sejtmembránon. A semleges vörös ionok csapdába esnek a sejtben, ezért a kísérletet "ioncsapda-kísérletnek" is nevezik. A sav hatása miatt azonban a semleges vörös molekulák koncentrációja a sejt belsejében mindig nagyon alacsony szinten marad, így a passzív diffúzió továbbra is megvalósulhat.

Mi köze mindehhez a glükózszállításhoz? Nos, itt valami hasonló történik. Amint a glükózmolekulák passzívan bejutnak a sejtekbe a GLUT-4 transzporteren keresztül, egy enzim foszforilezi őket, vagyis foszfátcsoporttal látja el. A glükóz glükóz-foszfáttá válik. Ez azt jelenti, hogy a sejt belsejében a glükózkoncentrációt mindig nagyon alacsony szinten tartják, így egyre több glükóz áramolhat be.

Szénhidrátok és inzulin

Az inzulin szintetizálódik a hasnyálmirigy béta sejtjeiben. A szénhidrátokban gazdag étel elősegíti az inzulin felszabadulását, és a vérben az inzulinszint emelkedik.

Pontosabban, a hasnyálmirigyben már van bizonyos előinzulin-ellátás. Az előinzulin az a fehérje, amelyet közvetlenül a sejtek riboszómáin történő transzkripcióval állítanak elő. A "megfelelő" inzulin előállításához néhány aminosavat ki kell vágni ebből az inzulinból. Ez két rövid peptidláncot hoz létre, amelyek ezután két diszulfid hídon keresztül kapcsolódnak egymáshoz. Mindezt bizonyos enzimek szabályozzák. És ezek az enzimek akkor válnak aktívvá, ha a vércukorszint meghalad egy bizonyos értéket.

Minden hormonnak - és az inzulin egy hormon - vannak bizonyos célsejtjei, amelyek membránjában a hormon fehérjéi találhatók a hormon számára (kulcs és zár elv). Az inzulin célsejtjei

  1. a vázizmok sejtjei
  2. a májsejtek
  3. a zsírszövet sejtjei

Ez a három sejttípus felveheti a glükózt, és így csökkentheti a vércukorszintet. Az inzulin azonban másképp működik a három sejttípusban:

Májsejtek

A glükóz az inzulintól függetlenül éri el a májsejteket. Itt az inzulin a következő folyamatokat okozza:

  1. A glikogén felhalmozódásának elősegítése
  2. A glikogén lebontásának gátlása
  3. A glükoneogenezis gátlása (glükóztermelés)
  4. Zsírsavak képződése glükózból vagy acetil-CoA-ból (a glükóz bomlásterméke)

Izomsejtek

Az inzulin a következő hatásokkal bír az izomsejtekben:

  1. A glükóz transzporter aktiválása
  2. A glikogén felhalmozódásának elősegítése
  3. A glikogén lebontásának gátlása
  4. A glükoneogenezis gátlása

Zsírsejtek

Végül az inzulin a zsírsejtekben a következő hatásokkal rendelkezik:

  1. A glükóz transzporter aktiválása
  2. A lipidek felhalmozódásának elősegítése
  3. A lipidek lebontásának gátlása.

Glükagon

Ez a hormon az inzulin antagonistája. A glükagon a hasnyálmirigy sejtjeiben is képződik, de nem a béta sejtekben, hanem az alfa sejtekben. A glükagon fő hatása gyorsan leírható: A glükagon aktiválja a májban a glikogén lebomlását, és ezáltal növeli a vércukorszintet.

Belső linkek:

  • Szénhidrát emésztés (EL)
  • Glükóz (szerves)
  • Szerves anyagok szállítása
  • Cori-ciklus (EL)
IMPRINT/Adatvédelmi irányelvek/Webhelytérkép

Idővonal:
07/08/2017: Az oldal létrehozva.