Glicogen, insulină și glucagon

Funcțiile glucozei

După cum am văzut în pagina anterioară, toți glucidele ingerate cu alimente sunt defalcate în glucoză monozaharidică prin procesele din intestinul subțire și, într-o măsură mult mai mică, și în monozaharide fructoză și galactoză. După absorbție, aceste trei monozaharide intră în ficat prin vena portă. Aici fructoza și galactoza sunt transformate în glucoză, iar o parte din glucoză este utilizată pentru producerea de energie a ficatului. O altă parte este stocată sub formă de glicogen. Cu toate acestea, cea mai mare parte a glucozei intră în fluxul sanguin și este transportată către celulele corpului, unde este apoi utilizată pentru producerea de energie (glicoliză și apoi fie ciclul acidului citric și lanțul respirator, fie fermentația anaerobă).

glicogen

Principalele funcții ale glucozei în corpul uman sunt:

  1. Furnizarea energie pentru celule
  2. Materii prime pentru sinteza compușilor importanți precum glicoproteine, glicolipide, anumiți aminoacizi și acizi grași.

Digestie și absorbție

Digestia glucidelor și absorbția monozaharidelor formate din acestea au fost deja atinse pe pagina corespunzătoare. De asemenea, este interesant faptul că resorbția glucozei și galactozei este un proces de transport activ care consumă energie, în timp ce resorbția fructozei are loc prin difuzie normală în direcția gradientului de concentrație, adică nu consumă nicio energie. Deoarece glucoza este transportată activ din intestinul subțire în sânge, concentrația de glucoză din sânge (așa-numitul nivel de zahăr din sânge) crește, de asemenea, relativ rapid [1]. Cu un transport pur pasiv, această creștere ar dura mult mai mult.

Depozitarea glicogenului în ficat și celulele musculare

După absorbție, glucoza (împreună cu fructoza și galactoza) curge prin vena portă în ficat. Ficatul are nevoie de o parte din glucoză, o altă parte este transformată în glicogen polizaharidic insolubil în apă, iar cea mai mare parte este apoi pusă la dispoziția organismului.

Depozitul de glicogen al ficatului este destul de mic, doar aproximativ 150 g de glicogen pot fi depozitate în ficat [1]. Când depozitul de glicogen este alimentat și „mai ajunge” și mai multă glucoză prin vena portă, ficatul produce acizi grași din moleculele de glucoză în exces, care - în timp ce sunt încă în ficat - sunt esterificate cu glicerină, astfel încât sunt create grăsimi neutre. Acest proces se numește lipogeneză, în engleză: formarea grăsimilor.

Ficatul nu este singurul organ din corpul uman care poate stoca glicogenul. O cantitate semnificativ mai mare de glicogen poate fi stocată în mușchi. Potrivit lui Biesalski și colab. [1] mușchii „reprezintă chiar o mare parte din rezerve (aprox. 0,5 kg)” .

Cu toate acestea, există o diferență importantă între ficat și mușchi în ceea ce privește stocarea glicogenului: ficatul poate elibera glucoza sintetizată din defalcarea glicogenului către alte organe, în timp ce celulele musculare nu, deoarece nu au o enzimă crucială. Celulele musculare pot folosi „numai” glicogenul stocat pentru a-și furniza propria energie.

insulină

Celulele normale ale corpului își pot obține energia atât din glucoză, cât și din acizi grași, astfel încât un nivel prea scăzut de glucoză în sânge nu este atât de critic. Ceva complet diferit se aplică celulelor creierului, care își pot obține energia exclusiv din glucoză (și din anumite cetone dacă există un deficit de glucoză). Creierul are nevoie de aproximativ 140 g de glucoză pe zi [1]. Transportul glucozei în celulele creierului are loc pasiv, adică prin difuzie normală cu ajutorul proteinelor purtătoare. Aceasta înseamnă, pe de o parte, că nu este necesară energie suplimentară pentru a transporta glucoza în celulele creierului, ceea ce este deja avantajos, pe de altă parte, creierul este dependent de o anumită concentrație de glucoză în sânge, astfel încât acest transport pasiv este posibil (pentru a ne aminti de biologie - Lecții: Difuzarea are loc întotdeauna în direcția gradientului de concentrație, adică de la partea cu concentrația mai mare la partea cu concentrația mai mică).

Dacă nivelul de glucoză din sânge este prea scăzut pentru această difuzie, apar tulburări catastrofale ale funcției creierului. Acest lucru nu trebuie să se întâmple în niciun caz și, astfel, organismul se asigură că concentrația de glucoză din sânge rămâne în mod rezonabil constantă. Concentrația de glucoză este astfel reglată. Corpul are două elemente de acționare pentru aceasta, și anume cei doi hormoni insulină și glucagon.

insulină

Insulina este o peptidă mică care se produce în celulele beta ale pancreasului. Sarcina insulinei este de a permite transportul glucozei în anumite celule ale corpului, și anume în celulele musculare și în celulele țesutului adipos [2] .

S-ar putea crede că transportorul de glucoză al acestor celule este o proteină purtătoare simplă care are un centru alosteric pentru insulină. Când insulina se instalează în acest centru alosteric, purtătorul devine activ și poate transporta glucoza cu gradientul de concentrație în celulă. Din păcate, lucrurile nu sunt la fel de simple pe cât ți-ai dori să fie ca un student. Există două proteine ​​responsabile de transportul glucozei. Pentru mai multe detalii, consultați „amprenta fină”:

Transportor de glucoză GLUT-4

Două proteine ​​sunt responsabile pentru transportul glucozei. În primul rând, un receptor de insulină. Aceasta este o proteină membranară mică, care are un punct de andocare pentru hormonul insulină din exterior. Dacă molecula de insulină atrage de fapt receptorul de insulină, aceasta devine activă. Receptorul pentru insulină folosește o substanță mesageră internă celulară numită IRS pentru a se asigura că anumite vezicule (mici corpuri goale care sunt înconjurate de o membrană) fuzionează cu membrana celulară. Gândiți-vă la asta ca la ceva cum ar fi fuziunea veziculelor sinaptice cu membrana presinatică.

Este păcat că nu toți ați ales biologia ca curs avansat, atunci ați ști acum despre ce vorbesc. Dar puteți citi totul pe paginile mele de neurobiologie.

Membrana acestor vezicule conține acum a doua proteină, transportorul de glucoză GLUT-4. Când veziculele se fuzionează acum cu membrana celulară, moleculele GLUT-4 intră și ele în membrana celulară. Acolo acționează acum ca transportori de glucoză, iar glucoza intră în celule [3] .

O capcană de glucoză!

Este posibil să fiți familiarizați cu experimentul cu capcana ionică cu roșu neutru din clasa de biologie la nivelul EF. Celulele de ceapă sunt plasate într-o soluție de roșu neutru. Celulele absorb vopseaua prin difuzie pasivă, dar nu încetează să mai absoarbă vopseaua atunci când concentrația internă a atins valoarea concentrației externe, ci în schimb acumulează din ce în ce mai mult vopsea. S-ar putea crede inițial că ar putea fi un transport activ. Dar nu, lucrurile sunt mult mai simple: există un mediu acid în interiorul celulei, iar moleculele roșu neutru ocupă fiecare un proton. Acest lucru îi transformă în ioni. Cu toate acestea, ionii nu pot trece prin membrana celulară. Ionii roșii neutri sunt prinși în celulă, motiv pentru care experimentul este cunoscut și sub denumirea de „experiment cu capcana ionică”. Cu toate acestea, datorită acțiunii acidului, concentrația moleculelor roșii neutre din interiorul celulei rămâne întotdeauna la un nivel foarte scăzut, astfel încât difuzia pasivă poate continua să aibă loc.

Ce legătură au toate acestea cu transportul glucozei? Ei bine, ceva similar se întâmplă aici. De îndată ce moleculele de glucoză trec pasiv în celule prin intermediul transportorului GLUT-4, acestea sunt fosforilate de o enzimă, adică sunt prevăzute cu o grupare fosfat. Glucoza devine glucoză-fosfat. Aceasta înseamnă că concentrația de glucoză din interiorul celulei este întotdeauna menținută foarte scăzută în acest fel, astfel încât să poată circula din ce în ce mai mult glucoză în.

Carbohidrați și insulină

Insulina este sintetizată în celulele beta ale pancreasului. Un aliment bogat în carbohidrați favorizează eliberarea insulinei, iar nivelul de insulină din sânge crește.

Mai precis, există deja un anumit aport de pre-insulină în pancreas. Pre-insulina este proteina care este produsă direct prin transcripție pe ribozomii celulelor. Pentru a produce insulina „potrivită”, unii aminoacizi trebuie eliminați din această preinsulină. Aceasta creează două lanțuri peptidice scurte, care sunt apoi conectate între ele prin două punți disulfură. Toate acestea sunt reglementate de anumite enzime. Și aceste enzime devin active atunci când nivelul zahărului din sânge depășește o anumită valoare.

Fiecare hormon - și insulina este un hormon - are anumite celule țintă în a căror membrană se află proteinele receptorilor pentru hormon (principiul cheie și blocare). Celulele țintă ale insulinei sunt

  1. celulele musculaturii scheletice
  2. celulele ficatului
  3. celulele țesutului adipos

Aceste trei tipuri de celule pot prelua glucoza și, astfel, scad nivelul zahărului din sânge. Cu toate acestea, insulina funcționează diferit în cele trei tipuri de celule:

Celulele hepatice

Glucoza ajunge la celulele ficatului independent de insulină. Aici insulina provoacă următoarele procese:

  1. Promovarea acumulării de glicogen
  2. Inhibarea descompunerii glicogenului
  3. Inhibarea gluconeogenezei (producția de glucoză)
  4. Formarea acizilor grași din glucoză sau acetil-CoA (produs de descompunere al glucozei)

Celulele musculare

Insulina are următoarele efecte asupra celulelor musculare:

  1. Activarea transportorului de glucoză
  2. Promovarea acumulării de glicogen
  3. Inhibarea descompunerii glicogenului
  4. Inhibarea gluconeogenezei

Celule grase

În cele din urmă, insulina are aceste efecte asupra celulelor adipoase:

  1. Activarea transportorului de glucoză
  2. Promovarea acumulării de lipide
  3. Inhibarea descompunerii lipidelor.

Glucagon

Acest hormon este antagonistul insulinei. Glucagonul se formează și în celulele pancreasului, dar nu în celulele beta, ci în celulele alfa. Efectul principal al glucagonului poate fi descris rapid: Glucagonul activează descompunerea glicogenului în ficat și astfel crește nivelul zahărului din sânge.

Legături interne:

  • Digestia carbohidraților (EL)
  • Glucoza (organica)
  • Transportul substanțelor (organice)
  • Ciclul Cori (EL)
IMPRINT/Politica de confidențialitate/Sitemap

Cronologie:
08/07/2017: Pagină creată.