Glycogen Structure. In this structu

Glycogen Structure. In this structure of two outer branches of a glycogen molecule, the residues at the nonreducing ends are shown in red and residue that starts a branch is shown in green. The rest of the glycogen molecule is represented by R.
Glycogen is not as reduced as fatty acids are and consequently not as energy rich. Why do animals store any energy as glycogen? Why not convert all excess fuel into fatty acids? Glycogen is an important fuel reserve for several reasons. The controlled breakdown of glycogen and release of glucose increase the amount of glucose that is available between meals. Hence, glycogen serves as a buffer to maintain blood-glucose levels. Glycogen's role in maintaining blood-glucose levels is especially important because glucose is virtually the only fuel used by the brain, except during prolonged starvation. Moreover, the glucose from glycogen is readily mobilized and is therefore a good source of energy for sudden, strenuous activity. Unlike fatty acids, the released glucose can provide energy in the absence of oxygen and can thus supply energy for anaerobic activity.

The two major sites of glycogen storage are the liver and skeletal muscle. The concentration of glycogen is higher in the liver than in muscle (10% versus 2% by weight), but more glycogen is stored in skeletal muscle overall because of its much greater mass. Glycogen is present in the cytosol in the form of granules ranging in diameter from 10 to 40 nm (Figure 21.2). In the liver, glycogen synthesis and degradation are regulated to maintain blood-glucose levels as required to meet the needs of the organism as a whole. In contrast, in muscle, these processes are regulated to meet the energy needs of the muscle itself.

Figure 21.2. Electron Micrograph of a Liver Cell.
Figure 21.2

Electron Micrograph of a Liver Cell. The dense particles in the cytoplasm are glycogen granules. [Courtesy of Dr. George Palade.]
21.0.1. An Overview of Glycogen Metabolism:
Glycogen degradation and synthesis are relatively simple biochemical processes. Glycogen degradation consists of three steps: (1) the release of glucose 1-phosphate from glycogen, (2) the remodeling of the glycogen substrate to permit further degradation, and (3) the conversion of glucose 1-phosphate into glucose 6-phosphate for further metabolism. The glucose 6-phosphate derived from the breakdown of glycogen has three fates (Figure 21.3): (1) It is the initial substrate for glycolysis, (2) it can be processed by the pentose phosphate pathway to yield NADPH and ribose derivatives; and (3) it can be converted into free glucose for release into the bloodstream. This conversion takes place mainly in the liver and to a lesser extent in the intestines and kidneys.

Figure 21.3. Fates of Glucose 6-Phosphate.
Figure 21.3

Fates of Glucose 6-Phosphate. Glucose 6-phosphate derived from glycogen can (1) be used as a fuel for anaerobic or aerobic metabolism as in, for instance, muscle; (2) be converted into free glucose in the liver and subsequently released into the blood; (more...)
Glycogen synthesis requires an activated form of glucose, uridine diphosphate glucose (UDP-glucose), which is formed by the reaction of UTP and glucose 1-phosphate. UDP-glucose is added to the nonreducing end of glycogen molecules. As is the case for glycogen degradation, the glycogen molecule must be remodeled for continued synthesis.

The regulation of these processes is quite complex. Several enzymes taking part in glycogen metabolism allosterically respond to metabolites that signal the energy needs of the cell. These allosteric responses allow the adjustment of enzyme activity to meet the needs of the cell in which the enzymes are expressed. Glycogen metabolism is also regulated by hormonally stimulated cascades that lead to the reversible phosphorylation of enzymes, which alters their kinetic properties. Regulation by hormones allows glygogen metabolism to adjust to the needs of the entire organism. By both these mechanisms, glycogen degradation is integrated with glycogen synthesis. We will first examine the metabolism, followed by enzyme regulation and then the elaborate integration of control mechanisms.

Signal cascades lead to the mobilization of glycogen to produce glucose, an energy source for runners.
Figure

Signal cascades lead to the mobilization of glycogen to produce glucose, an energy source for runners. [(Left) Mike Powell/Allsport.]
Contents

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ไกลโคเจนโครงสร้าง ในโครงสร้างของสองสาขาด้านนอกของโมเลกุลไกลโคเจนนี้ตกค้างที่ปลาย nonreducing จะแสดงในสีแดงและสารตกค้างที่เริ่มต้นสาขาจะแสดงในสีเขียว
ส่วนที่เหลือของโมเลกุลไกลโคเจนที่เป็นตัวแทนจากอาร์ไกลโคเจนจะไม่ลดลงเท่าที่เป็นกรดไขมันและจึงไม่เป็นที่อุดมไปด้วยพลังงาน ทำไมสัตว์เก็บพลังงานใด ๆ ที่เป็นไกลโคเจน? ทำไมไม่แปลงเชื้อเพลิงส่วนเกินทั้งหมดลงในกรดไขมัน? ไกลโคเจนเป็นเชื้อเพลิงสำรองที่สำคัญด้วยเหตุผลหลายประการ การสลายไกลโคเจนควบคุมและการเปิดตัวของกลูโคสเพิ่มปริมาณของน้ำตาลกลูโคสที่มีอยู่ระหว่างมื้ออาหาร ดังนั้นไกลโคเจนทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์เพื่อรักษาระดับเลือดกลูโคส บทบาทของไกลโคเจนในการรักษาระดับน้ำตาลในเลือดเป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งเพราะน้ำตาลกลูโคสเป็นจริงน้ำมันเชื้อเพลิงที่ใช้โดยเฉพาะสมองยกเว้นในช่วงอดอาหารเป็นเวลานาน นอกจากนี้ยังมีน้ำตาลกลูโคสจากไกลโคเจนเป็นกองกำลังได้อย่างง่ายดายและดังนั้นจึงเป็นแหล่งที่ดีของพลังงานสำหรับฉับพลันกิจกรรมที่มีพลัง ซึ่งแตกต่างจากกรดไขมันน้ำตาลปล่อยออกมาสามารถให้พลังงานในกรณีที่ไม่มีออกซิเจนและทำให้สามารถจัดหาพลังงานสำหรับกิจกรรมที่ไม่ใช้ออกซิเจน. ทั้งสองสถานที่สำคัญของการจัดเก็บเป็นไกลโคเจนที่ตับและกล้ามเนื้อโครงร่าง ความเข้มข้นของไกลโคเจนจะสูงกว่าในตับกว่าในกล้ามเนื้อ (10% เมื่อเทียบกับ 2% โดยน้ำหนัก) แต่ไกลโคเจนมากขึ้นจะถูกเก็บไว้ในกล้ามเนื้อโครงร่างโดยรวมเพราะมวลของมันมากขึ้น ไกลโคเจนมีอยู่ในเซลล์ในรูปแบบของเม็ดหลากหลายในขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 10-40 นาโนเมตร (รูปที่ 21.2) ในตับการสังเคราะห์และการย่อยสลายไกลโคเจนถูกควบคุมเพื่อรักษาระดับน้ำตาลในเลือดตามที่จำเป็นเพื่อตอบสนองความต้องการของสิ่งมีชีวิตที่เป็นทั้ง ในทางตรงกันข้ามในกล้ามเนื้อเหล่านี้เป็นกระบวนการที่มีการควบคุมเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของกล้ามเนื้อของตัวเอง. รูปที่ 21.2 Electron Micrograph ของเซลล์ตับได้. รูปที่ 21.2 Electron Micrograph ของเซลล์ตับ อนุภาคหนาแน่นในพลาสซึมมีเม็ดไกลโคเจน [มารยาทของดร. จอร์จ Palade.] 21.0.1 ภาพรวมของการเผาผลาญไกลโคเจน: การย่อยสลายไกลโคเจนและการสังเคราะห์เป็นกระบวนการทางชีวเคมีที่ค่อนข้างง่าย การย่อยสลายไกลโคเจนประกอบด้วยสามขั้นตอนคือ (1) การเปิดตัวของกลูโคส 1 ฟอสเฟตจากไกลโคเจน (2) การเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวไกลโคเจนที่จะอนุญาตให้มีการย่อยสลายต่อไปและ (3) การเปลี่ยนแปลงของระดับน้ำตาล 1 ฟอสเฟตเป็นน้ำตาลกลูโคส 6 ฟอสเฟต สำหรับการเผาผลาญต่อไป กลูโคส -6- ฟอสเฟตที่ได้มาจากการสลายไกลโคเจนมีสามชะตา (รูปที่ 21.3): (1) มันเป็นสารตั้งต้นเริ่มต้นสำหรับ glycolysis (2) จะสามารถประมวลผลโดยวิถีเพนโตสฟอสเฟตให้ผลผลิต NADPH และอนุพันธ์น้ำตาล; และ (3) จะสามารถแปลงเป็นน้ำตาลกลูโคสฟรีสำหรับการเปิดตัวเข้าสู่กระแสเลือด แปลงนี้จะเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในตับและในระดับที่น้อยกว่าในลำไส้และไต. รูปที่ 21.3 ชะตากรรมของกลูโคส 6 ฟอสเฟต. รูปที่ 21.3 ชะตากรรมของกลูโคส 6 ฟอสเฟต กลูโคส -6- ฟอสเฟตมาจากไกลโคเจนสามารถ (1) ถูกนำมาใช้เป็นเชื้อเพลิงสำหรับการเผาผลาญหรือเพาะกายแอโรบิกในขณะที่ตัวอย่างเช่นกล้ามเนื้อ (2) จะเปลี่ยนเป็นน้ำตาลกลูโคสฟรีในตับและปล่อยต่อมาเข้าสู่กระแสเลือด; (เพิ่มเติม ... ) การสังเคราะห์ไกลโคเจนต้องมีการเปิดใช้งานรูปแบบของน้ำตาลกลูโคสกลูโคสเพท uridine (UDP กลูโคส) ซึ่งจะเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของ UTP และกลูโคส 1 ฟอสเฟต UDP กลูโคสจะถูกเพิ่มในปลาย nonreducing โมเลกุลของไกลโคเจน เป็นกรณีสำหรับการย่อยสลายไกลโคเจนโมเลกุลไกลโคเจนจะต้องได้รับการออกแบบสำหรับการสังเคราะห์อย่างต่อเนื่อง. ระเบียบของกระบวนการเหล่านี้ค่อนข้างซับซ้อน เอนไซม์หลายการมีส่วนร่วมในการเผาผลาญไกลโคเจน allosterically ตอบสนองต่อสารที่ส่งสัญญาณความต้องการพลังงานของเซลล์ การตอบสนอง allosteric เหล่านี้ช่วยให้การปรับตัวของเอนไซม์ที่จะตอบสนองความต้องการของเซลล์ในการที่เอนไซม์ที่จะแสดง การเผาผลาญไกลโคเจนยังถูกควบคุมโดยน้ำตกกระตุ้น hormonally ที่นำไปสู่ ​​phosphorylation ย้อนกลับของเอนไซม์ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติการเคลื่อนไหวของพวกเขา การควบคุมโดยฮอร์โมนช่วยให้การเผาผลาญ glygogen ปรับตัวให้เข้ากับความต้องการของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด โดยทั้งสองกลไกเหล่านี้ย่อยสลายไกลโคเจนถูกรวมเข้ากับการสังเคราะห์ไกลโคเจน ก่อนอื่นเราจะตรวจสอบการเผาผลาญอาหารตามด้วยการควบคุมการทำงานของเอนไซม์แล้วบูรณาการที่ซับซ้อนของกลไกการควบคุม. น้ำตกสัญญาณนำไปสู่การชุมนุมของไกลโคเจนในการผลิตน้ำตาลกลูโคสเป็นแหล่งพลังงานสำหรับนักวิ่ง. รูปน้ำตกสัญญาณนำไปสู่การชุมนุมของไกลโคเจนในการผลิตกลูโคสซึ่งเป็นแหล่งพลังงานสำหรับนักวิ่ง [(ซ้าย) ไมค์พาวเวล / AllSport.] สารบัญ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

โครงสร้างของไกลโคเจน ในโครงสร้างของทั้งสองสาขารอบนอกของไกลโคเจนโมเลกุล และที่ nonreducing สิ้นสุดจะแสดงเป็นสีแดง และกากที่เริ่มต้นสาขาจะเป็นสีเขียว ส่วนที่เหลือของไกลโคเจนโมเลกุลแทนโดยไกลโคเจนไม่ลดลงเป็นกรดไขมันและจึงไม่ได้เป็นพลังงานที่อุดมไปด้วย ทำไมสัตว์เก็บเป็นพลังงานไกลโคเจน ? ทำไมไม่แปลงส่วนเกินเชื้อเพลิงเป็นกรดไขมัน ? เจนเป็นเชื้อเพลิงสำรองที่สำคัญหลายประการ ควบคุมการสลายไกลโคเจนและปล่อยกลูโคสเพิ่มปริมาณกลูโคสที่สามารถใช้ได้ ระหว่างอาหาร ดังนั้น , ไกลโคเจน ( glycogen ) ทำหน้าที่เป็นบัฟเฟอร์ เพื่อรักษาระดับกลูโคสในเลือด บทบาทในการเพิ่มระดับน้ำตาลในเลือดเป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่งเพราะกลูโคสเป็นเสมือนเชื้อเพลิงที่ใช้ โดยเฉพาะสมอง ยกเว้นช่วงจากความอดอยาก นอกจากนี้ กลูโคสจากตับพร้อมระดมและดังนั้นจึงเป็นแหล่งของพลังงานสำหรับกิจกรรมที่ยากเย็นแสนเข็ญในฉับพลัน . ซึ่งแตกต่างจากกรดไขมัน ปล่อยกลูโคสให้พลังงานในการขาดออกซิเจน และดังนั้นจึงสามารถจัดหาพลังงานสำหรับกิจกรรมแอโรบิค .สองเว็บไซต์หลักของ glycogen ที่เก็บเป็นตับและกล้ามเนื้อโครงกระดูก . ความเข้มข้นของไกลโคเจนในตับจะสูงมากกว่าในกล้ามเนื้อ ( 10 % เมื่อเทียบกับ 2 % โดยน้ำหนัก ) แต่เพิ่มมากขึ้นจะถูกเก็บไว้ในโครงสร้างของกล้ามเนื้อโดยรวม เพราะของมันมากขึ้นมวล ไกลโคเจนเป็นปัจจุบันในไซโตซอลในรูปแบบของเม็ดตั้งแต่ในเส้นผ่าศูนย์กลางจาก 10 ถึง 40 nm ( รูป 21.2 ) การสังเคราะห์ไกลโคเจนในตับ และการย่อยสลายเป็นระเบียบ เพื่อรักษาระดับกลูโคสในเลือดตามที่ต้องการ เพื่อตอบสนองความต้องการขององค์กรโดยรวม ในทางตรงกันข้าม ในกล้ามเนื้อ กระบวนการเหล่านี้ถูกจัดตั้งขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานของกล้ามเนื้อนั่นเองรูปที่ลบ . ลักษณะของอิเล็กตรอนในเซลล์ตับ .ลบรูปลักษณะของอิเล็กตรอนในเซลล์ตับ . อนุภาคที่หนาแน่นในไซโตพลาสซึมมีเม็ดไกลโคเจน [ มารยาท ของ ดร. จอร์จ พาเลด ]21.0.1 . ภาพรวมของการเผาผลาญไกลโคเจน ( glycogen ) :การย่อยสลายและมีไกลโคเจนการสังเคราะห์กระบวนการทางชีวเคมีที่ค่อนข้างง่าย การย่อยสลายสารไกลโคเจนประกอบด้วยสามขั้นตอน : ( 1 ) การปล่อยกลูโคสฟอสเฟตจากไกลโคเจน ( 2 ) การเปลี่ยนแปลงของพื้นผิวที่จะอนุญาตให้เพิ่มการย่อยสลายต่อไป และ ( 3 ) การเปลี่ยนแปลงของฟอสเฟตกลูโคสเข้าไปใน 6-phosphate กลูโคสสำหรับการเผาผลาญเพิ่มเติม กลูโคส 6-phosphate มาจากการสลายไกลโคเจนมี 3 ดวง ( รูป 21.3 ) : ( 1 ) เป็นสารเริ่มต้นของไกลโคไลซิส ( 2 ) มันสามารถประมวลผลโดยวิถีเพนโตสฟอสเฟตต่อผลผลิตและ nadph หน้าตัวเมียอนุพันธ์ และ ( 3 ) มันสามารถแปลงเป็นฟรีสำหรับการปล่อยกลูโคสเข้าสู่กระแสเลือด การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่ในตับ และในระดับที่น้อยกว่าในลำไส้และไตรูปที่หัวหิน . โชคชะตาของ 6-phosphate กลูโคสรูปที่หัวหินโชคชะตาของ 6-phosphate กลูโคส กลูโคส 6-phosphate มาจากไกลโคเจนสามารถ ( 1 ) ใช้เป็นเชื้อเพลิงในถังหรือแอโรบิกการเผาผลาญใน เช่น กล้ามเนื้อ ( 2 ) ถูกแปลงเป็นฟรีกลูโคสในตับและต่อมาออกเป็นเลือด ; ( . . . )การสังเคราะห์ glycogen ต้องเปิดใช้งานรูปแบบของกลูโคส ยูริดีนไดฟอสเฟตกลูโคส ( UDP กลูโคส ) ซึ่งจะเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของ UTP และ ฟอสเฟตกลูโคส UDP กลูโคสจะถูกเพิ่มไปยังส่วนท้ายของไกลโคเจน nonreducing โมเลกุล เป็นกรณีสำหรับการย่อยสลาย glycogen , ไกลโคเจนการสังเคราะห์โมเลกุลจะต้องปรับปรุงอย่างต่อเนื่องการควบคุมกระบวนการเหล่านี้จะค่อนข้างซับซ้อน เอนไซม์ในการเผาผลาญไกลโคเจนไปหลายส่วน allosterically ตอบสนองต่อสารส่งสัญญาณความต้องการพลังงานเซลล์ การตอบสนองของตัวควบคุมเหล่านี้อนุญาตให้มีการปรับกิจกรรมของเอนไซม์เพื่อตอบสนองความต้องการของเซลล์ที่ใช้แสดง . การเผาผลาญไกลโคเจนจะถูกควบคุมโดยฮอร์โมนกระตุ้นเชื่อมโยงสู่กรุงเทพมหานครผันกลับได้ของเอนไซม์ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงของพวกเขาจากคุณสมบัติ ควบคุมโดยฮอร์โมนช่วยให้ glygogen การเผาผลาญอาหารเพื่อปรับให้เข้ากับความต้องการของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด โดยทั้งสองกลไกเหล่านี้สลายไกลโคเจนถูกรวมเข้ากับการสังเคราะห์ไกลโคเจน ครั้งแรกที่เราจะศึกษาเมแทบอลิซึมตามระเบียบเอนไซม์และบูรณาการที่ซับซ้อนของกลไกการควบคุมเชื่อมโยงสัญญาณนำไปสู่การระดมไกลโคเจนในการผลิตกลูโคสเป็นแหล่งพลังงานสำหรับนักวิ่ง .รูปเชื่อมโยงสัญญาณนำไปสู่การระดมไกลโคเจนในการผลิตกลูโคสเป็นแหล่งพลังงานสำหรับนักวิ่ง . [ ( ซ้าย ) ไมค์ Powell / allsport ]เนื้อหา