Формула гликогена структурная


Гликоген, вещество, синтез и расщепление

Гликоген, вещество, синтез и расщепление.

 

 

Гликоген – полисахарид со сложным строением, образованный остатками глюкозы, соединёнными α-(1→4) гликозидными связями, а в местах разветвления – α-(1→6) гликозидными связями.

 

Гликоген, формула, молекула, строение, состав, вещество

Гликоген в организме. Биологическая роль гликогена. Синтез и расщепление гликогена

Физические свойства гликогена

Химические свойства гликогена. Химические реакции (уравнения) гликогена

 

Гликоген, формула, молекула, строение, состав, вещество:

Гликоген – полисахарид со сложным строением, образованный остатками глюкозы, соединёнными α-(1→4) гликозидными связями, а в местах разветвления – α-(1→6) гликозидными связями.

Гликоген представляет собой разветвленный биополимер, состоящий из линейных цепей глюкозных остатков с дальнейшими цепями, разветвляющимися  каждый 8-12 остатков глюкоз или около того. Остатки глюкозы связаны линейно с помощью α-(1→4) глюкозидных связей от одной глюкозы к следующей. Ветви связаны с цепями, от которых они отделяются глюкозидными связями α-(1→6) между первой глюкозой новой ветви и глюкозой в цепочке стволовых клеток. Ядро биополимера состоит из гликогенинового белка.

Рис. 1. Строение гликогена (в центре — молекула гликогенина)

@ https://ru.wikipedia.org/wiki/Гликоген

Гликоген – это многоразветвленный полисахарид глюкозы, который служит формой накопления энергии у животных, грибов и бактерий.

В клетках животных гликоген служит основным запасным углеводом и основной формой хранения глюкозы в организме.

Гликоген иногда называют животным крахмалом, так как его строение похоже на амилопектин – компонент растительного крахмала. Гликоген отличается от крахмала более разветвлённой и компактной структурой и не дает синего цвета при окраске йодом. Водные растворы гликогена окрашиваются йодом в фиолетово-коричневый, фиолетово-красный цвет.

Химическая формула гликогена (C6H10O5)n.

Строение молекулы гликогена, структурная формула гликогена:

Гликоген содержит от 6 000 до 30 000 остатков глюкозы.

По внешнему виду гликоген представляет собой белое аморфное вещество без вкуса и запаха.

Гликоген растворяется в воде.

 

Гликоген в организме. Биологическая роль гликогена. Синтез и расщепление гликогена:

Гликоген функционирует как одна из двух форм долгосрочных энергетических резервов животного организма, причем другая форма – это триглицериды, которые хранятся в жировой ткани (т.е. жировые отложения).

Гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы. Гликогеновый запас, однако, не столь ёмок в калориях на грамм, как запас триглицеридов (жиров).

Гликоген содержится во всех клетках и тканях организма животного в двух формах: стабильный гликоген, прочно связанный в комплексе с белками, и лабильный в виде гранул, прозрачных капель в цитоплазме в клетках многих типов.

У человека гликоген вырабатывается и хранится преимущественно в клетках печени (гепатоцитах) и скелетных мышцах. В клетках печени гликоген может составлять 5-6 % от массы органа, а печень взрослого человека весом 1,5 кг может хранить примерно 100-120 граммов гликогена. В скелетных мышцах гликоген находится в меньшей концентрации – 1-2 % от массы мышцы. В скелетных мышцах взрослого человека весом 70 кг хранится примерно 400 граммов гликогена. Количество гликогена, хранящегося в организме – особенно в мышцах и печени – в основном зависит от его физической подготовки, метаболизма и привычек питания. Однако только гликоген, запасённый в клетках печени (гепатоцитах), может быть переработан в глюкозу для питания всего организма. В организм человека гликоген из клеток печени поступает через кровь. В то время как в скелетных мышцах гликоген перерабатывается в глюкозу исключительно для локального потребления. Небольшие количества гликогена также присутствуют в других тканях и клетках организма, в том числе в почках, эритроцитах, лейкоцитах и глиальных клетках в головном мозге.

При недостатке в организме глюкозы гликоген под воздействием ферментов расщепляется до глюкозы, которая поступает в кровь. И наоборот, излишки глюкозы запасаются в виде гликогена. Регуляция синтеза и распада гликогена осуществляется нервной системой и гормонами.

Гликоген печени служит прежде всего для поддержания более или менее постоянного уровня глюкозы в крови, а гликоген мышц, наоборот, не участвует в регуляции уровня глюкозы в крови. В связи с этим колебания уровня гликогена в печени варьируются в широких пределах. При длительном голодании (например, через 12-18 часов после приема пищи) уровень гликогена в печени падает до нуля. Содержание мышечного гликогена заметно снижается после продолжительной и напряженной физической работы.

Следует иметь в виду, что запасы гликогена в мышцах ограничены. Результатом недостатка гликогена может быть усталость и снижение выносливости.

 

Физические свойства гликогена:

Наименование параметра: Значение:
Цвет белый
Запах без запаха
Вкус без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое аморфное вещество

 

Химические свойства гликогена. Химические реакции (уравнения) гликогена:

Основные химические реакции гликогена следующие:

  1. 1. реакция гидролиза гликогена в кислой среде:

(C6H10O5)n → (C6H10O5)y → C6H12O6 (H2O, Н+).

Важнейшее свойство гликогена – способность подвергаться гидролизу в водных растворах кислот.

Гидролиз протекает ступенчато. Из гликогена ((C6H10O5)n) сначала образуется декстрин ((C6H10O5)y, при этом y < n), который гидролизуется до глюкозы (С6Н12O6).

  1. 2. качественная реакция на гликоген (реакция гликогена с йодом):  

В результате реакции раствора гликогена с раствором йода происходит окрашивание гликогена в фиолетово-коричневый, фиолетово-красный цвет.

 

Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/Гликоген

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com, https://ru.wikipedia.org/wiki/Гликоген

 

Найти что-нибудь еще?

Похожие записи:

карта сайта

 

Коэффициент востребованности 2 076

Гликоген [LifeBio.wiki]

Гликоген представляет собой многоразветвленный полисахарид глюкозы, который служит в качестве формы хранения энергии у людей, животных, грибов и бактерий. Полисахаридная структура представляет собой основную форму хранения глюкозы в организме. У людей, гликоген производится и хранится, в основном, в клетках печени и мышцах, гидратированных тремя или четырьмя частями воды. 1) Гликоген функционирует как вторичное долговременное хранилище энергии, причем первичные запасы энергии являются жирами, содержащимися в жировой ткани. Мышечный гликоген превращается в глюкозу мышечными клетками, а гликоген печени превращается в глюкозу для использования по всему телу, включая центральную нервную систему. Гликоген является аналогом крахмала, глюкозного полимера, который функционирует как хранилище энергии в растениях. Он имеет структуру, похожую на амилопектин (компонент крахмала), но более интенсивно разветвленную и компактную, чем крахмал. Оба являются белыми порошками в сухом состоянии. Гликоген встречается в виде гранул в цитозоле / цитоплазме во многих типах клеток и играет важную роль в цикле глюкозы. Гликоген образует запас энергии, который можно быстро мобилизовать для удовлетворения внезапной потребности в глюкозе, но менее компактен, чем энергетические запасы триглицеридов (липидов). В печени, гликоген может составлять от 5 до 6% от массы тела (100-120 г у взрослого человека). Только гликоген, хранящийся в печени, может быть доступен другим органам. В мышцах, гликоген находится в низкой концентрации (1-2% от массы мышц). Количество гликогена, хранящегося в организме, особенно в мышцах, печени и красных кровяных клетках 2), в основном, зависит от тренировок, базового метаболизма и привычек в еде. Небольшое количество гликогена находится в почках и даже меньшее количество – в некоторых глиальных клетках мозга и лейкоцитов. Матка также хранит гликоген во время беременности, чтобы питать эмбрион.

Структура

Гликоген представляет собой разветвленный биополимер, состоящий из линейных цепей глюкозных остатков с дальнейшими цепями, разветвляющимися каждые 8-12 глюкоз или около того. Глюкозы связаны линейно с помощью α (1 → 4) гликозидных связей от одной глюкозы к следующей. Ветви связаны с цепями, от которых они отделяются гликозидными связями α (1 → 6) между первой глюкозой новой ветви и глюкозой в цепочке стволовых клеток 3). Из-за того, как синтезируется гликоген, каждая гликогенная гранула имеет в своем составе гликогениновый белок. Гликоген в мышцах, печени и жировых клетках хранится в гидратированной форме, состоящей из трех или четырех частей воды на часть гликогена, связанной с 0,45 миллимолями калия на грамм гликогена.

Функции

Печень

Поскольку еда, содержащая углеводы или белок, съедается и переваривается, уровень глюкозы в крови повышается, а поджелудочная железа выделяет инсулин. Кровь глюкозы из воротной вены поступает в клетки печени (гепатоциты). Инсулин воздействует на гепатоциты, чтобы стимулировать действие нескольких ферментов, включая гликогенсинтазу. Молекулы глюкозы добавляются к цепям гликогена до тех пор, пока как инсулин, так и глюкоза остаются обильными. В этом постпрандиальном или «сытом» состоянии печень берет больше глюкозы из крови, чем высвобождает. После того, как еда была переварена и уровень глюкозы начинает падать, секреция инсулина снижается, и синтез гликогена прекращается. Когда это необходимо для энергии, гликоген разрушается и снова превращается в глюкозу. Гликогенфосфорилаза является основным ферментом распада гликогена. В течение следующих 8-12 часов, глюкоза, полученная из гликогена печени, является основным источником глюкозы в крови, используемой остальной частью организма для получения топлива. Глюкагон, еще один гормон, вырабатываемый поджелудочной железой, во многом служит противодействующим сигналом к инсулину. В ответ на уровень инсулина ниже нормы (когда уровень глюкозы в крови начинает падать ниже нормального диапазона), глюкагон секретируется в возрастающих количествах и стимулирует как гликогенолиз (распад гликогена), так и глюконеогенез (производство глюкозы из других источников).

Мышцы

Гликоген мышечной клетки, по-видимому, функционирует как непосредственный резервный источник доступной глюкозы для мышечных клеток. Другие ячейки, которые содержат небольшие количества, также используют его локально. Поскольку мышечным клеткам не хватает глюкозо-6-фосфатазы, которая требуется для приема глюкозы в кровь, гликоген, который они хранят, доступен исключительно для внутреннего использования и не распространяется на другие клетки. Это контрастирует с клетками печени, которые по требованию легко разрушают свой сохраненный гликоген в глюкозу и отправляют его через кровоток в качестве топлива для других органов.

История

Гликоген был обнаружен Клодом Бернардом. Его эксперименты показали, что в печени содержится вещество, которое может привести к восстановлению сахара под действием «фермента» в печени. К 1857 году он описал выделение вещества, которое он назвал «la matière glycogène», или «сахарообразующее вещество». Вскоре после открытия гликогена в печени, А. Сансон обнаружил, что мышечная ткань также содержит гликоген. Эмпирическая формула для гликогена (C6h20О5)n был установлен Кекуле в 1858 году. 4)

Метаболизм

Синтез

Синтез гликогена, в отличие от его разрушения, является эндергоническим – он требует ввода энергии. Энергия для синтеза гликогена приходит из уридин трифосфата (УТФ), который реагирует с глюкозо-1-фосфатом, образуя УДФ-глюкозу, в реакции, катализируемой УТФ-глюкозо-1-фосфатной уридилтрансферазой. Гликоген синтезируется из мономеров УДФ-глюкозы изначально белком гликогенином, который имеет два тирозиновых анкера для восстанавливающего конца гликогена, поскольку гликогенин является гомодимером. После того, как к тирозиновому остатку добавляется около восьми молекул глюкозы, фермент гликогенсинтаза постепенно удлиняет гликогенную цепь с использованием УДФ-глюкозы, добавляя α (1 → 4) -связанную глюкозу. Фермент гликогена катализирует перенос концевого фрагмента из шести или семи остатков глюкозы из нередуцирующего конца в гидроксильную группу С-6 глюкозного остатка глубже во внутреннюю часть молекулы гликогена. Разветвляющийся фермент может действовать только на ветку, имеющую, по меньшей мере, 11 остатков, и фермент может переноситься в одну и ту же цепь глюкозы или соседние цепи глюкозы.

Гликогенолиз

Гликоген расщепляется от нередуцирующих концов цепи ферментом гликогенфосфорилазы с получением мономеров глюкозо-1-фосфата. In vivo, фосфорилиз протекает в направлении распада гликогена, поскольку соотношение фосфата и глюкозо-1-фосфата обычно больше 100. 5) Затем глюкозо-1-фосфат превращается в 6-фосфат глюкозы (G6P) фосфоглюкомтазой. Для удаления α (1-6) ветвей в разветвленном гликоге необходим специальный ферментационный фермент, преобразующий цепочку в линейный полимер. Полученные мономеры G6P имеют три возможных судьбы: G6P может продолжаться по пути гликолиза и использоваться в качестве топлива. G6P может проникать через пентозофосфатный путь через фермент глюкозо-6-фосфатдегидрогеназу для получения НАДФН и 5-углеродных сахаров. В печени и почках, G6P можно дефосфорилировать обратно в глюкозу ферментом глюкозо-6-фосфатазой. Это последний шаг в пути глюконеогенеза.

Клиническая значимость

Нарушения метаболизма гликогена

Наиболее распространенным заболеванием, при котором метаболизм гликогена становится ненормальным, является диабет, при котором из-за аномальных количеств инсулина гликоген печени может аномально накапливаться или истощаться. Восстановление нормального метаболизма глюкозы обычно нормализует метаболизм гликогена. При гипогликемии, вызванной чрезмерным уровнем инсулина, количества гликогена в печени высоки, но высокие уровни инсулина предотвращают гликогенолиз, необходимый для поддержания нормального уровня сахара в крови. Глюкагон является распространенным методом лечения этого типа гипогликемии. Различные врожденные ошибки метаболизма вызваны недостатками ферментов, необходимых для синтеза или расщепления гликогена. Они также называются заболеваниями, связанными с хранением гликогена.

Эффект истощения гликогена и выносливость

Спортсмены, бегающие на длинные дистанции, такие как марафонские бегуны, лыжники и велосипедисты, часто испытывают истощение гликогена, когда почти все запасы гликогена в организме спортсмена истощаются после длительных нагрузок без достаточного потребления углеводов. Истощение гликогена может быть предотвращено тремя возможными способами. Во-первых, во время упражнения углеводы с максимально возможной скоростью преобразования в глюкозу крови (высокий гликемический индекс) поступают непрерывно. Наилучший результат этой стратегии заменяет около 35% глюкозы, потребляемой при сердечных ритмах, выше примерно 80% от максимума. Во-вторых, благодаря адаптационным тренировкам на выносливость и специализированным схемам (например, тренировки с низкой степенью выносливости плюс диета), организм может определять мышечные волокна типа I для улучшения эффективности использования топлива и рабочей нагрузки для увеличения процента жирных кислот, используемых в качестве топлива, чтобы сберечь углеводы. В-третьих, при потреблении больших количеств углеводов после истощения запасов гликогена в результате физических упражнений или диеты, организм может увеличить емкость хранилищ внутримышечных гликогенов. Этот процесс известен как «углеводная нагрузка». В общем, гликемический индекс источника углеводов не имеет значения, поскольку чувствительность мышечного инсулина в результате временного истощения гликогена увеличивается. 6) При недостатке гликогена, спортсмены часто испытывают сильную усталость, до такой степени, что им может быть трудно просто ходить. Что интересно, самые лучшие профессиональные велосипедисты в мире, как правило, заканчивают 4-5-ступенчатую гонку прямо на пределе истощения гликогена с использованием первых трех стратегий. Когда спортсмены употребляют углевод и кофеин после истощающих упражнений, их запасы гликогена, как правило, пополняются быстрее 7), однако минимальная доза кофеина, при которой наблюдается клинически значимое влияние на насыщение гликогена, не установлена.

:Tags

Список использованной литературы:

1) Kreitzman SN, Coxon AY, Szaz KF (1992). «Glycogen storage: illusions of easy weight loss, excessive weight regain, and distortions in estimates of body composition» (PDF). The American Journal of Clinical Nutrition. 56 (1 Suppl): 292s–293s. PMID 1615908 2) Miwa I, Suzuki S (November 2002). «An improved quantitative assay of glycogen in erythrocytes». Annals of Clinical Biochemistry. 39 (Pt 6): 612–3. PMID 12564847. doi:10.1258/000456302760413432 3) Berg, Tymoczko & Stryer (2012). Biochemistry (7th, International ed.). W. H. Freeman. p. 338. ISBN 1429203145. 4) F. G. Young (1957). «Claude Bernard and the Discovery of Glycogen». British Medical Journal. 1 (5033 (Jun. 22, 1957)): 1431–7. JSTOR 25382898. doi:10.1136/bmj.1.5033.1431 5) Stryer, L. (1988) Biochemistry, 3rd ed., Freeman (p. 451) 6) McDonald, Lyle. The Ultimate Diet 2.0. Lyle McDonald, 2003 7) Beelen M, Burke LM, Gibala MJ, van Loon L JC (December 2010). «Nutritional strategies to promote postexercise recovery». International Journal of Sport Nutrition and Exercise Metabolism. 20 (6): 515–532. PMID 21116024. doi:10.1123/ijsnem.20.6.515

гликоген.txt · Последние изменения: 2019/08/06 12:47 — nataly

Что такое гликоген? Формула гликогена

Привет! Да прибудет с вами сила! Сегодня поговорим о ней. Любая физическая активность предполагает трату энергии. Гликоген – та самая штука, которая восстанавливает эти затраты и играет ключевую роль в энергетическом обмене организма. 

В этой статье мы разберем как это связано с нашими успехами в бодибилдинге. Кроме того, вы узнаете об элементарных, но действенных способах быстрого восполнения резервов нашей силы, энергии и выносливости.

Что такое гликоген?

Ученые называют это вещество ПОЛИСАХАРИДОМ (сложносоставным углеводом), состоящим из молекул глюкозы (моносахарида) соединяющихся цепочкой.

Химическая формула гликогена (C6h20O5). Элементу еще дают название «животного крахмала» из-за наличия его лишь в живых существах (в растениях его нет)!

Каждое принятие пищи приносит организму определенную концентрацию запасов глюкозы, и потом лишний сахар превращается в glycogen.

После снижения объема глюкозы, к примеру, во время спортивных тренировок или голодания, начинается процесс расщепления до глюкозы, тем самым концентрация сахара в крови удерживается на оптимальном уровне.

За формирование вещества отвечает нервная система и гормоны. Таким образом, все наше тело во время физических упражнений получает нормальное количество глюкозы для восстановления энергии.

Связь с глюкозой

Теперь я хочу, чтобы вы поняли связь гликогена с глюкозой. Постараюсь объяснить максимально доступно. Итак...

Глюкоза — это основной вид топлива для мышц, а гликоген — форма его хранения! То есть по сути glycogen это связанная глюкоза. Если привести простой пример, то глюкоза это вагончик, а гликоген — длинный поезд с множеством вагончиков. Такая форма предотвращает избыток углевода и не допускает развитие сахарного диабета!

Когда мы питаемся полноценно — мы потребляем ПОЛИСАХАРИДЫ. Эти вещества содержатся в основе нашей пищевой пирамиды (наша питательная база). Это зерновые, бобы, картофель и т.д.

Главным топливом для нашего тела является глюкоза. Тело видит все поступающие в него углеводы именно в виде глюкозы. Он не различает фруктозу, лактозу, галактозу и прочие между собой. И все эти разновидности углеводов нужно разложить до глюкозы.

Вся потреблённая нами glucosa соединяется в цепочки и образует glycogen, который запасается в особые резервуары печени и мышц в виде гранул, потому что (повторяю) glycogen — это главная форма хранения энергетического сырья внутри нас.

Почему нам так нужен гликоген?

Свободной энергии для работы мышц у нас всего на 5-8 секунд. За это время мы можем выполнить какую-нибудь интенсивную физическую работу, пробежать 100 метров.

Эту энергию нам дадут АТФ (Аденозинтрифосфорная кислота) и фосфат креатина. Под действием инсулина, который вступил в связь с глюкозой — организму будет дан сигнал усвоить углевод и глюкоза образует АТФ. Но на этом запас сил заканчивается и их нужно восполнять в срочном порядке.

Это пополнение нам обеспечат различные процессы окисления и превращения глюкозы. Таких процессов всего два:

  1. АНАЭРОБНЫЙ гликолиз — окисление глюкозы до лактата при условиях дефицита кислорода.
  2. АЭРОБНЫЙ гликолиз — окисление глюкозы до конечных продуктов распада (h3O и CO2) в условиях большого количества O2 (кислорода).

Первым включается анаэробный гликолиз и действует в течении примерно 1-2 минут. При этом образуется большое количество молочной кислоты (лактата), которая закисляет мышцы. Это приводит к их усталости и снижению работоспособности.

Но вместе с образованием лактата — происходит его одновременная утилизация в печени, куда он доставляется кровью.

И здесь очень важный момент! На усиленную работу наших мышц в условиях дефицита кислорода энергии хватает всего на 60-120 секунд. И затем уже должен включаться аэробный механизм окисления глюкозы. То есть распад лактата на воду и CO2, который сопровождается выделением большого количества энергии!

Чем лучше натренирован спортсмен, тем этот процесс включается РАНЬШЕ и тем МЕНЬШЕ закисляются мышцы (а значит и меньше устают).

Таким же образом более тренированный спортсмен получает гораздо больше энергии от окисления жиров, чем неподготовленный. Но это уже другая тема. Короче, быть тренированным — это круто. Меньше устаешь и лучше сжигаешь жир!

Гликоген в мышцах обеспечит их энергией примерно на 1,5 часа. У тренированных людей, возможно, запаса хватит на 2 и более часа. Но дальше продолжать активную работу мышц уже невозможно в буквальном смысле.

Этот феномен называется «удар о стенку». При его наступлении чтобы человек не делал — не может продолжать выполнять работу, пока не подпитает себя дополнительными углеводами!

Такое состояние часто испытывают на себе люди, занятые в выносливых видах спорта (триатлон, лыжный бег, плавание на открытой воде и т.д.) Чтобы продолжить своё движение — организовывают специальные пункты кормления спортсменов, где они принимают низкомолекулярные углеводы с высоким ГИ (гликемическим индексом).

В бодибилдинге, особенно в 90-е годы некоторые часто приносили на тренировки сладкую воду. В воде разводили мёд или сахар. Тогда ещё было проблемно купить необходимое спортивное питание и поэтому ребята пользовались таким простым методом восполнения гликогена на тренировке.

И этот метод наиболее эффективен в силу быстроты усвоения и пополнения запасов полисахарида.

Места хранения гликогена?

Гликоген накапливается в:

  1. ПЕЧЕНИ. Клетки печени (гепатоциты) содержат самую большую концентрация вещества (100-120 гр). Биолог Артур Гайтон в журнале «Медицинская физиология» предполагает, что концентрация углевода в названном органе может составлять около 5-6% от веса печени. Это подтверждается и данными других учёных. Только печеночный glycogen способен трансформироваться в глюкозу для удовлетворения потребностей всего организма в энергии.
  2. МЫШЦАХ. Общий объем полисахарида составляет 1% от количества всей мышечной массы. В мышцах гликоген преобразуется в глюкозу для локальных нужд. Простыми словами, когда человек приседает, организмом используется glycogen из мышц ног, но не рук. В формировании сигнала к расходованию углевода участвует адреналин. Накапливается glycogen в саркоплазме мышц (питательная жидкость, окружающая мышцы). Чем её больше — тем больший запас происходит. На объём саркоплазмы влияет степень тренированности человека. Именно мышечный glycogen имеет значение для результатов в бодибилдинге. Его объём может быть больше в сумме, чем содержание в печени.
  3. ПЛАЗМЕ. Гликоген в крови немного присутствует. Физиологи Солодков и Сологуб в книге «Человеческая физиология» утверждают, что около 10 грамм полисахарида еще содержится в плазме в виде глюкозы.
  4. ДРУГОЕ. В небольших порциях гликоген в организме есть в почках, белых кровяных тельцах, глиальных клетках головного мозга. Ещё он есть в грибах.

Переработанный полисахарид питает весь организм, удерживает концентрацию сахара в норме и оптимизирует процессы в нервной системе.

Общий объем сложного углевода в организме человека может составлять 250-300 грамм. У мускулистого бодибилдера эта цифра иногда достигает 500 грамм.

Нехватка и избыток вещества в организме

О недостаточном уровне элемента в крови говорят следующие признаки:

  • Ухудшение памяти;
  • Уменьшение мышечного объема;
  • Частые простудные заболевания;
  • Апатия и плохое настроение.

Если в организме избыток вещества, тогда наблюдаются:

  • Заболевания тонкого кишечника;
  • Нарушение работы печени;
  • Сгущение крови;
  • Увеличение веса.

Как восполнить запасы полисахарида

Как повысить резерв гликогена? Довольно просто. Рацион должен иметь не меньше 50% углеводов от суммарной калорийности пищи. Запасы восполняются углеводами из продуктов питания или посредством биологически активных добавок, а именно смесей углеводов и протеина (гейнеры).

Для восстановления полисахарида важно знать скорость усваивания организмом углеводов, так называемый гликемический индекс (ГИ). Есть продукты низкого гликемического индекса, они усваиваются медленно, и продукция высокого ГИ, которая имеет способность усваиваться намного быстрей.

Полное восстановление гликогеновых «кладовых» происходит в течении 2-х суток после их истощения!

Однако стоит помнить, что частое употребление продукции с высоким ГИ приводит к нарушению метаболизма, является причиной постоянного чувства голода и ведет к ожирению (потому что усвоение углеводов из этих продуктов сопровождается отложением жира в подкожную клетчатку).

Если же гликемический индекс вещества низкий, то оно отдает свою энергию в кровь медленней, тем самым пополняя запасы именно гликогена, а не жировой прослойки. В этом и разница усвоения углеводов из продуктов с высоким и низким ГИ.

Ниже вы увидите список где продукты упорядоченны по величине ГИ и с помощью которых можно повысить резервы гликогена в крови.

Высокий ГИ:

  • Хлебобулочные изделия;
  • Запеченный картофель;
  • Рис;
  • Морковь;
  • Мюсли с орехами и изюмом;
  • Тыква;
  • Спортивные напитки;
  • Манка;
  • Молочный шоколад.

Средний ГИ:

  • Мука;
  • Хлеб черный на дрожжах;
  • Джемы;
  • Вареный картофель;
  • Макароны;
  • Мороженое;
  • Майонез, кетчуп.

В каких продуктах низкий ГИ:

  • Гречневая каша;
  • Басмати-рис;
  • Яблочный сок;
  • Апельсины;
  • Кокос;
  • Киви;
  • Манго;
  • Морковный сок;
  • Свежие слива, гранат, айва, яблоко, персик;
  • Чернослив и курага;
  • Нежирный натуральный йогурт;
  • Чечевица;
  • Фасоль;
  • Молоко;
  • Ягоды: малина, ежевика, вишня, черника, голубика;
  • Соевая мука;
  • Баклажаны, цветная капуста, огурцы, брюссельская капуста, спаржа;
  • Оливки;
  • Базилик, орегано, петрушка, салат;
  • Корица и ванилин.

Как правильно питаться?

Сбалансированность жиров, белков, углеводов – важный фактор в сохранении гликогена. За 2 часа до тренировки следует полноценно поесть.

Наиболее правильным образом питания для удержания достаточного уровня гликогена будет тот, где общая калорийность потребляемых продуктов будет приходиться на 60% углеводов (каши, зерновые, фрукты и овощи)!

Большая доза гликогена приемлема только в случае, когда спортсмену нужно возобновить запасы вещества уже в ближайшие дни, например, после безуглеводной диеты или при ежедневных интенсивных физических нагрузках.

Тогда следует ввести в свой план питания углеводы с высоким гликемическим индексом в достаточно большом объеме до 800 грамм, зависимо от массы тела бодибилдера. В остальных случаях за восстановление запаса гликогена отвечает общее число углеводов, которые были употреблены за сутки.

Суточную норму нужных для организма веществ рассчитать совсем не сложно.

  • БЕЛКИ. Если взять во внимание стандартные цифры и расчёты, то взрослому в сутки достаточно 1 гр. белка на килограмм веса тела. Если у человека наблюдаются проблемы с почками, то норму снижают до 0,7 гр. на кг массы человека. В рационе бодибилдера протеина должно быть больше – 1,5-2 гр. в сутки.
  • ЖИРЫ. Норма жиров для взрослого должна составлять 0,8-1 гр. на килограмм веса.
  • УГЛЕВОДЫ. Простые или легкоусвояемые углеводы в своем рационе рекомендовано свести на минимум, так как они хотя и могу повысить уровень сахара в плазме в рекордные сроки, однако происходит превращение гликогена в жир. К тому же, быстрые углеводы вредят поджелудочной железе (она выделяет инсулин).

По-другому дело состоит со сложными углеводами. Они освобождают энергетические запасы организма медленней, при этом чувство насыщения сохраняется более продолжительное время. Поэтому таких углеводов нужно потреблять не меньше 55% от суммарного числа калорий.

То есть углеводов должно быть минимум 3 гр. на килограмм массы тела. Для спортсменов следует увеличить норму до 5-6 грамм вещества. Кто-то говорит потреблять 7-10 гр.

Это довольно относительная норма, потому что каждый её определяет для себя сам, исходя из реакции организма на количество углеводов. Некоторые профи бодибилдинга при весе в 100 кг. потребляют 4-5 гр. углеводов на килограмм веса. Если они будут есть 7-10 грамм, то превратятся в жирных парней. Здесь всё зависит от индивидуального метаболизма.

Но тем не менее совет употреблять 7-10 грамм не является ошибочным. Специалисты, которые его дают — учитывают абсолютно все углеводы, которые мы потребляем (моносахара, дисахара, полисахара, крахмалосодержащие и пищевые волокна и т.д.) тогда как бодибилдеры при рассчётах диеты учитывают только классическое понимание того, что такое углеводы.

Влияние полисахарида на мышцы и их массу

На наши «масла» это вещество гликоген влияет следующим образом:

  • Оптимальный запас элемента поддерживает нормальное мышечное сокращение и растяжение.
  • Включает процесс белкового соединения, который участвует в формировании новых мышц. Проще говоря — glycogen поможет усвоить белок и аминокислоты, чтобы построить новый волокна.
  • Визуально увеличивает мышечный объем, придаёт объем и форму за счёт того, что гранулы гликогена притягивают к себе воду и удерживают её в мышцах (1 гр. глюкозы притягивает примерно 3 гр. воды).

Зарубежные ученые, такие как Л. Бурке, Б. Кинс и Дж. Иви из австралийского Института спорта и Дж. Дэвис, специалист в области спортивной медицины, твердят о важности восстановления запасов гликогена в теле человека.

Они называют вещество главным энергетическим источником для активности мышц. В их научных работах акцентируется внимание на том, что интенсивные и частые физические нагрузки могут вызвать сильное истощение резервов полисахарида, что может привести к разрушению мышц.

Некоторые думают что когда они качаются в зале — их мышцы растут. Но на самом деле в зале происходит обратный процесс — наши мышцы УНИЧТОЖАЮТСЯ. Да, да — именно уничтожаются.

А растут они во время восстановления — когда мы едим и спим. Так вот если для восстановления мышц не будет достаточно гликогена — мышцы не вырастут. В итоге вы будете тренироваться, а ваши мышцы будут всё меньше и меньше! Вы просто будете их постепенно сжигать.

Если спросить «что нужно для того чтобы мышцы росли» — большинство скажет что-то вроде: «Нужно есть много белка». Далеко не все люди понимают что мышечный рост напрямую связан с потреблением углеводов (простых и сложных) и достаточным запасом гликогена.

Проще говоря, увеличить мышцы, сидя на безуглеводной диете — НЕВОЗМОЖНО! Для роста мышц нужно как минимум 2 условия — достаточно глюкозы в саркоплазме мышц до и после тренировки. Протеин и BCAA играют меньшую роль в росте мышц, чем роль гликогена!

 

Если вы будете жестко тренироваться при дефиците гликогена в своих «депо», то вы будете сжигать свои мышцы и даже белок с аминокислотами не помогут, потому что не смогут усвоиться и пойти в ход. Поэтому всё рабочие тренировочные схемы учитывают запас гликогена в организме. Правильно и в нужное время расходуя эти запасы — можно либо накачать мышцы, либо похудеть!

Результаты исследований Мануэля Гонзалеса-Лукана и Марии Адевы-Андани, которые были опубликованы в статье «Glycogen metabolism in humans», подтверждают, что рабочие мышцы теряют большое количество гликогена во время интенсивных спортивных упражнений, а концентрация вещества в незадействованных мышцах остается на том же уровне.

Физиологи утверждают, что мышцы могут хранить большое количество углевода, а объем гликогенового депо увеличивается под действием пампинга (тренировки, направленные на кровенаполнение мышц) уже через 4 месяца.

Такие упражнения приводят к:

  • Возрастанию выносливости организма, но не силовых показателей.
  • Увеличению объема мышц.
  • Колебанию в весе.

При этом подход должен длиться не менее 20-30 секунд, пока не наступит жжение, свидетельствующее о закислении мышцы молочной кислотой. Вес должен быть максимум 60% от повторного максимума.

Роль в накоплении и сжигании жира

Когда гликогеновые «депо» оказываются заполненными, то излишняя глюкоза трансформируется в жир. То, что объем гликогенового депо не безграничен показали опыты Acheson et. al далёкого 1982 года. Тогда была выявлена банальная очевидность, что чрезмерное количество употребляемых углеводов приводит к ожирению.

Во время исследования испытуемые, которые заранее истощили гликоген в теле, 3 дня принимали по 700-900 граммов углеводов. Уже на второй день у людей начался процесс накопления жира в организме.

Ниже на картинке вы можете увидеть соотношение времени тренировок и того, как углеводы переходят из гликогена в накопление жира.

Сначала организм потребляет резервы гликогена во время силовых упражнений, и уже потом переходит к трате жира. Поэтому жиросжигающие упражнения и кардио должны занимать не менее 40-50 минут в умеренном темпе. Если к тому же работать в диапазоне оптимального, жиросжигающего пульса (в районе 120 ударов в минуту), то эффект будет шикарен.

Быстрее всего уходит жир во время кардиотренировок с утра натощак или во время спортивных упражнений после еды через 2-3 часа.

Тогда глюкоза в крови содержится в минимальной концентрации, и с начала выполнения упражнений истощаются резервы гликогена, и уже затем израсходуется жир.

После тренировки также советуют не есть сразу, а подождать около 2-х часов. В течении этого времени организм будет активно «высасывать» энергию из жировых запасов, расщепляя жиры.

Но при этом вы должны понимать что под истощением запасов гликогена подразумевается не полное опустошение углеводных «депо», а просто их серьёзное уменьшение. В нормальных условиях даже очень интенсивные тренировки не способны выжечь весь glycogen, а только примерно 40%.

 

Только крайне тяжелый нагрузки, опасные для здоровья могут реально глубоко истощить ваши энергетические кладовые!

Ускорить эффект похудения поможет также ускорение обмена веществ. Это важно и для более быстрых результатов при наборе массы. Что же касается углеводов, то во время похудения процент их потребления должен составлять максимум 50%.

Советую отдельную статью на тему эффективного жиросжигания — читайте здесь.

Выводы

Давайте подытожим что мы сегодня узнали про glycogen:

  • Синтез гликогена происходит из поступающих в организм углеводов, а именно — из глюкозы.
  • Функции гликогена неразрывно связаны с работой наших мышц и нервной системы.
  • Вещество питает энергией наши мышцы локально, а из печени он тратится на нужды всего организма.
  • В мышцах хранится в саркоплазме и для увеличения её объёма нужно тренироваться на пампинг.
  • Для набора массы нужно есть много углеводов, они дадут полноценное заполнение наших «депо». Без них рост НЕВОЗМОЖЕН!
  • Для сжигания жира сначала нужно израсходовать glycogen в течении 40-50 минут кардио. Лучший вариант — интервальное кардио.

На этом я заканчиваю данную статью и уверен — вам этой информации достаточно, чтобы понять важность гликогена для тренировок!

comments powered by HyperComments

P.S. Подписывайтесь на обновление блога, чтобы ничего не упустить! Приглашаю также в свой Instagram

где содержится, каковы функции и структурная формула, как проходит синтез и распад (мобилизация), какова биологическая роль и свойства в печени и мышцах?

Что это за зверь такой «гликоген»? Обычно о нем вскользь упоминается в связи с углеводами, однако мало кто решает углубиться в саму суть данного вещества.

Кость Широкая решила рассказать вам все самое важное и нужное о гликогене, чтобы больше не верили в миф о том, что «сжигание жиров начинается только после 20 минуты бега». Заинтриговали?

Итак, из этой статьи вы узнаете: что такое гликоген, строение и биологическую роль, его свойства, а также формулу и структуру строения, где и для чего содержится гликоген, как происходит синтез и распад вещества, как происходит обмен, а также, какие продукты являются источником гликогена.

Содержание статьи

Что это такое в биологии: биологическая роль

Нашему телу еда в первую очередь нужна как источник энергии, а уже потом, как источник удовольствия, антистрессовый щит или возможность «побаловать» себя. Как известно, энергию мы получаем из макронутриентов: жиров, белков и углеводов.

Жиры дают 9 ккал, а белки и углеводы — 4 ккал. Но не смотря на большую энергетическую ценность жиров и важную роль незаменимых аминокислот из белков важнейшими «поставщиками» энергии в наш организм являются углеводы.

Почему? Ответ прост: жиры и белки являются «медленной» формой энергии, т.к. на их ферментацию требуется определенное время, а углеводы — относительно «быстрой». Все углеводы (будь то конфета или хлеб с отрубями) в конце концов расщепляются до глюкозы, которая необходима для питания всех клеток организма.

Схема расщепления углеводов

Строение

Гликоген — это своеобразный «консервант» углеводов, другими словами, энергетические резервы организма — сохраненная про запас для последующих энергетических нужд глюкоза. Она хранится в связанном с водой состоянии. Т.е. гликоген — это «сироп» калорийностью 1-1.3 ккал/гр (при калорийности углеводов 4 ккал/г).

По сути, молекула гликогена состоит из остатков глюкозы, это запасное вещество на случай нехватки энергии в организме!

Структурная формула строения фрагмента макромолекулы гликогена (C6h20O5) выглядит схематично так:

К какому виду углеводов относится

Вообще, гликоген — это полисахарид, а значит, относится к классу «сложных» углеводов:

В каких продуктах содержится

В гликоген может пойти только углевод. Поэтому крайне важно держать в своем рационе планку углеводов не ниже 50 % от общей калорийности. Употребляя нормальный уровень углеводов (около 60% от суточного рациона) вы по максимуму сохраняете собственный гликоген и заставляете организм очень хорошо окислять углеводы.

Важно иметь в рационе хлебобулочные изделия, каши, злаки, разные фрукты и овощи.

Лучшими источниками гликогена являются: сахар, мед, шоколад, мармелад, варенье, финики, изюм, инжир, бананы, арбуз, хурма, сладкая выпечка.

Осторожно к подобной пище стоит отнестись лицам с дисфункцией печени и недостатком ферментов.

Метаболизм

Как же происходит создание и процесс распад гликогена?

Синтез

Как организм запасает гликоген? Процесс образования гликогена (гликогенез) проходит по 2 сценариям. Первый — это процесс запаса гликогена. После углеводосодержащей еды уровень глюкозы в крови повышается. В ответ инсулин попадает в кровоток, чтобы впоследствии облегчить доставку глюкозы в клетки и помочь синтезу гликогена.

Благодаря ферменту (амилазе) происходит расщепление углеводов (крахмала, фруктозы, мальтозы, сахарозы) на более мелкие молекулы.

Затем под воздействием ферментов тонкого кишечника осуществляется распад глюкозы на моносахариды. Значительная часть моносахаридов (самая простая форма сахара) поступает в печень и мышцы, где гликоген откладывается в «резерв». Всего синтезируется 300-400 гр гликогена.

Т.е. само превращение глюкозы в гликоген (запасной углевод) происходит в печени, т.к. мембраны клеток печени в отличие от мембраны клеток жировой ткани и мышечных волокон свободно проницаемы для глюкозы и в отсутствие инсулина.

Распад

Второй механизм под названием мобилизация (или распад) запускается в периоды голода или активной физической деятельности. По мере необходимости гликоген мобилизуется из депо и превращается в глюкозу, которая поступает к тканям и используется ими в процессе жизнедеятельности.

Когда организм истощает запас гликогена в клетках, то мозг подает сигналы о необходимости «дозаправки». Схема синтеза и мобилизации гликогена:

Кстати, при распаде гликогена происходит торможение его синтеза, и наоборот: при активном образовании гликогена его мобилизация тормозится. Гормоны, отвечающие за мобилизацию данного вещества, т.е., гормоны, стимулирующие распад гликогена — это адреналин и глюкагон.

Где содержится и каковы функции

Где накапливается гликоген для последующего использования:

В печени

Включения гликогена в клетках печени

Основные запасы гликогена находятся в печени и мышцах. Количество гликогена в печени может достигать у взрослого человека 150 — 200 гр. Клетки печени являются лидерами по накоплению гликогена: они могут на 8 % состоять из этого вещества.

Основная функция гликогена печени — поддержать уровень сахара в крови на постоянном, здоровом уровне.

Печень сама себе является одним из важнейших органов организма (если вообще стоит проводить «хит парад» среди органов, которые нам все необходимы), а хранение и использование гликогена делает ее функции еще ответственнее: качественное функционирование головного мозга возможно только благодаря нормальному уровню сахара в организме.

Если же уровень сахара в крови снижается, то возникает дефицит энергии, из-за которого в организме начинается сбой. Нехватка питания для мозга сказывается на центральной нервной системе, которая истощается. Тут то и происходит расщепление гликогена. Потом глюкоза поступает в кровь, благодаря чему организм получает необходимое количество энергии.

Запомним также, что в печени происходит не только синтез гликогена из глюкозы, но и обратный процесс — гидролиз гликогена до глюкозы. Этот процесс вызывается понижением концентрации сахара в крови в результате усвоения глюкозы различными тканями и органами.

В мышцах

Гликоген откладывается также в мышцах. Общее количество гликогена в организме составляет 300 — 400 граммов. Как мы знаем, около 100-120 граммов вещества накапливается в клетках печени, а вот остальная часть (200-280 гр) сохраняется в мышцах и составляет максимум 1 — 2% от общей массы этих тканей.

Хотя если говорить максимально точно, то следует отметить, что гликоген хранится не в мышечных волокнах, а в саркоплазме — питательной жидкости, окружающей мышцы.

Количество гликогена в мышцах увеличивается в случае обильного питания и уменьшается во время голодания, а снижается только во время физической нагрузки – длительной и/или напряженной.

При работе мышц под влиянием специального фермента фосфорилазы, которая активируется в начале мышечного сокращения, происходит усиленное распад гликогена в мышцах, который используется для обеспечения глюкозой работы самих мышц (мышечных сокращений). Таким образом, мышцы используют гликоген только для собственных нужд.

Интенсивная мышечная деятельность замедляет всасывание углеводов, а легкая и непродолжительная работа усиливает всасывание глюкозы.

Гликоген печени и мышц используется для разных нужд, однако говорить о том, что какой-то из них важнее — абсолютнейший вздор и демонстрирует только вашу дикую неграмотность.

Все, что написано на данном скрине, полная ересь. Если вы боитесь фруктов и думаете, что они прямиком запасаются в жир, то никому не говорите этой чуши и срочно читайте статью Фруктоза: можно ли есть фрукты и худеть?

Применение при похудении

Важно знать, почему работают низкоуглеводные высокобелковые диеты. В организме взрослого может находиться около 400 граммов гликогена, а как мы помним, на каждый грамм резервной глюкозы приходится примерно 4 грамма воды.

Т.е. около 2 кг вашего веса — это масса гликогенного водного раствора. Кстати, поэтому мы активно потеем в процессе тренировок — организм расщепляет гликоген и при этом теряет в 4 раза больше жидкости.

Этим свойством гликогена объясняется и быстрый результат экспресс-диет для похудения. Безуглеводные диеты провоцируют интенсивное израсходование гликогена, а с ним – жидкости из организма.

Но как только человек возвращается к обычному рациону с содержанием углеводов, запасы животного крахмала восстанавливаются, а с ними и потерянная за период диеты жидкость.

В этом и кроется причина недолгосрочности результата экспресс-похудения.

Влияние на спорт

Подробный ответ на этот и следующий вопросы вы найдете в данной статье Через сколько минут тренировки начнет гореть жир?

За какое время расходуется?

[Всего голосов: 5    Средний: 5/5]

Данная статья проверена дипломированным диетологом, который имеет степень бакалавра в области питания и диетологии, Веремеевым Д.Г.

Статьи предназначены только для ознакомительных и образовательных целей и не заменяет профессиональные медицинские консультации, диагностику или лечение. Всегда консультируйтесь со своим врачом по любым вопросам, которые могут у вас возникнуть о состоянии здоровья.

Гликоген - Glycogen - qaz.wiki

полимер глюкозы, используемый в качестве накопителя энергии у животных

Схематическое двумерное поперечное сечение гликогена: основной белок гликогенина окружен ответвлениями единиц глюкозы . Вся глобулярная гранула может содержать около 30 000 единиц глюкозы. Гликоген (черные гранулы) в сперматозоидах плоского червя; просвечивающая электронная микроскопия, масштаб: 0,3 мкм

Гликоген является multibranched полисахарида из глюкозы , которая служит в качестве формы хранения энергии в животных , грибов и бактерий. Структура полисахарида представляет собой основную форму хранения глюкозы в организме.

Гликоген функционирует как одна из двух форм энергетических резервов: гликоген - кратковременный, а другая - запасы триглицеридов в жировой ткани (т. Е. Жировой ткани ) для длительного хранения. У человека гликоген вырабатывается и хранится в основном в клетках печени и скелетных мышц . В печени гликоген может составлять 5–6% от сырой массы органа, а печень взрослого человека весом 1,5 кг может хранить примерно 100–120 граммов гликогена. В скелетных мышцах гликоген содержится в низкой концентрации (1-2% от мышечной массы), а скелетные мышцы взрослого человека весом 70 кг хранят примерно 400 граммов гликогена. Количество гликогена, хранящегося в организме, особенно в мышцах и печени, в основном зависит от физической подготовки, основного обмена веществ и привычек питания. Небольшие количества гликогена также обнаруживаются в других тканях и клетках, включая почки , красные кровяные тельца , лейкоциты и глиальные клетки головного мозга . Во время беременности матка также накапливает гликоген для питания эмбриона.

В крови человека постоянно присутствует примерно 4 грамма глюкозы ; У голодных людей уровень глюкозы в крови поддерживается постоянным на этом уровне за счет запасов гликогена в печени и скелетных мышцах. Запасы гликогена в скелетных мышцах служат формой хранения энергии для самих мышц; однако распад мышечного гликогена препятствует усвоению мышцами глюкозы из крови, тем самым увеличивая количество глюкозы в крови, доступной для использования в других тканях. Запасы гликогена в печени служат хранилищем глюкозы для использования во всем организме, особенно в центральной нервной системе . Человеческий мозг потребляет около 60% глюкозы в крови натощак, оседлых особей.

Гликоген - это аналог крахмала , полимера глюкозы, который функционирует как накопитель энергии в растениях . Он имеет структуру, аналогичную амилопектину (компонент крахмала), но более разветвленный и компактный, чем крахмал. Оба представляют собой белые порошки в сухом состоянии. Гликоген находится в форме гранул в цитозоле / цитоплазме многих типов клеток и играет важную роль в цикле глюкозы . Гликоген образует запас энергии, который можно быстро мобилизовать для удовлетворения внезапной потребности в глюкозе, но он менее компактен, чем запасы энергии триглицеридов (липидов). Как таковой, он также является резервом хранения у многих паразитических простейших.

Структура

1,4-α-гликозидные связи в олигомере гликогена 1,4-α-гликозидные и 1,6-гликозидные связи в олигомере гликогена

Гликоген - это разветвленный биополимер, состоящий из линейных цепей остатков глюкозы со средней длиной цепи примерно 8–12 глюкозных единиц и 2000-60 000 остатков на одну молекулу гликогена.

Единицы глюкозы связаны друг с другом линейно α (1 → 4) гликозидными связями от одной глюкозы к другой. Разветвления связаны с цепями, от которых они отходят, посредством α (1 → 6) гликозидных связей между первой глюкозой новой ветви и глюкозой в цепи ствола.

Из-за того, как гликоген синтезируется, каждая гранула гликогена имеет в своей основе белок гликогенин .

Гликоген в мышцах, печени и жировых клетках хранится в гидратированной форме, состоящей из трех или четырех частей воды на часть гликогена, связанного с 0,45  миллимолями (18 мг) калия на грамм гликогена.

Глюкоза - это осмотическая молекула, которая может оказывать сильное влияние на осмотическое давление в высоких концентрациях, что может приводить к повреждению или гибели клетки, если она хранится в клетке без модификации. Гликоген - это неосмотическая молекула, поэтому его можно использовать в качестве раствора для хранения глюкозы в клетке без нарушения осмотического давления.

Функции

Печень

Когда пища, содержащая углеводы или белок, съедается и переваривается , уровень глюкозы в крови повышается, а поджелудочная железа выделяет инсулин . Глюкоза крови из воротной вены попадает в клетки печени ( гепатоциты ). Инсулин действует на гепатоциты, стимулируя действие нескольких ферментов , в том числе гликогенсинтазы . Молекулы глюкозы добавляются к цепочкам гликогена до тех пор, пока инсулин и глюкоза остаются в изобилии. В этом постпрандиальном или «сытом» состоянии печень забирает из крови больше глюкозы, чем выделяет.

После того, как еда переваривается и уровень глюкозы начинает падать, секреция инсулина снижается, и синтез гликогена прекращается. Когда он необходим для получения энергии , гликоген расщепляется и снова превращается в глюкозу. Гликогенфосфорилаза является основным ферментом распада гликогена. В течение следующих 8–12 часов глюкоза, полученная из гликогена печени, является основным источником глюкозы в крови, используемой остальным телом в качестве топлива.

Глюкагон , еще один гормон, вырабатываемый поджелудочной железой, во многих отношениях служит контрсигналом для инсулина. В ответ на то, что уровень инсулина ниже нормы (когда уровень глюкозы в крови начинает падать ниже нормального диапазона), глюкагон секретируется в увеличивающихся количествах и стимулирует как гликогенолиз (расщепление гликогена), так и глюконеогенез (производство глюкозы из других источников). .

Мышцы

Мышечные клетки гликоген , как представляется , функции в качестве непосредственного резервного источника доступных глюкоз для мышечных клеток. Другие ячейки, содержащие небольшие количества, также используют его локально. Поскольку в мышечных клетках отсутствует глюкозо-6-фосфатаза , которая необходима для передачи глюкозы в кровь, гликоген, который они хранят, доступен исключительно для внутреннего использования и не передается другим клеткам. Это контрастирует с клетками печени, которые при необходимости легко расщепляют накопленный гликоген на глюкозу и отправляют ее через кровоток в качестве топлива для других органов.

История

Гликоген был открыт Клодом Бернаром . Его эксперименты показали, что в печени содержится вещество, которое может приводить к снижению уровня сахара за счет действия «фермента» в печени. К 1857 году он описал выделение вещества, которое он назвал « la matière glycogène », или «сахарообразующее вещество». Вскоре после открытия гликогена в печени А. Сансон обнаружил, что мышечная ткань также содержит гликоген. Эмпирическая формула гликогена ( C
6ЧАС
10О
5) n была основана Кекуле в 1858 году.

Метаболизм

Синтез

Синтез гликогена, в отличие от его расщепления, является эндергоническим - он требует затрат энергии. Энергия для синтеза гликогена поступает от уридинтрифосфата (UTP), который реагирует с глюкозо-1-фосфатом , образуя UDP-глюкозу , в реакции, катализируемой UTP - глюкозо-1-фосфатуридилтрансферазой . Гликоген синтезируется из мономеров UDP-глюкозы первоначально белком гликогенином , который имеет два тирозиновых якоря для восстанавливающего конца гликогена, поскольку гликогенин является гомодимером. После добавления примерно восьми молекул глюкозы к остатку тирозина фермент гликогенсинтаза постепенно удлиняет цепь гликогена с помощью UDP-глюкозы, добавляя α (1 → 4) -связанную глюкозу к восстанавливающему концу цепи гликогена.

Гликоген ветвления фермента катализирует перенос концевого фрагмента шесть или семь остатков глюкозы из невосстанавливающего конца к С-6 гидроксильной группы остатка глюкозы глубже внутрь молекулы гликогена. Фермент разветвления может действовать только на ответвление, имеющее по меньшей мере 11 остатков, и фермент может переноситься на ту же самую цепь глюкозы или соседние цепи глюкозы.

Сломать

Гликоген отщепляется от невосстанавливающих концов цепи ферментом гликогенфосфорилазой с образованием мономеров глюкозо-1 фосфата:

В естественных условиях, фосфорилаза протекает в направлении распада гликогена , поскольку отношение фосфата и глюкозо-1-фосфата, как правило , больше , чем 100. Глюкозы-1 фосфат затем преобразуется в глюкозо-6-фосфат (G6P) по фосфоглюкомутазам . Для удаления α (1-6) разветвлений разветвленного гликогена и преобразования цепи в линейный полимер необходим специальный разветвляющий фермент . Произведенные мономеры G6P имеют три возможных судьбы:

Клиническая значимость

Нарушения обмена гликогена

Наиболее частым заболеванием, при котором метаболизм гликогена становится ненормальным, является диабет , при котором из-за ненормального количества инсулина гликоген в печени может ненормально накапливаться или истощаться. Восстановление нормального метаболизма глюкозы обычно также нормализует метаболизм гликогена.

При гипогликемии, вызванной избыточным инсулином, уровни гликогена в печени высоки, но высокие уровни инсулина препятствуют гликогенолизу, необходимому для поддержания нормального уровня сахара в крови. Глюкагон - распространенное средство для лечения этого типа гипогликемии.

Различные врожденные нарушения метаболизма вызваны недостатком ферментов, необходимых для синтеза или распада гликогена. Все это называется болезнями накопления гликогена .

Истощение гликогена и упражнения на выносливость

Спортсмены на длинные дистанции, такие как марафонцы , лыжники и велосипедисты , часто испытывают истощение гликогена, когда почти все запасы гликогена у спортсмена истощаются после длительных периодов нагрузки без достаточного потребления углеводов. Это явление называется « удар о стену ».

Истощение запасов гликогена можно предотвратить тремя способами:

  • Во-первых, во время тренировки постоянно потребляются углеводы с максимально возможной скоростью преобразования в глюкозу крови (высокий гликемический индекс ). Наилучший возможный результат этой стратегии - замена примерно 35% глюкозы, потребляемой при ЧСС выше примерно 80% от максимальной.
  • Во-вторых, за счет адаптации к тренировкам на выносливость и специальных режимов (например, голодание, тренировки на выносливость с низкой интенсивностью) организм может кондиционировать мышечные волокна типа I, чтобы улучшить как эффективность использования топлива, так и нагрузочную способность, чтобы увеличить процент жирных кислот, используемых в качестве топлива, экономя углеводы. использовать из всех источников.
  • В-третьих, потребляя большое количество углеводов после истощения запасов гликогена в результате упражнений или диеты, организм может увеличить емкость внутримышечных запасов гликогена. Этот процесс известен как углеводная загрузка . В общем, гликемический индекс источника углеводов не имеет значения, так как мышечная чувствительность к инсулину увеличивается в результате временного истощения гликогена.

Испытывая дефицит гликогена, спортсмены часто испытывают сильную усталость до такой степени, что им становится трудно двигаться. Для справки: лучшие профессиональные велосипедисты в мире обычно финишируют 4–5- часовой этапной гонкой на пределе истощения гликогена, используя первые три стратегии.

Когда спортсмены потребляют углеводы и кофеин после изнурительных упражнений, их запасы гликогена, как правило, пополняются быстрее; однако минимальная доза кофеина, при которой наблюдается клинически значимый эффект на восполнение запасов гликогена, не установлена.

Смотрите также

Рекомендации

внешние ссылки

что это, формула, в чем содержится, строение

Гликоген является более сложной версией глюкозы, называемой полисахаридом (поли = много, сахарид = сахар). Когда нашему организму требуется быстрый заряд энергии или, когда мы не получаем достаточного количества глюкозы из пищи, истощение гликогена происходит, когда ваше тело расходует все запасенное топливо, не давая вам возможности добраться туда, куда вы хотите пойти.

Глюкоза является основным источником энергии для тела и мозга. Гликоген это название хранимой глюкозы. Истощение гликогена происходит, когда у нас заканчиваются запасы гликогена из-за нехватки пищи или интенсивных упражнений

Что такое гликоген?

Это способ организма накапливать отдельные глюкозы, разветвляя их вместе, чтобы получить большую молекулу, которая впоследствии может быть расщеплена для получения энергии.

Когда мы едим пищу, углеводы в нашей пище распадаются на отдельные молекулы глюкозы и попадают в кровоток. Если есть непосредственная потребность в энергии, эта глюкоза привыкнет, иначе организм может хранить ее в виде гликогена для дальнейшего использования.

Строение гликогена

Гликоген состоит из длинных полимерных цепей единиц глюкозы, которые связаны альфа-ацетальной связью. Гликоген относится к аналогу крахмала, который представляет собой полимер глюкозы, что выполняет функцию накопления энергии в растениях. Каждая гранула гликогена имеет ядро ​​гликоген в белке, потому что гликоген синтезируется. Гликоген содержится в мышцах, печени и жировых клетках и хранится в гидратированной форме. Он состоит из трех-четырех частей воды гликогена, которые связаны с 0,45 миллимоль калия на грамм гликогена.

  • Гликоген в мышцах может использоваться только этой мышцей.
  • Гликоген, хранящийся в печени, можно использовать по всему организму.
  • Гликоген в печени

Будучи центром биоэнергетической регуляции, печень способна преобразовывать избыточную глюкозу, которая является неотложной для непосредственных потребностей в энергии, в форму кратковременного накопления энергии, гликоген, и использовать ее для поддержания гомеостаза глюкозы в крови на ранних стадиях голодания. Печень расщепляет гликоген, чтобы помочь регулировать уровень сахара в крови. Она является центральным органом регуляции глюкозы и гликогена и выступает в качестве основного распределителя питательных веществ через кровь к другим тканям. Находясь в голодном состоянии, печень разрушает запасы гликогена, производя глюкозу для других тканей. После еды печень переходит в состояние потребления глюкозы, захватывая почти 26% глюкозы, представляемой ей портальной системой во время первого пассажа. Почти 10–15% веса печени составляют запасы гликогена при заполнении.

Гликоген в мышцах

Гликоген работает в мышцах немного по-другому, предоставляя энергию непосредственно мышцам, чтобы они сокращались во время упражнений. Если в организме будет низкий уровень гликогена, вы не сможете тренироваться с высокой интенсивностью, и продолжительность вашей тренировки будет ограничена.

Спортсмены хранят большое количество гликогена путем загрузки углеводов. Это когда богатые углеводами блюда потребляются перед событием. Хотя этот метод может обеспечить топливо, он потерял популярность из-за побочных эффектов избыточного веса воды и проблем с пищеварением (я говорю из личного опыта). Если вы готовитесь к такому мероприятию, как марафон, поэкспериментируйте с изменениями диеты за несколько недель или даже месяцев до мероприятия, чтобы убедиться, что они работают на вас.

Другой метод, используемый некоторыми спортсменами, заключается в снижении углеводов во время тренировок. Это приводит к снижению гликогена и побуждает организм использовать запасы жира вместо топлива. Не рекомендуется пробовать новую программу тренировок, если вы новичок в низкоуглеводной диете, такой как кетогенная диета (кето для краткости). Вы можете закончить с подобными гриппу симптомами, такими как вялость или расстройство желудка. Идите медленно и постарайтесь не вносить слишком много изменений одновременно.

Чтобы обеспечить адекватные запасы гликогена, спортсмены должны потреблять не менее 300-400 граммов углеводов в день во время тренировок и подготовки к соревнованиям. В день соревнований они должны употреблять 150-300 грамм углеводов примерно за 3-4 часа до соревнования, а также употреблять 60-120 грамм углеводной закуски за час до соревнования и около 50 грамм углеводов непосредственно перед соревнованиями. Во время упражнений спортсмены должны потреблять не менее 30-60 граммов углеводов в час, в идеале — в небольших количествах каждые 10-15 минут на протяжении всего соревнования, а также во время тренировок, чтобы избежать истощения и максимизировать производительность.

Гликоген формула

Гликоген — это высокоразветвленный полимер, содержащий около 30 000 остатков глюкозы и имеющий молекулярную массу от 106 до 107 дальтон (приблизительно 4,8 млн.). Большинство единиц Glc связаны альфа-1,4 гликозидными связями, приблизительно 1 из 12 остатков Glc также образует -1,6 гликозидную связь со вторым Glc, что приводит к образованию ветви. Формула гликогена имеет только один восстанавливающий конец и большое количество невосстанавливающих концов со свободной гидроксильной группой у углерода 4. Гликогенные гранулы содержат как гликоген, так и ферменты синтеза гликогена (гликогенез) и деградации (гликогенолиз).

Ферменты вложены между внешними ветвями молекул гликогена и действуют на невосстанавливающие концы. Поэтому многие невосстанавливающие концевые ветви гликогена способствуют его быстрому синтезу и расщеплению. При гипогликемии, вызванной избытком инсулина, уровни гликогена в печени высоки, но высокий уровень инсулина предотвращает гликогенолиз, необходимый для поддержания нормального уровня сахара в крови. Глюкагон является распространенным методом лечения этого типа гипогликемии. Гликоген строение является основной формой хранения глюкозы (Glc) в клетках животных и человека. Гликоген обнаружен в виде гранул в цитозоле во многих типах клеток. Гепатоциты (клетки печени) имеют самую высокую его концентрацию — до 8% свежего веса в хорошо питаемом состоянии или от 100 до 120 г у взрослого человека, что придает печени характерный «крахмалистый вкус». В мышцах гликоген обнаруживается в гораздо более низкой концентрации (1% мышечной массы), но общее количество превышает таковое в печени.

RCSB PDB - 1GPA: СТРУКТУРНЫЙ МЕХАНИЗМ КОНТРОЛЯ ГЛИКОГЕН-ФОСФОРИЛАЗЫ С ПОМОЩЬЮ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ И AMP

Структурный механизм контроля гликогенфосфорилазы посредством фосфорилирования и AMP.
Barford, D., & nbspHu, S.H., & NbspJohnson, L.N.

(1991) J Mol Biol & nbsp 218 : 233-260

  • PubMed : & nbsp1900534 & nbspПоиск в PubMed
  • DOI: & nbsp 10.1016 / 0022-2810736 : & nbsp
    8GPB, 7GPB, 1GPA

  • PubMed Резюме: & nbsp
  • Кристаллические структуры активированной гликогенфосфорилазы a (GPa) в состоянии R и гликогенфосфорилазы b (GPb) в состоянии R и T в комплексе с AMP в 2.Разрешение 9 А, 2,9 А и 2,2 А соответственно. Структура GPa в состоянии R составляет почти ...

    Кристаллические структуры активированной гликогенфосфорилазы a (GPa) в состоянии R и гликогенфосфорилазы b (GPb) в состоянии R и T в комплексе с AMP были определены при 2,9 A, 2,9 A и 2.2 Разрешение соответственно. Структура GPa состояния R почти идентична структуре GPb, активированного сульфатом, за исключением области Ser14, где имеется ковалентно присоединенная фосфатная группа в GPa и нековалентно присоединенная сульфатная группа в GPb.Контакты, создаваемые N-концевыми остатками в R-состоянии GPa на границе раздела субъединиц функционально активного димера, аналогичны тем, которые наблюдались ранее для T-состояния GPa. Четвертичные и третичные структурные изменения при переходе от T к R позволяют передавать эти взаимодействия на каталитический сайт в состоянии R GPa. Переход от структуры GPb в T-состоянии к структуре GPa в R-состоянии приводит к изменению N-концевых остатков от плохо упорядоченной протяженной структуры, которая создает внутрисубъединичные контакты, к упорядоченной спиральной конформации, которая создает межсубъединичные контакты.Расстояние между Arg10, первым остатком, который должен располагаться от N-конца, в R-состоянии GPa и T-состоянии GPb составляет 50 А. Одно из важных взаимодействий субъединица-субъединица в молекуле димера включает контакты между спиралью альфа 2 и кэпом. '(остатки от 35' до 45 ', которые образуют петлю между 1-й и 2-й альфа-спиралями, альфа-1' и альфа 2 'другой субъединицы. Штрих обозначает остатки из другой субъединицы). Взаимодействия, осуществляемые N-концевыми остатками, вызывают структурные изменения на границе спирали cap '/ alpha 2, которые приводят к созданию высокоаффинного сайта AMP.Третичные структурные изменения в кэпе (сдвиги от 1,2 до 2,1 А для остатков 35-45) частично компенсируются четвертичным структурным изменением, так что общие сдвиги в этих остатках после комбинированных третичных и четвертичных изменений составляют от 0,5 до 1,3 А. связывается с GPb в состоянии R, по крайней мере, в 100 раз большей аффинностью и проявляет четыре дополнительных водородных связи, более сильные ионные взаимодействия и более обширные взаимодействия Ван-дер-Ваальса с на 116 A2 большей доступной для растворителя площадью поверхности, скрытой по сравнению с AMP, связанным с GPb в T-состоянии.(АННОТАЦИЯ, ОБРЕЗАННАЯ В 400 СЛОВАХ)


    Ссылки по теме: & nbsp
    Организационная принадлежность : & nbsp

    Лаборатория молекулярной биофизики, Оксфордский университет, Великобритания


    Hide Full Abstract
.

Основные макромолекулы - химия

11.1 Введение: четыре основных макромолекулы

Во всех формах жизни на Земле, от мельчайших бактерий до гигантских кашалотов, существует четыре основных класса органических макромолекул, которые всегда встречаются и необходимы для жизни. Это углеводы, липиды (или жиры), белки и нуклеиновые кислоты. Все основные классы макромолекул схожи в том, что они представляют собой большие полимеры, которые собраны из небольших повторяющихся субъединиц мономера.В главе 6 вы познакомились с полимерами жизни и структурой их строительных блоков, как показано ниже на рис. 11.1. Напомним, что мономерные единицы для построения нуклеиновых кислот, ДНК и РНК, являются нуклеотидными основаниями, тогда как мономеры для белков - это аминокислоты, для углеводов - это остатки сахара, а для липидов - жирные кислоты или ацетильные группы.

В этой главе основное внимание будет уделено введению в структуру и функции этих макромолекул. Вы обнаружите, что основные макромолекулы удерживаются вместе теми же химическими связями, которые вы изучали в главах 9 и 10, и в значительной степени полагаются на синтез дегидратации для их образования и гидролиза для их разрушения.

Рисунок 11.1: Молекулярные строительные блоки жизни состоят из органических соединений.

Изменено с: Boghog


Веселое видео-учебное пособие по основным макромолекулам

Биологические молекулы - вы то, что вы едите: ускоренный курс биологии № 3.


11.2 Структура и функция белка

Аминокислоты и структура первичного белка

Главный строительный блок белков называется альфа-аминокислотами.Как следует из их названия, они содержат функциональную группу карбоновой кислоты и функциональную группу амина. Обозначение альфа используется, чтобы указать, что эти две функциональные группы отделены друг от друга одной углеродной группой. Помимо амина и карбоновой кислоты, альфа-углерод также присоединен к водороду и одной дополнительной группе, которая может различаться по размеру и длине. На схеме ниже эта группа обозначена как R-группа. В живых организмах 20 аминокислот используются в качестве строительных блоков.Они отличаются друг от друга только положением R-группы. Основная структура аминокислоты показана ниже:

Рисунок 11.2 Общая структура альфа-аминокислоты


Внутри клеточных систем белки связаны между собой сложной системой РНК и белков, называемой рибосомой. Таким образом, поскольку аминокислоты связаны друг с другом с образованием определенного белка, они размещаются в очень определенном порядке, который диктуется генетической информацией, содержащейся в РНК.Этот специфический порядок аминокислот известен как первичная последовательность белка . Первичная последовательность белка связывается вместе с использованием синтеза дегидратации, который объединяет карбоновую кислоту вышележащей аминокислоты с аминогруппой нижележащей аминокислоты с образованием амидной связи. В белковых структурах эта амидная связь известна как пептидная связь. Последующие аминокислоты будут добавлены на конце карбоновой кислоты растущего белка. Таким образом, белки всегда синтезируются направленным образом, начиная с амина и заканчивая хвостом карбоновой кислоты.Новые аминокислоты всегда добавляются к хвосту карбоновой кислоты, а не к амину первой аминокислоты в цепи. Кроме того, поскольку R-группы могут быть довольно объемными, они обычно чередуются по обе стороны от растущей белковой цепи в конформации транс . Конформация цис предпочтительна только для одной конкретной аминокислоты, известной как пролин.

Рисунок 11.3. Образование пептидной связи. Добавление двух аминокислот для образования пептида требует синтеза дегидратации.


Белки представляют собой очень большие молекулы, содержащие множество аминокислотных остатков, связанных вместе в очень определенном порядке. Белки имеют размер от 50 аминокислот до самого большого известного белка, содержащего 33 423 аминокислоты. Макромолекулы, содержащие менее 50 аминокислот, известны как пептиды .


Рис. 11.4 Пептиды и белки - это макромолекулы, состоящие из длинных цепочек аминокислот, соединенных вместе амидными связями.


Идентичность и функция пептида или белка определяется первичной последовательностью аминокислот в его структуре. Всего в белковые структуры обычно включаются 20 альфа-аминокислот (рис. 11.5).

Рис. 11.5 Структура 20 альфа-аминокислот, используемых в синтезе белка.


Благодаря большому количеству аминокислот, которые могут быть включены в каждую позицию в белке, существуют миллиарды различных возможных комбинаций белков, которые можно использовать для создания новых белковых структур! Например, подумайте о трипептиде, полученном из этого пула аминокислот.В каждой позиции есть 20 различных опций, которые могут быть включены. Таким образом, общее возможное количество образующихся трипептидов будет 20 X 20 X 20 или 20 3 , что равно 8000 различных вариантов трипептидов! А теперь подумайте, сколько вариантов было бы для небольшого пептида, содержащего 40 аминокислот. Было бы 20 40 вариантов, или ошеломляющая 1,09 X 10 52 возможных вариантов последовательности! Каждый из этих вариантов может различаться по общей форме белка, поскольку природа боковых цепей аминокислот помогает определить взаимодействие белка с другими остатками в самом белке и с окружающей его средой.Таким образом, полезно узнать немного об общих характеристиках боковых цепей аминокислот.

Различные боковые цепи аминокислот могут быть сгруппированы в разные классы в зависимости от их химических свойств (рис. 11.5). Например, некоторые боковые цепи аминокислот содержат только углерод и водород и поэтому очень неполярны и гидрофобны. Другие содержат электроотрицательные функциональные группы с кислородом или азотом и могут образовывать водородные связи, образуя более полярные взаимодействия.Третьи содержат функциональные группы карбоновых кислот и могут действовать как кислоты, или они содержат амины и могут действовать как основания, образуя полностью заряженные молекулы. Характер аминокислот во всем белке помогает белку сворачиваться и формировать его трехмерную структуру. Именно эта трехмерная форма требуется для функциональной активности белка (т.е. форма белка = функция белка). Что касается белков, находящихся в водной среде клетки, гидрофобные аминокислоты часто находятся внутри структуры белка, тогда как водолюбивые гидрофильные аминокислоты будут находиться на поверхности, где они могут связываться водородом и взаимодействовать с молекулами воды.Пролин уникален, потому что он имеет единственную R-группу, которая образует циклическую структуру с аминогруппой в основной цепи. Эта циклизация является причиной того, что пролин принимает конформацию цис , а не конформацию транс в основной цепи. Этот сдвиг в структуре часто означает, что пролины представляют собой положения, в которых происходят изгибы или изменения направления внутри белка. Метионин уникален тем, что он служит исходной аминокислотой почти для всех многих тысяч белков, известных в природе.Цистеины содержат тиоловые функциональные группы и, таким образом, могут окисляться другими остатками цистеина с образованием дисульфидных связей в структуре белка (рис. 11.6). Дисульфидные мостики добавляют дополнительную стабильность трехмерной структуре и часто требуются для правильного сворачивания и функционирования белка (рис. 11.6).

Рисунок 11.6 Дисульфидные связи. Дисульфидные связи образуются между двумя остатками цистеина в пептидной или белковой последовательности или между различными пептидными или белковыми цепями.В приведенном выше примере изображены две пептидные цепи, которые образуют гормон инсулин. Дисульфидные мостики между двумя цепями необходимы для правильного функционирования этого гормона по регулированию уровня глюкозы в крови.


Форма и функция белка

Первичная структура каждого белка приводит к уникальному паттерну сворачивания, который характерен для этого конкретного белка. Напомним, что это линейный порядок аминокислот, поскольку они связаны вместе в белковой цепи (Рисунок 11.7).

Рис. 11.7 Первичная структура белка представляет собой линейную последовательность аминокислот.

(кредит: модификация работы Национального исследовательского института генома человека)


В пределах каждого белка небольшие области могут принимать определенные паттерны сворачивания. Эти специфические мотивы или узоры называются вторичной структурой . Общие вторичные структурные особенности включают альфа-спираль и бета-складчатый лист (рис.11.8). Внутри этих структур внутримолекулярные взаимодействия, особенно водородные связи между амином основной цепи и карбонильными функциональными группами, имеют решающее значение для поддержания трехмерной формы. Каждый виток альфа-спирали содержит 3,6 аминокислотных остатка. Группы R (вариантные группы) полипептида выступают из цепи α -спираль. В листе с складками β «складки» образованы водородными связями между атомами в основной цепи полипептидной цепи. Группы R прикреплены к атомам углерода и проходят выше и ниже складок складки.Гофрированные сегменты выстраиваются параллельно или антипараллельно друг другу, а водородные связи образуются между частично положительным атомом азота в аминогруппе и частично отрицательным атомом кислорода в карбонильной группе пептидного остова. Спиральные структуры α и складчатые листы β обнаруживаются в большинстве белков и играют важную структурную роль.

Рисунок 11.8 Вторичные структурные особенности в структуре белка. Альфа-спираль и бета-складчатый лист являются общими структурными мотивами, обнаруженными в большинстве белков.Они удерживаются вместе за счет водородной связи между амином и карбонильным кислородом в основной цепи аминокислоты.


Более подробно: структура вторичного белка в шелке

В древнем мире было множество торговых путей. Самый посещаемый и культурно значимый из них назывался Шелковый путь. Шелковый путь пролегал из китайского города Чанъань через Индию в Средиземное море и Египет. Причина того, что Шелковый путь имел такое культурное значение, заключалась в том, что он преодолевал большие расстояния.По сути, весь древний мир был связан одним торговым путем.

Рисунок 11.9 Шелкопряды

По дороге торговали многими вещами, включая шелк, специи, рабов, идеи и порох. Шелковый путь оказал поразительное влияние на создание многих обществ. Он смог принести экономическое благополучие в районы вдоль маршрута, а новые идеи распространились на большие расстояния и повлияли на многие вещи, включая искусство. Примером этого является буддийское искусство, которое было найдено в Индии.В картине есть много западных влияний, которые можно идентифицировать в ней, например, реалистичная мускулатура изображаемых людей. Кроме того, торговля порохом на Западе помогла повлиять на войну и, в свою очередь, сформировала современный мир. Настоящая причина возникновения Silk Road заключалась в продукте, от которого он получил свое название: Silk.

Рисунок

.

углеводов | Определение, классификация и примеры

Классификация и номенклатура

Узнайте о структурах и использовании простых сахаров глюкоза, фруктоза и галактоза

Моносахариды играют важную роль в передаче энергии.

Encyclopædia Britannica, Inc. Посмотреть все видеоролики к этой статье

Хотя для углеводов был разработан ряд схем классификации, разделение на четыре основные группы - моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды - является одним из наиболее распространенных. .Большинство моносахаридов или простых сахаров содержится в винограде, других фруктах и ​​меде. Хотя они могут содержать от трех до девяти атомов углерода, наиболее распространенные представители состоят из пяти или шести, соединенных вместе в цепочечную молекулу. Три самых важных простых сахара - глюкоза (также известная как декстроза, виноградный сахар и кукурузный сахар), фруктоза (фруктовый сахар) и галактоза - имеют одинаковую молекулярную формулу (C 6 H 1 2 O 6 ), но, поскольку их атомы имеют разное структурное расположение, сахара имеют разные характеристики; я.е., они являются изомерами.

Незначительные изменения структурной организации, обнаруживаемые живыми существами, влияют на биологическое значение изомерных соединений. Известно, например, что степень сладости различных сахаров различается в зависимости от расположения гидроксильных групп (OH), составляющих часть молекулярной структуры. Однако прямая корреляция, которая может существовать между вкусом и каким-либо конкретным структурным устройством, еще не установлена; то есть еще невозможно предсказать вкус сахара, зная его конкретное структурное расположение.Энергия химических связей глюкозы косвенно снабжает большинство живых организмов большей частью энергии, необходимой им для продолжения своей деятельности. Галактоза, которая редко встречается в виде простого сахара, обычно комбинируется с другими простыми сахарами с образованием более крупных молекул.

Сэкономьте 30% на подписке Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Две связанные друг с другом молекулы простого сахара образуют дисахарид или двойной сахар.Дисахарид сахароза или столовый сахар состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы; Наиболее известные источники сахарозы - сахарная свекла и тростниковый сахар. Молочный сахар или лактоза и мальтоза также являются дисахаридами. Прежде чем энергия дисахаридов может быть использована живыми существами, молекулы должны быть разбиты на соответствующие моносахариды. Олигосахариды, которые состоят из трех-шести моносахаридных единиц, довольно редко встречаются в природных источниках, хотя было идентифицировано несколько производных растений.

Кристаллы лактозы

Кристаллы лактозы показаны взвешенными в масле. Их отличная форма позволяет идентифицировать их в продуктах питания, исследуемых для исследования.

© Кайла Саслоу, любезно предоставлено Университетом Висконсин-Мэдисон

Полисахариды (этот термин означает множество сахаров) представляют собой большинство структурных и энергетических углеводов, встречающихся в природе. Большие молекулы, которые могут состоять из 10 000 связанных вместе моносахаридных единиц, полисахариды значительно различаются по размеру, сложности структуры и содержанию сахара; К настоящему времени идентифицировано несколько сотен различных типов.Целлюлоза, основной структурный компонент растений, представляет собой сложный полисахарид, состоящий из множества связанных между собой единиц глюкозы; это наиболее распространенный полисахарид. Крахмал, содержащийся в растениях, и гликоген, содержащийся в животных, также представляют собой сложные полисахариды глюкозы. Крахмал (от древнеанглийского слова stercan , что означает «застывать») содержится в основном в семенах, корнях и стеблях, где он хранится в качестве доступного источника энергии для растений. Растительный крахмал может быть переработан в такие продукты, как хлеб, или может потребляться напрямую, например, в картофеле.Гликоген, состоящий из разветвленных цепочек молекул глюкозы, образуется в печени и мышцах высших животных и хранится в качестве источника энергии.

состав целлюлозы и глюкозы

Целлюлоза и глюкоза являются примерами углеводов.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Окончание общей номенклатуры моносахаридов - -оза ; таким образом, термин пентоза ( pent = пять) используется для моносахаридов, содержащих пять атомов углерода, а гексоза ( hex = шесть) используется для тех, которые содержат шесть.Кроме того, поскольку моносахариды содержат химически реактивную группу, которая является либо альдегидной группой, либо кетогруппой, их часто называют альдопентозами, или кетопентозами, или альдогексозами, или кетогексозами. Альдегидная группа может находиться в положении 1 альдопентозы, а кетогруппа может находиться в другом положении (например, 2) внутри кетогексозы. Глюкоза представляет собой альдогексозу, то есть она содержит шесть атомов углерода, а химически реактивная группа представляет собой альдегидную группу.

.

Алкены: молекулярные и структурные формулы

Алкены: молекулярные и структурные формулы

Алкены представляют собой ряд соединений, состоящих из атомов углерода и водорода с по меньшей мере одной двойной связью в углеродной цепи. Эта группа соединений включает гомологический ряд с общей молекулярной формулой C n H 2 n , где n равно любому целому числу больше единицы.

Простейший алкен, этен, имеет два атома углерода и молекулярную формулу C 2 H 4 . Структурная формула этена

В более длинных алкеновых цепях дополнительные атомы углерода связаны друг с другом простыми ковалентными связями. Каждый атом углерода также присоединен к достаточному количеству атомов водорода, чтобы образовать вокруг себя в общей сложности четыре одиночные ковалентные связи. В цепочках с четырьмя и более атомами углерода двойная связь может находиться в разных положениях, что приводит к образованию структурных изомеров. Например, алкен с молекулярной формулой C 4 H 8 имеет два изомера.

Стереоизомеры. Помимо структурных изомеров, алкены также образуют стереоизомеров. Поскольку вращение вокруг кратной связи ограничено, группы, присоединенные к атомам углерода с двойной связью, всегда остаются в тех же относительных положениях. Эти «заблокированные» положения позволяют химикам идентифицировать различные изомеры по расположению заместителей. Например, один структурный изомер C 5 H 10 имеет следующие стереоизомеры.

Изомер слева, в котором два заместителя (метильная и этильная группы) находятся на одной стороне двойной связи, называется цис-изомером , а изомер справа с двумя безводородные заместители на противоположных сторонах двойной связи, называются транс-изомером .

Если к атомам углерода двойной связи присоединено более двух заместителей, нельзя использовать системы цис и транс .Для таких химикатов используется обозначение E ‐ Z . В системе E-Z молекула сначала делится пополам по вертикали через двойную связь. Во-вторых, два атома или группы на каждом атоме углерода ранжируются по атомной массе. Более высокий атомный вес имеет приоритет. Например, на рисунке атомы углерода и хлора слева от биссектрисы ранжированы. Хлор имеет приоритет, потому что он тяжелее. С правой стороны бром превосходит углерод. В-третьих, определяются положения двух атомов более высокого ранга.Если два атома находятся в положении цис , расположение будет Z (для немецкого zusammen , что означает «вместе»). Если атомы или группы находятся в положении транс , расположение будет E (для немецкого языка entgegen , что означает «противоположное»).


Химическое вещество на рисунке ( E ) -2-бром-3-хлор-2-бутен называется.


.

Структурные изомеры алканов Учебник по химии

Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

Пример структурных изомеров алканов: бутан

Бутан - это насыщенный углеводород, алкан, с молекулярной формулой C 4 H 10 .

Мы можем составить структурную формулу бутана, используя информацию в его названии:

  • «но» говорит нам, что в цепочке 4 атома углерода
  • «анэ» говорит нам, что между атомами углерода в цепи существуют только одинарные связи.

Структурная формула бутана приведена ниже:

H
|
H
|
H
|
H
|
H- С С С С -H
|
H
|
H
|
H
|
H

Подсчитайте общее количество атомов углерода (4) и количество атомов водорода (10), так что молекулярная формула бутана будет C 4 H 10 .

Но это НЕ единственная структура, которую мы смогли нарисовать для молекулы с молекулярной формулой C 4 H 10 .

Мы могли бы нарисовать алкановую цепь из 3 атомов углерода (пропан) с боковой цепью (или ответвлением) CH 3 (метил), присоединенной ко второму атому углерода в цепи ( C (2 ) ), как показано ниже:

H
|
H
|
H-C-H
|
H
|
H- К (1) К (2) К (3) -H
|
H
|
H
|
H

Название этого алкана с разветвленной цепью получено путем добавления префикса 2-метил к названию исходного алкана (пропана), то есть эта молекула является 2-метилпропаном.

Подсчитайте общее количество атомов углерода в молекуле (4) и общее количество атомов водорода (10), так что молекулярная формула 2-метилпропана будет C 4 H 10 .

Поскольку бутан и 2-метилпропан имеют одинаковую молекулярную формулу (C 4 H 10 ), но разную структурную формулу, они известны как структурные изомеры.
Бутан и 2-метилпропан являются структурными изомерами.

Имя Структурная формула Молекулярная формула
бутан
H
|
H
|
H
|
H
|
H- С С С С -H
|
H
|
H
|
H
|
H
C 4 H 10
2-метилпропан
H
|
H
|
H-C-H
|
H
|
H- С С С -H
|
H
|
H
|
H
C 4 H 10

Структурные изомеры алканов имеют:

Пример структурных изомеров алканов: пентан

Пентан - это насыщенный углеводород с молекулярной формулой C 5 H 12 .

Сколько различных структурных формул вы можете нарисовать для молекул с молекулярной формулой C 5 H 12 ?

Во-первых, мы могли бы нарисовать структурную формулу пентана, который имеет 5 атомов углерода в прямой цепи («pent» = 5) и только одинарные связи между всеми атомами углерода в цепи («ane»):

H
|
H
|
H
|
H
|
H
|
H- С С С С С -H
|
H
|
H
|
H
|
H
|
H

Подсчитайте общее количество атомов углерода (5) и общее количество атомов водорода (12), так что молекулярная формула для пентана будет C 5 H 12 .

Что, если мы начертим цепочку из 4 атомов углерода и добавим CH 3 (метильная группа) ко второму атому углерода ( C (2) ) в цепочке?
Структура этой молекулы показана ниже:

H
|
H
|
H-C-H
|
H
|
H
|
H- К (1) К (2) К (3) К (4) -H
|
H
|
H
|
H
|
H
ИЛИ
H
|
H
|
H
|
H-C-H
|
H
|
H- К (4) К (3) К (2) К (1) -H
|
H
|
H
|
H
|
H

Название исходного алкана - бутан, потому что в цепи алкана 4 атома углерода.
Метильная группа (CH 3 ) расположена на втором атоме углерода в цепи, поэтому мы используем приставку 2-метил
Название этого алкана с разветвленной цепью - 2-метилбутан.

Подсчитайте общее количество атомов углерода в молекуле 2-метилбутана (5) и общее количество атомов водорода (12), так что молекулярная формула 2-метилбутана такая же, как и для пентана, то есть C 5 H 12 , следовательно, пентан и 2-метилбутан являются структурными изомерами.

Можете ли вы изобразить другой структурный изомер пентана, то есть молекулу с молекулярной формулой C 5 H 12 , но с другой структурной формулой, чем пентан или 2-метилбутан?

Нарисуем алкан с 3 атомами углерода в цепи (пропан), затем добавим 2 метильные группы ( CH 3 ) ко второму атому углерода в цепи пропана ( C (2) ) как показано ниже:

H
|
H
|
H-C-H
|
H
|
H- К (1) К (2) К (3) -H
|
H
|
H-C-H
|
H
|
H

Название этого алкана с разветвленной цепью состоит из названия исходного алкана, пропана, и префикса, показывающего номер (di = 2) и расположение (2,2-) обеих метильных групп в цепи.
Название этой молекулы - 2,2-диметилпропан.

Подсчитайте общее количество атомов углерода в молекуле 2,2-диметилпропана (5) и подсчитайте общее количество атомов водорода в молекуле (12), так что 2,2-диметилпропан имеет ту же молекулярную формулу, что и пентан и 2-метилбутан, то есть C 5 H 12 .

Три структурных изомера с молекулярной формулой C 5 H 12 , которые мы нарисовали, суммированы в таблице ниже:

наименование структурная формула молекулярная формула
пентан
H
|
H
|
H
|
H
|
H
|
H- С С С С С -H
|
H
|
H
|
H
|
H
|
H
C 5 H 12
2-метилбутан
H
|
H
|
H-C-H
|
H
|
H
|
H- С С С С -H
|
H
|
H
|
H
|
H
C 5 H 12
2,2-диметилпропан
H
|
H
|
H-C-H
|
H
|
H- С С С -H
|
H
|
H-C-H
|
H
|
H
C 5 H 12

Пентан, 2-метилбутан и 2,2-диметилпропан являются структурными изомерами, поскольку они имеют:

.

Смотрите также

 
 
© 2020 Спортивный клуб "Канку". Все права защищены.