Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 10 клас. Задорожній - Нова програма

§ 49. Утворення глікогену. Біосинтез ліпідів

Поміркуйте

Глікоген, крохмаль і клітковина є полімерами однієї і тієї самої сполуки — глюкози. Але ці полімери мають дуже різні властивості. Чому?

Згадайте

Полісахариди, глюкоза

Будова крохмалю

Будова жирних кислот

Будова фосфоліпідів, жирів, холестеролу

Глікогенез

У рослинах, як ви вже знаєте з матеріалу § 46, глюкоза, що синтезована в реакціях фотосинтезу, полімеризується до крохмалю. Саме крохмаль є запасним полісахаридом рослин.

У грибів, тварин і людини вуглеводи також запасаються, але переважно у вигляді глікогену. Це полісахарид, теж полімер глюкози. Структурно глікоген є аналогом крохмалю, але має більший ступінь розгалуженості (мал. 49.1).

Процес біосинтезу глікогену називається глікогенезом. Глікогенез стимулюється гормоном інсуліном. Полімеризація здійснюється кількома ферментами, що будують прямі або розгалужені ланцюжки глікогену. У лінійних ділянках основного ланцюга залишки глюкози зв’язані 1,4-глікозидними зв’язками, тоді як точки розгалуження формуються 1,6-глікозидними зв’язками (мал. 49.2).

Синтезований глікоген накопичується переважно в клітинах печінки й м’язів (мал. 49.3). Його запаси є енергетичним резервом організму, що швидко мобілізується у разі потреби. За нестачі в організмі глюкози (через кілька годин після їжі або під час фізичних навантажень) глікоген печінки розщеплюється ферментами до глюкози, яка надходить у кров і використовується для харчування всього організму. У м’язах глікоген переробляється на глюкозу винятково для локального споживання; він є головним джерелом енергії для працюючих м’язів.

Дізнайтеся більше

Вуглеводи, які ми вживаємо з їжею (хліб, фрукти, солодощі) у процесі травлення розщеплюються до глюкози, яка потрапляє в кров. Ця глюкоза може використовуватися або для поточних енергетичних потреб, або для створення запасів енергії. Спочатку організм синтезує з глюкози глікоген, а пізніше починає перетворювати глюкозу на жири.

Мал. 49.1. Структура глікогену порівняно зі структурою крохмалю

Мал. 49.2. Глікоген — полімер глюкози

Мал. 49.3. Включення глікогену в клітинах печінки

Біосинтез жирних кислот і ліпідів

Жири в організмі синтезуються з вуглеводів, тому найшвидше жирні кислоти і жири синтезуються після вживання вуглеводневої їжі. Найбільш активно цей процес відбувається у печінці та жировій тканині.

Синтез жирних кислот і жирів називається ліпогенезом. Їхній синтез відбувається у цитоплазмі клітини. Субстратом для синтезу є вже добре відома вам сполука — ацетил-КоА. Процес є циклічним: у кожному циклі до радикалу жирної кислоти, що поступово подовжується, додається два атоми Карбону. У кожному циклі використовується НАДФ H і АТФ. Кінцевим продуктом синтезу є пальмітинова кислота, що має 16 атомів Карбону (мал. 49.4).

Інші жирні кислоти в організмі людини синтезуються саме з пальмітинової кислоти. Але подовження ланцюгів жирних кислот до 18, 20 і 22 атомів Карбону відбувається вже не у цитоплазмі, а в мітохондріях.

Однак не всі жирні кислоти можуть бути нами синтезовані. Для людини незамінними є дві жирні кислоти — лінолева і a-ліноленова. Їх джерелом може бути тільки їжа. Вони містяться у всіх рослинних оліях. Нестача таких кислот призводить до порушення обміну речовин.

Синтезовані жирні кислоти входять до складу інших молекул: жирів і фосфоліпідів. Стероїдні гормони (тестостерон, естрогени) синтезуються з холестеролу.

Жири, синтезовані в печінці, транспортуються кров’ю в складі ліпопротеїнів. Жири, синтезовані в клітинах жирової тканини, запасаються в них (мал. 49.5).

На відміну від вуглеводів, жири становлять довготривалий енергетичний резерв організму. Вуглеводи ж, запаси яких представлені в організмі людини у вигляді глікогену, виконують більш оперативну функцію енергопостачання протягом нетривалого часу.

Мал. 49.4. Структурна формула пальмітинової кислоти

Мал. 49.5. Клітини жирової тканини

Дізнайтеся більше

Середньостатистична людина має запас жиру приблизно 13 кг, цього могло б вистачити на 40 днів голодування в умовах помірного фізичного навантаження. А загальні запаси глікогену в організмі неспортсмена приблизно 200—300 грамів, чого вистачить менш ніж на одну добу голодування.

Ключова ідея

Запаси глікогену і жирів є енергетичними резервами у тварин і людини. Обидві речовини можуть синтезуватися з глюкози через утворення ацетил-КоА.

Запитання та завдання

1. Чому ефективним засобом проти зайвої ваги є дієта, в якій значно обмежене споживання будь-яких вуглеводів? 2. Чому глікоген називають «тваринним крохмалем»? 3. Як пов'язані шляхи метаболізму глюкози та жирів? 4. Порівняйте глікоген і жири як енергетичні резерви тварин і людини. 5. Чому не можна повністю виключати з раціону жири? холестерол?