Гликоген является сложным, комплексным углеводом, который в процессе гликогенеза образуется из глюкозы, поступающей в организм человека вместе с пищей. С химической точки зрения он определяется формулой C6H10O5 и представляет собой коллоидальный полисахарид, имеющий сильно разветвленную цепь из остатков глюкозы. В этой статье мы расскажем все про гликогены: что это такое, каковы их функции, где они запасаются. Также мы опишем, какие бывают отклонения в процессе их синтезирования.
и как они синтезируются?
Гликоген является необходимым организму резервом глюкозы. В организме человека он синтезируется следующим образом. Во время приема пищи углеводы (в том числе крахмал и дисахариды - лактоза, мальтоза и сахароза) под действием фермента (амилазы) расщепляются на мелкие молекулы. Затем в тонком кишечнике такие ферменты, как сахараза, панкреатическая амилаза и мальтаза осуществляют гидролиз углеводных остатков до моносахаридов, в том числе и глюкозы.
Одна часть высвобожденной глюкозы, поступив в кровоток, направляется в печень, а другая транспортируется в клетки других органов. Непосредственно в клетках, в том числе и в мышечных, происходит последующий распад моносахарида глюкозы, который называется гликолиз. В процессе гликолиза, происходящего с участием или без участия (аэробный и анаэробный) кислорода синтезируются молекулы АТФ, которые являются источником энергии во всех живых организмах. Но не вся глюкоза, попадающая с пищей в организм человека, расходуется на Часть ее запасается в форме гликогена. Процесс гликогенеза предполагает полимеризацию, то есть последовательное присоединение друг к другу мономеров глюкозы и формирование полисахаридной разветвленной цепи под воздействием специальных ферментов.
Где находится гликоген?
Хранится полученный гликоген в виде особых гранул в цитоплазме (цитозоле) многих клеток организма. Особенно велико содержание гликогена в печени и мышечной ткани.
Причем мышечный гликоген - это источник запаса глюкозы для самой мышечной клетки (в случае сильной нагрузки), а печеночный поддерживает нормальную концентрацию глюкозы в крови. Также запас этих сложных углеводов имеется в нервных клетках, клетках сердца, аорты, эпителиальных покровов, соединительной ткани, слизистой оболочки матки и эмбриональных тканей. Итак, мы рассмотрели, что понимается под термином "гликогены". Что это такое, теперь понятно. Далее поговорим про их функции.
Для чего необходимы организму гликогены?
В организме гликоген служит в качестве энергетического резерва. В случае острой необходимости организм сможет получить из него недостающую глюкозу. Как это происходит? Распад гликогена осуществляется в периодах между приемами пищи, а также значительно ускоряется во время серьезной физической работы. Этот процесс происходит путем отщепления глюкозных остатков под воздействием особых ферментов. В итоге гликоген распадается до свободной глюкозы и глюкозо-6-фосфата без затрат АТФ.
Зачем нужен гликоген в печени?
Печень является одним важнейших внутренних органов человеческого тела. Она выполняет множество разнообразных жизненно необходимых функций. В том числе обеспечивает необходимый для функционирования головного мозга. Главными механизмами, при помощи которых осуществляется поддержание глюкозы в нормальном диапазоне - от 80 до 120 мг/дл, являются липогенез с последующим распадом гликогена, глюконеогенез и трансформация других сахаров в глюкозу.
При понижении уровня сахара в крови происходит активизация фосфорилазы, и тогда гликоген печени расщепляется. Из цитоплазмы клеток исчезают его скопления, и глюкоза поступает в кровь, давая организму необходимую энергию. При повышении уровня сахара, к примеру после приема пищи, клетки печени начинают активно синтезировать гликоген и депонировать его. Глюконеогенез представляет собой процесс синтезирования печенью глюкозы из других веществ, в том числе и аминокислот. Регуляторная делает ее критически необходимым для нормальной жизнедеятельности органа. Отклонения - значительные повышения/понижения уровня глюкозы в крови - представляют для здоровья человека серьезную опасность.
Нарушение синтеза гликогена
Нарушения обмена гликогена представляют собой группу наследственных Их причинами являются различные дефекты ферментов, непосредственно участвующих в регуляции процессов образования или расщепления гликогенов. Среди гликогеновых заболеваний выделяют гликогенозы и агликогенозы. Первые представляют собой редкие наследственные патологии, обусловленные чрезмерным накоплением полисахарида C6H10O5 в клетках.
Синтез гликогена и его последующее избыточное нахождение в печени, легких, почках, скелетных и сердечной мышцах вызываются дефектами ферментов (например, глюкоза-6-фосфатазы), участвующих в распаде гликогена. Чаще всего при гликогенозе наблюдаются нарушения развития органов, задержка психомоторного развития, тяжелые гипогликемические состояния, вплоть до наступления комы. Для подтверждения диагноза и определения типа гликогеноза проводят и мышц, после чего отправляют полученный материал на гистохимическое исследование. В ходе него устанавливают содержание гликогена в тканях, а также активность ферментов, способствующих его синтезу и распаду.
Если в организме отсуствуют гликогены, что это значит?
Агликогенозы представляют собой тяжелое наследственное заболевание, вызванное отсутствием фермента, способного осуществлять синтез гликогена (гликогенсинтетазы). При наличии данной патологии в печени полностью отсутствует гликоген. Клинические проявления заболевания таковы: крайне низкое содержание глюкозы в крови, вследствие чего - постоянные гипогликемические судороги. Состояние больных определяется как крайне тяжелое. Наличие агликогеноза исследуют, осуществляя биопсию печени.
Мобилизация гликогена (гликогенолиз)
Роль ферментов в расщеплении гликогена.
Резервы гликогена используются по-разному в зависимости от функциональных особенностей клетки.
Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, прежде всего между приемами пищи. Через 12-18 часов голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются.
В мышцах количество гликогена снижается обычно только во время физической нагрузки - длительной и/или напряженной. Гликоген здесь используется для обеспечения глюкозой работы самих миоцитов. Таким образом, мышцы, как впрочем и остальные органы, используют гликоген только для собственных нужд.
Мобилизация (распад) гликогена или гликогенолиз активируется при недостатке свободной глюкозы в клетке, а значит и в крови (голодание, мышечная работа). При этом уровень глюкозы крови «целенаправленно» поддерживает только печень, в которой имеется глюкозо-6-фосфатаза, гидролизующая фосфатный эфир глюкозы. Образуемая в гепатоците свободная глюкоза выходит через плазматическую мембрану в кровь.
- Фосфорилаза гликогена (кофермент пиридоксальфосфат) - расщепляет α-1,4-гликозидные связи с образованием глюкозо-1-фосфата. Фермент работает до тех пор, пока до точки ветвления (α1,6-связи) не останется 4 остатка глюкозы;
- α(1,4)-α(1,4)-Глюкантрансфераза - фермент, переносящий фрагмент из трех остатков глюкозы на другую цепь с образованием новой α1,4-гликозидной связи. При этом на прежнем месте остается один остаток глюкозы и «открытая» доступная α1,6-гликозидная связь;
- Амило-α1,6-глюкозидаза, («деветвящий» фермент) - гидролизует α1,6-гликозидную связь с высвобождением свободной (нефосфорилированной) глюкозы. В результате образуется цепь без ветвлений, вновь служащая субстратом для фосфорилазы.
Гликоген способен синтезироваться почти во всех тканях, но наибольшие запасы гликогена находятся в печени и скелетных мышцах.
Накопление гликогена в мышцах отмечается в период восстановления после работы, особенно при приеме богатой углеводами пищи.
В печени гликоген накапливается только после еды, при гипергликемии. Такие отличия печени и мышц обусловлены наличием различных изоферментов гексокиназы, фосфорилирующей глюкозу в глюкозо-6-фосфат. Для печени характерен изофермент (гексокиназа IV), получивший собственное название - глюкокиназа. Отличиями этого фермента от других гексокиназ являются:
- низкое сродство к глюкозе (в 1000 раз меньше), что ведет к захвату глюкозы печенью только при ее высокой концентрации в крови (после еды),
- продукт реакции (глюкозо-6-фосфат) не ингибирует фермент, в то время как в других тканях гексокиназа чувствительна к такому влиянию. Это позволяет гепатоциту в единицу времени захватывать глюкозы больше, чем он может сразу же утилизовать.
Благодаря особенностям глюкокиназы гепатоцит эффективно захватывает глюкозу после еды и впоследствии метаболизирует ее в любом направлении. При нормальных концентрациях глюкозы в крови ее захват печенью не производится.
Непосредственно синтез гликогена осуществляют следующие ферменты:
Фосфоглюкомутаза
Фосфоглюкомутаза - превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат.
Глюкозо-1-фосфат-уридилтрансфераза
Реакции синтеза УДФ-глюкозы.
Глюкозо-1-фосфат-уридилтрансфераза - фермент, осуществляющий ключевую реакцию синтеза. Необратимость этой реакции обеспечивается гидролизом образующегося дифосфата.
Гликогенсинтаза
Гликогенсинтаза - образует α1,4-гликозидные связи и удлиняет гликогеновую цепочку, присоединяя активированный С 1 УДФ-глюкозы к С 4 концевого остатка гликогена.
Амило-α1,4-α1,6-гликозилтрансфераза
Роль гликогенсинтазы и гликозилтрансферазы в синтезе гликогена.
Амило-α1,4-α1,6-гликозилтрансфераза, «гликоген-ветвящий» фермент - переносит фрагмент с минимальной длиной в 6 остатков глюкозы на соседнюю цепь с образованием α1,6-гликозидной связи.
Синтез и распад гликогена реципрокны
Активность обмена гликогена в зависимости от условий
Изменение активности ферментов обмена гликогена в зависимости от условий.
Активность ключевых ферментов метаболизма гликогена гликогенфосфорилазы и гликогенсинтазы изменяется в зависимости наличия в составе фермента фосфорной кислоты - они активны либо в фосфорилированной, либо в дефосфорилированной форме.
Присоединение фосфатов к ферменту производят протеинкиназы, источником фосфора является АТФ:
- фосфорилаза гликогена активируется после присоединения фосфатной группы;
- синтаза гликогена после присоединения фосфата инактивируется.
Скорость фосфорилирования указанных ферментов повышается после воздействия на клетку адреналина , глюкагона и некоторых других гормонов. В результате адреналин и глюкагон вызывают гликогенолиз, активируя фосфорилазу гликогена.
Например,
- во время мышечной работы адреналин вызывает фосфорилирование внутримышечных ферментов обмена гликогена. В результате фосфорилаза гликогена активируется, синтаза инактивируется. В мышце происходит распад гликогена, образуется глюкоза для обеспечения энергией мышечного сокращения;
- при голодании в ответ на снижение глюкозы крови из поджелудочной железы секретируется глюкагон. Он воздействует на гепатоциты и вызывает фосфорилирование ферментов обмена гликогена, что приводит к гликогенолизу и повышению глюкозы в крови.
Способы активации синтазы гликогена
Аллостерическая активация гликогенсинтазы осуществляется глюкозо-6-фосфатом.
Еще одним способом изменения ее активности является химическая (ковалентная) модификация. При присоединении фосфата гликогенсинтаза прекращает работу, то есть она активна в дефосфорилированном виде. Удаление фосфата от ферментов осуществляют протеинфосфатазы. Активатором протеинфосфатаз выступает инсулин - в результате он повышает синтез гликогена.
Вместе с этим, инсулин и глюкокортикоиды ускоряют синтез гликогена, увеличивая количество молекул гликогенсинтазы.
Способы активации фосфорилазы гликогена
Скорость гликогенолиза лимитируется только скоростью работы фосфорилазы гликогена. Ее активность может изменяться тремя способами:
- ковалентная модификация;
- кальций-зависимая активация;
- аллостерическая активация с помощью АМФ.
Ковалентная модификация фосфорилазы
Аденилатциклазный способ активации фосфорилазы гликогена.
При действии некоторых гормонов на клетку происходит активация фермента через аденилатциклазный механизм , который является так называемым каскадным регулированием. Последовательность событий в данном механизме включает:
- Молекула гормона (адреналин, глюкагон) взаимодействует со своим рецептором;
- Активный гормон-рецепторный комплекс воздействует на мембранный G-белок;
- G-белок активирует фермент аденилатциклазу;
- Аденилатциклаза превращает АТФ в циклический АМФ (цАМФ) - вторичный посредник (мессенджер);
- цАМФ аллостерически активирует фермент протеинкиназу А;
- Протеинкиназа А фосфорилирует различные внутриклеточные белки:
- одним из этих белков является синтаза гликогена, ее активность угнетается,
- другим белком - киназа фосфорилазы, которая при фосфорилировании активируется;
- Киназа фосфорилазы фосфорилирует фосфорилазу «b» гликогена, последняя в результате превращается в активную фосфорилазу «а»;
- Активная фосфорилаза «а» гликогена расщепляет α-1,4-гликозидные связи в гликогене с образованием глюкозо-1-фосфата.
Кроме гормонов, влияющих на активность аденилатциклазы через G-белки, существуют иные способы регуляции этого механизма. Например, после воздействия инсулина активируется фермент фосфодиэстераза, которая гидролизует цАМФ и, следовательно, снижает активность гликоген-фосфорилазы.
Активация ионами кальция заключается в активации киназы фосфорилазы не протеинкиназой, а ионами Ca 2+ и кальмодулином. Этот путь работает при инициации кальций-фосфолипидного механизма. Такой способ оправдывает себя, например, при мышечной нагрузке, если гормональные влияния через аденилатциклазу недостаточны, но в цитоплазму под влиянием нервных импульсов поступают ионы Ca 2+ .
Гликоген - это накапливаемый в мышцах и печени резерв углеводов, который может быть использован по мере метаболической потребности. По своей структуре гликоген представляет сотни связанных между собой молекул глюкозы, поэтому он считается . Вещество иногда называют «животным крахмалом», поскольку по структуре оно похоже на обычный крахмал.
Напомним, что хранение глюкозы в чистом виде неприемлемо для метаболизма - ее высокое содержание в клетках создает высоко гипертоническую среду, приводя к притоку воды и развитию . Напротив, гликоген не растворим в воде и исключает нежелательные реакции¹. Синтезируется вещество в печени (именно там перерабатываются углеводы), а накапливается в мышцах.
В случае, если уровень глюкозы в крови снижается (например, по прошествии нескольких часов после принятия пищи или при активных физических нагрузках), тело начинает вырабатывать специальные ферменты. В результате этого процесса чего накопленный в мышцах гликоген начинает расщепляться до молекул глюкозы, становясь источником быстрой энергии.
Гликоген и гликемический индекс еды
Употребленные в пищу углеводы в процессе пищеварения расщепляются до глюкозы, после чего она поступает в кровь. Отметим, что жиры и белки конвертироваться в глюкозу (и в гликоген) не могут. Вышеупомянутая глюкоза используется телом как для текущих энергетических нужд (например, при физических тренировках), так и для создания резервных запасов энергии - то есть, жировых запасов.
При этом качество переработки углеводов в гликоген напрямую зависит от пищи. Несмотря на то, что простые углеводы максимально быстро повышают уровень глюкозы в крови, значительная их часть конвертируется в жир. В противоположность этому, энергия сложных углеводов, получаемся организмом постепенно, более полно конвертируется в гликоген, содержащийся в мышцах.
В организме гликоген накапливается преимущественно в печени (порядка 100-120 г) и в мышечной ткани (от 200 до 600 г)¹. Считается, что примерно 1% от общего веса мышц приходится именно на него. Отметим, что величина мышечной массы напрямую связана с содержанием в организме гликогена - неспортивный человек может иметь запасы в 200-300 г, тогда как мускулистый спортсмен - до 600 г.
Также нужно упомянуть, что запасы гликогена в печени используются для покрытия энергетических потребностей в глюкозе по всему телу, тогда как запасы гликогена в мышцах доступны исключительно для локального потребления. Другими словами, если вы выполняете приседания, то тело способно использовать гликоген исключительно из мышц ног, а не из мышц бицепса или трицепса.
Функции гликогена в мышцах
С точки зрения биологии, гликоген накапливается не в самих мышечных волокнах, а в саркоплазме - окружающей их питательной жидкости. Фитсевен уже писал о том, что во многом связан с увеличением объема именно этой питательной жидкости - мышцы по своей структуре похожи на губку, которая впитывает саркоплазму и увеличивается в размере.
Регулярные силовые тренировки положительно влияют на размер гликогеновых депо и количество саркоплазмы, делая мышцы визуально более большими и объемными. При этом число мышечных волокон задается прежде всего и практически не меняется в течение жизни человека вне зависимости от тренировок - меняется лишь способность организма накапливать больше гликогена.
Гликоген в печени
Печень - это главный фильтрующий орган организма. В том числе, он перерабатывает поступающие с пищей углеводы - однако за раз печень способна переработать не более 100 г глюкозы. В случае хронического избытка быстрых углеводов в питании, эта цифра повышается. В результате клетки печени могут превращать сахар в жирные кислоты. В этом случае исключается стадия гликогена, и начинается жировое перерождение печени.
Влияние гликогена на мышцы: биохимия
Успешная тренировка для набора мускулатуры требует двух условий - во-первых, наличия достаточного содержания запасов гликогена в мышцах до тренировки, а, во-вторых, успешное восстановление гликогеновых депо по ее окончанию. Выполняя силовые упражнения без запасов гликогена в надежде «просушиться», вы прежде всего вынуждаете тело сжигать мышцы.
Для роста мышц важно не столько употребление белка, сколько наличие в рационе существенного количества углеводов. В особенности, достаточное потребление углеводов сразу по окончанию тренировки в период “ ” - это нужно для восполнения запасов гликогена и остановки катаболических процессов. В противоположность этому, на безуглеводной диете нарастить мышцы нельзя.
Как повысить запасы гликогена?
Запасы гликогена в мышцах пополняются либо углеводами из продуктов питания, либо употреблением спортивного гейнера (смеси протеина и углеводов в виде ). Как мы уже упоминали выше, в процессе пищеварения сложные углеводы расщепляются до простых; сперва они попадают в кровь в виде глюкозы, а затем переработаются организмом до гликогена.
Чем ниже гликемический индекс конкретного углевода, тем медленнее он отдает свою энергию в кровь и тем выше его процент конвертации именно в гликогеновые депо, а не в подкожную жировую клетчатку. Особенную важность это правило имеет в вечернее время - к сожалению, простые углеводы, съеденные за ужином, пойдут прежде всего в жир на животе.
Что повышает содержание гликогена в мышцах:
- Регулярные силовые тренировки
- Употребление углеводов с низким гликемическим индексом
- Прием после тренировки
- Восстанавливающий массаж мышц
Влияние гликогена на сжигание жира
Если вы хотите сжечь жир с помощью тренировок, помните о том, что тело сперва расходует запасы гликогена, а лишь затем переходит к запасам жира. Именно на этом факте и строится рекомендация о том, что эффективная должна проводиться не менее 40-45 минут при умеренном пульсе - сперва организм тратит гликоген, затем переходит на жир.
Практика показывает, что жир быстрее всего сгорает при кардиотренировках утром на пустой желудок или использовании . Поскольку в этих случаях уровень глюкозы в крови уже находится на минимальном уровне, с первых минут тренинга тратятся запасы гликогена из мышц (а затем и жира), а вовсе не энергия глюкозы из крови.
***
Гликоген является основной формой хранения энергии глюкозы в животных клетках (в растениях гликогена нет). В теле взрослого человека накапливается примерно 200-300 г гликогена, запасаемого преимущественно в печени и в мышцах. Гликоген тратится при силовых и кардиотренировках, а для роста мышц чрезвычайно важно правильно восполнять его запасы.
Научные источники:
- Fundamentals of glycogen metabolism for coaches and athletes,
Стойкость нашего организма к неблагоприятным условиям внешней среды объясняется его умением делать своевременные запасы питательных веществ. Одним из важных «запасных» веществ организма является гликоген – полисахарид, образуемый из остатков глюкозы .
При условии, что человек ежесуточно получает необходимую норму углеводов, то глюкоза, находящаяся в виде гликогена клеток, может быть оставлена про запас. Если же человек испытывает энергетический голод, в таком случае происходит активация гликогена, с его последующей трансформацией в глюкозу.
Продукты богатые гликогеном:
Общая характеристика гликогена
Гликоген в простонародье называют животным крахмалом . Он представляет собой запасной углевод, который производится в организме животных и человека. Его химическая формула - (C 6 H 10 O 5) n . Гликоген является соединением глюкозы, которая в виде мелких гранул откладывается в цитоплазме клеток мышц, печени, почек, а также в клетках мозга и белых кровяных тельцах. Таким образом, гликоген представляет собой энергетический резерв, способный восполнить недостаток глюкозы, в случае отсутствия полноценного питания организма.
Клетки печени (гепатоциты) являются лидерами по накоплению гликогена! Они могут на 8 процентов своего веса состоять из этого вещества. При этом клетки мышц и других органов, способны накапливать гликоген в количестве не более 1 – 1,5%. У взрослых общее количество гликогена печени может достигать 100-120 грамм!
Суточная потребность организма в гликогене
По рекомендации медиков, суточная норма гликогена не должна быть ниже 100 граммов в сутки. Хотя необходимо учесть, что гликоген состоит из молекул глюкозы, и расчет может осуществляться только на взаимозависимом основании.
Потребность в гликогене возрастает:
- В случае повышенных физических нагрузок, связанных с выполнением большого количества однообразных манипуляций. В результате этого, мышцы страдают от недостатка кровенаполнения, а также от нехватки глюкозы в крови.
- При выполнении работ, связанных с мозговой деятельностью. В данном случае, гликоген, содержащийся в клетках мозга, быстро преобразуется в энергию, необходимую для работы. Сами же клетки, отдав накопленное, требуют пополнения запасов.
- В случае ограниченного питания. В данном случае, организм, недополучая глюкозу из продуктов питания, начинает перерабатывать свои запасы.
Потребность в гликогене снижается:
- При употреблении большого количества глюкозы и глюкозоподобных соединений.
- При заболеваниях, связанных с повышенным употреблением глюкозы.
- При болезнях печени.
- При гликогенезах, вызванных нарушением ферментативной деятельности.
Усваиваемость гликогена
Гликоген относится к группе быстро усваиваемых углеводов, с отсрочкой к исполнению. Данная формулировка объясняется так: до тех пор, пока в организме достаточно прочих источников энергии, гликогеновые гранулы будут храниться в нетронутом виде. Но как только мозг подаст сигнал о недостатке энергетического обеспечения, гликоген под воздействием ферментов начинает преобразовываться в глюкозу.
Полезные свойства гликогена и его влияние на организм
Поскольку молекула гликогена представлена полисахаридом глюкозы, то его полезные свойства, а также влияние на организм соответствует свойствам глюкозы.
Гликоген является полноценным источником энергии для организма в период нехватки питательных веществ, необходим для полноценной умственной и физической деятельности.
Взаимодействие с эссенциальными элементами
Гликоген обладает способностью быстро преобразовываться в молекулы глюкозы. При этом он отлично контактирует с водой, кислородом, рибонуклеиновой (РНК), а также дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислотами.
Признаки нехватки гликогена в организме
- апатия;
- ухудшение памяти;
- снижение мышечной массы;
- слабый иммунитет;
- депрессивное настроение.
Признаки избытка гликогена
- сгущение крови;
- нарушения функций печени;
- проблемы с тонким кишечником;
- увеличение массы тела.
Гликоген для красоты и здоровья
Поскольку гликоген является внутренним источником энергии в организме, то его недостаток способен вызвать общее снижение энергетичности всего организма. Это отражается на деятельности волосяных фолликулов, клеток кожи, а также проявляется в потере блеска глаз.
Текст: Татьяна Котова
Если оставить в стороне описание физиологических процессов и язык химических формул, и попытаться в нескольких словах объяснить, что такое гликоген, то получится примерно следующее: гликоген - это наш запасной углевод и хранилище энергии. Функции гликогена, зачем нужен гликоген в печени и сколько гликогена в мышцах – на эти вопросы мы постараемся ответить.
Синтез гликогена
Гликоген – это быстромобилизуемый энергетический резерв. В гликогене хранится глюкоза. После еды организм забирает из питательных веществ столько глюкозы, сколько ему необходимо для обеспечения физической активности и умственной деятельности, а остальное сохраняет в виде гликогена в печени и мышцах . Их он будет использовать тогда, когда придет время. Этот процесс называется синтез гликогена или просто - сахарообразование. Когда вы начинаете активную физическую деятельность, например, занятия спортом, организм начинает использовать свои запасы гликогена. Причем делает это по-умному. Он – организм – знает, что не может полностью использовать то, что образовалось в результате синтеза гликогена, ведь в противном случае ему будет нечего использовать для быстрого восполнения энергии (представьте себе, что вы просто не в состоянии ходить или бегать, потому что у вашего тела не осталось энергии, чтобы двигаться).
Через несколько часов «без дозаправки» в виде продуктов питания, запасы гликогена оказываются исчерпаны, но нервная система продолжает настойчиво требовать его для себя. Именно поэтому возникают вялые психические и физические реакции, человеку становится трудно сосредотачиваться и реагировать на какие-либо внешние раздражители.
Есть два сценария, по которым наш организм запускает синтез гликогена. После еды, особенно продуктов с высоким содержанием углеводов , уровень глюкозы в крови повышается. В ответ инсулин попадает в кровоток и облегчает доставку глюкозы в клетки, а также помогает синтезу гликогена. Второй механизм запускается в периоды крайнего голода или активной физической деятельности. В обоих случаях организм истощает запас гликогена в клетках, подавая мозгу сигналы о необходимости «дозаправки».
Функции гликогена
Главная функция гликогена – хранение энергии. Основные запасы гликогена находятся в мышцах и печени, где он одновременно и производится (из глюкозы, содержащейся в крови), и используется. Кроме того, гликоген хранится также и в красных кровяных клетках. Функция гликогена печени – обеспечивать глюкозой весь организм, функции гликогена в мышцах – обеспечивать энергией физическую активность.
Когда уровень сахара в крови снижается, вырабатывается гормон глюкагон, который превращает гликоген в источник топлива. Когда мышцы сокращаются, функция гликогена – расщепиться до глюкозы, которая будет использоваться в качестве энергии. После физической активности организм восполнит растраченные запасы гликогена, как только вы что-нибудь съедите. Если запасы гликогена и жира истощаются, организм начинает расщеплять белки и использовать их в качестве источника топлива. При этом человек может столкнуться с опасностью возникновения анорексии. Сердечная мышца очень богата гликогеном и для ежедневной работы получает около 25% своего топлива из глюкозы. Без достаточного потребления продуктов, содержащих глюкозу, страдать будет, в том числе, и сердце. По этой причине у многих больных анорексией и булимией есть проблемы с сердцем.
Что происходит, если в организме слишком много глюкозы? Если все хранилища гликогена заполнены, начинается превращение глюкозы в жир. С этой точки зрения очень важно следить за вашей диетой и не потреблять очень много сладких продуктов, углеводы которых могут быть преобразованы в глюкозу. Как только избыток сахара сохраняется в виде жира, организму требуется гораздо больше времени, чтобы сжечь его. Любая диета, учитывающая соотношение белков, жиров и углеводов (например, умная диета для похудения), всегда крайне скупа на сахар и быстрые углеводы.
Зачем нужен гликоген в печени?
Печень - это второй по величине орган человеческого тела после кожи. Это самая тяжелая железа, у среднего взрослого человека она весит около полутора килограмм. Печень ответственна за множество жизненно важных функций, в том числе и за углеводный обмен. Печень, по сути, является огромным фильтром, через который из желудочно-кишечного тракта проходит богатая питательными веществами кровь. И особенно сложная и важная задача этого фильтра - поддержание оптимальной концентрации глюкозы в крови. А гликоген в печени является хранилищем глюкозы.
Основные механизмы, с помощью которых организм, обеспечивая оптимальный уровень сахара в крови, обрабатывает гликоген в печени – это липогенез, распад гликогена, глюконеогенез и превращение других сахаров в глюкозу.
Печень выступает в роли своеобразного буфера глюкозы, то есть она помогает поддерживать концентрацию глюкозы в крови близко к нормальному диапазону от 80 до 120 мг/дл (миллиграмм глюкозы на децилитр крови). Это делает печень критически важным органом, потому что как гипергликемия (повышенное содержание сахара в крови), так и гипогликемия (низкий уровень сахара в крови) могут быть опасны для организма.
Зачем нужен гликоген в мышцах
Гликоген в мышцах нужен для хранения энергии. Если добиться того, чтобы наш организм мог сохранять больше гликогена в мышцах, то в распоряжении мышц было бы больше энергии, готовой к немедленному использованию. Это одна из задач предсезонной подготовки спортсменов. Для них важно, чтобы перед тренировкой обеспечивалось полное восстановление мышц. Поэтому их программы питания строятся таким образом, чтобы «хранилище» гликогена в мышцах было забито до отказа.
Медицинские исследования показывают, что ключ к быстрому восстановлению гликогена в мышцах – это употребление в течение получаса после тренировки пищи и напитков с соотношением углеводы/белки примерно 4 к 1. Тогда пищеварительные ферменты наиболее активны и приток крови к мышцам будет максимальным. Спортсмены, которые не забывают «дозаправить» гликоген в мышцах сразу после тренировки, прежде чем пойти в душ, могут сохранить в три раза больше гликогена, чем те, кто ждет два или более часов.