Что такое гликоген - описание, роли и функции

Что такое гликоген? Высокомолекулярный углевод, полисахарид состава (C₆H₁₀O5)_n. Иногда его называют животным крахмалом, поскольку по строению он очень похож на амилопектин – одно из составляющих этого вещества. Но, в отличие от него, у гликогена более компактная и разветвленная структура. А еще он не дает синего оттенка при окраске йодом. Впрочем, особенностей и интересных фактов в этой теме много, так что обо всем по порядку.

«Топливо» для организма

Пожалуй, именно так простым языком можно ответить на вопрос о том, что такое гликоген. Это сложный углевод, состоящий из цепочкой соединенных молекул глюкозы. После каждого приема пищи именно это вещество начинает поступать в большом количестве в нашу кровь. Организм не может переварить ее в полном объеме, так что он запасает излишки глюкозы в виде гликогена.

Вообще, ее количество очень нестабильно. Человек может с утра позавтракать пресной овсянкой на воде, съесть яблоко, банан, мандарин, даже небольшую конфетку, потом отправиться в спортзал на тренировку, и… По ее завершении уровень глюкозы станет таким же, каким был до завтрака, если не ниже (зависит от интенсивности нагрузок). Весь сахар, поступивший в кровь вместе с перечисленными продуктами, являющимися природными источниками сладости, переработается.

Как это происходит? При выполнении физических упражнений уровень глюкозы снижается, и организм начинает при помощи ферментов расщеплять гликоген. Машина едет – бензин расходуется. Человек двигается – гликоген расщепляется.

Каковы запасы?

Главным образом откладывается гликоген в печени и в мышцах. Общий запас этого полезного вещества составляет примерно 300-400 граммов. На печень приходится лишь треть.

Стоит отметить, что гликогеновый запас не является таким емким в калориях, как те же триглицериды (жиры). Но! Для питания всего организма переработаться в глюкозу может только гликоген. И лишь тот, который содержится не в мышцах, а в гепатоцитах. Это – функционально-активные эпителиальные клетки печени.

Увеличив синтез данного вещества, вполне можно довести концентрацию гликогена до 5-6 % от общей массы печени.

Что же относительно мышечных запасов? Молекулы гликогена перерабатываются в глюкозу только для локального потребления. В мышцах запасы копятся в меньших концентрациях. Содержание может составлять как максимум 1 % от их общей массы.

Кстати, еще в организме гликоген содержится в почках, в белых кровяных клетках (лейкоцитах) и в глиальных клетках мозга. Но там его совсем мало – сотые доли процента.

Распад вещества

Об этом процессе тоже стоит сказать пару слов.

Распад гликогена, как и многих других веществ, происходит под гормональным воздействием. Его инициирует адреналин. Он является не только мощным стимулятором рецепторов. Адреналин также усиливает тканевой обмен, повышает в крови содержание глюкозы, усиливает ее синтез и позитивно влияет на активность гликолитических ферментов.

Процесс выглядит как сложный каскад реакций. Если вкратце, то распад гликогена катализируется фосфорилазой - ферментом с фосфорилазною активностью. А в печени данный процесс стимулирует другой гормон – глюкагон. Он секретируется а-клетками поджелудочной железы во время голодания.

Метаболизм

Вкратце стоит рассказать о том, как происходит этот процесс. Гликоген в глюкозу превращается посредством расщепления. Этот процесс запускают ферменты – белковые молекулы, ускоряющие химические реакции.

Синтез и распад гликогена осуществляют гормоны и нервная система. Также в этом процессе участвуют наследственные дефекты ферментов. Именно они приводят к развитию синдромов, которые именуются гликогенозами. Они бывают восьми разных типов:

• Болезнь Гирке. Вызвана недостаточностью глюкозо-6-фосфатазы.
• Болезнь Помпе. Редкий недуг наследственного характера, передающийся аутосомно-рецессивно. Заболевание связано с повреждением мышечных и нервных клеток во всем организме.
• Болезнь Форбса. Вызвана недостаточностью фермента амило-1,6-глюкозидазы. Заболевание опасно тем, что оно сопровождается отложением в мышцах, сердце и печени атипичного гликогена.
• Болезнь Андерсена. Данный недуг также известен как семейный цирроз печени. Спровоцирован дефектом фермента амило-(1,4-1,6)-трансглюкозилазы. Также сопровождается накоплением пресловутого атипичного гликогена.
• Болезнь Мак-Ардля. Развивается вследствие дефекта мышечной фосфорилазы.
• Болезнь Герса. Вызвана недостаточностью фосфорилазы печени.
• Болезнь Таруи. Наследственный недуг. Выражается дефицитом фермента фосфофруктокиназы, наблюдаемым в мышечных тканях.
• Болезнь Хага. Характеризуется нарушением транспорта глюкозы.

Человек с любым недугом из перечисленных вынужден по жизни соблюдать особую диету. Ведь что такое гликоген? Основной источник нашей энергии, вырабатывающийся из веществ, поступающих в организм ежедневно. Поэтому важно регулировать этот процесс с учетом своего заболевания, дабы не нанести себе вред.

Пополнение запасов

В продолжение темы касательно того, что такое гликоген, хотелось бы рассказать о важности своевременного пополнения в организме запасов данного вещества. Это необходимо, ведь речь идет о главном источнике энергии, обеспечивающем мышечную активность.

Поэтому перед тренировками нужно есть пищу с высоким содержанием углеводов. Если не позавтракать как следует, то в процессе тренировки организм израсходует все запасы, сосредоточенные в печени, и еще «возьмет» из мышц, что отразится на их уменьшении и ухудшении результативности спортсмена. А разве это – цель занятий спортом?

К тому же углеводная пища не только улучшает обмен гликогена и увеличивает энергетический потенциал мышцы, но еще и позитивно влияет на общую работоспособность.

Функции мышечного гликогена

На них хотелось бы заострить внимание. Углубление в биохимию процессов синтеза – это слишком сложная тема, а вот практическая информация и для восприятия легче, и в целом полезнее. Итак вот, для чего нужен гликоген:

• Для осуществления мышцами энергетических функций, основными из которых являются растяжение и сокращение.
• Для визуального эффекта их наполненности.
• Для активации процесса синтеза белка. Говоря простым языком – для строительства новых мышц, наращивания их массы. Если в клетках не будет «топлива», то структуры просто не смогут образоваться. Им будет не из чего формироваться. Вот, почему низкоуглеводные диеты такие неэффективные. Если будет мало углеводов, то и гликоген в клетках не восстановится. А значит, мышцы «сожгутся» вместе с жиром.

Даже по внешнему их виду можно определить, заполнено гликогеновое депо или нет. Если да, то мышцы выглядят дутыми и объемными, а не плоскими. Все потому, что в саркоплазме (цитоплазма гладкомышечных клеток) присутствуют гранулы гликогена. Каждая из них притягивает к себе в среднем по 3 грамма воды и удерживает их впоследствии. Все это и создает эффект наполненности мышц.

Компенсация

На восстановление гликогена влияют два главных фактора – истощение его запасов на тренировках (или просто в ходе активной жизнедеятельности) и рацион питания.

Полное восстановление его запасов происходит в течение 12-48 часов. Все индивидуально. Но, как бы там ни было, рекомендуется тренировать каждую группу мышц по истечении максимального промежутка. Такое решение позитивно отразится на компенсации запасов вещества и увеличении пресловутого депо.

В рамках таких тренировок мышцы успешно «закисляются» продуктами анаэробного гликолиза. Подход какого-либо упражнения длится 20-30 секунд с подъемным для спортсмена весом. «Закисление» проявляется в ощущении жжения в мышцах.

Переизбыток углеводов – к чему ведет?

Однажды был проведен интересный эксперимент – исследование Acheson et. al., 1982. Было несколько испытуемых, организмы которых довели до полного расщепления и распада гликогена (истощили, короче говоря).

Затем в течение трех дней им давали по 700-900 грамм углеводов. Потребовалось всего двое суток, чтобы начал накапливаться жир. Так что углеводы есть надо, но в умеренном количестве, ибо гликогеновое депо не является бездонной бочкой.

У кого потребность в гликогене выше?

Она отличается в зависимости от особенностей организма того или иного человека. Вот в каких случаях потребность в гликогене повышается:

• Если человек ведет активный образ жизни, занимается спортом или выполняет большое количество однообразных манипуляций. В последнем случае мышцы страдают от недостатка кровенаполнения.
• Если работа человека подразумевает активную умственную деятельность. Что такое гликоген? Энергия, которая и в клетках мозга содержится тоже. Чем интенсивнее мозговая деятельность, тем быстрее она расходуется. Запасы надо пополнять.
• Если человек ограничен в питании по тем или иным причинам. Диабетики, к примеру – им многое запрещено. Но в гликогене они также нуждаются. Однако организм его, как правило, недополучает, вследствие чего перерабатывает свои запасы.

У кого потребность в гликогене ниже?

Есть также люди, которым следует не следить за пополнением энергетических запасов, а стараться не перебарщивать в плане употребления углеводов. Это касается каждого, кто:

• Привык употреблять много сахаросодержащих продуктов. То есть отчаянных сладкоежек.
• Страдает от хронически повышенного уровня сахара в крови.
• Имеет проблемы с печенью.
• Страдает нарушением ферментативной деятельности.

Что нужно есть?

Выше было достаточно рассказано про гликогены. Что это такое – ясно, теперь хотелось бы поговорить об их непосредственных источниках. Итак, вот чем необходимо разнообразить свой рацион, чтобы не беспокоиться о полноценной выработке «топлива»:

• Бананы. Питательные сытные фрукты. В одном среднем плоде – 150 калорий и целых 40 углеводов. Также фрукт богат витаминами Е и С, бета-каротином и холином, улучшающим память.
• Хурма. Этот сочный оранжевый плод богат моносахаридами и витамином С (до 55% содержания). На 100 грамм хурмы приходится меньше 70 калорий, а углеводов – 15.3.
• Финики. Это источник как гликогена, так и пищевых волокон, нормализующих работу желудочно-кишечного тракта. Довольно-таки калорийная сладость – в 100 граммах содержится чуть больше 290 Ккал. Но и количество углеводов приближается к 70.

Естественно, это не все. К насыщенным углеводами продуктам относятся злаковые и бобовые, яблоки, капуста, цельнозерновые крупы, кабачки, морковь, сельдерей, кукуруза, хлеб из муки грубого помола, апельсины, картофель, макаронные изделия, помидоры. Если не хочется высчитывать калории и соотношение Б/Ж/У, то достаточно просто перейти на здоровое питание и есть больше каш, фруктов и овощей.