Методы выделения гликогена из тканей
ГЛИКОГЕН
Гликоген относится к числу важнейших биополимеров, входящих в состав клеток человека и животных. Он обеспечивает многие жизненные функции в организме.
Общая характеристика гликогена
Гликоген - полисахарид, являющийся запасной формой глюкозы в животном организме. Он представляет собой белый порошок, хорошо растворявшийся в воде с образованием коллоидного раствора. Молекулярная масса этого полимера характеризуется непостоянством и колеблется в пределах 105—107. Это соответствует количеству глюкозных остатков порядка 102 - 103. Гликоген хорошо растворим в воде, от прибавления йода раствор гликогена окрашивается в красно-бурый цвет - различие оттенков зависит от структуры гликогена (степень ветвления, длина наружных цепей). Степень ветвления гликогена неодинакова в различных органах, более того, она изменяется в зависимости от функционального состояния. Периферически расположенные остатки глюкозы гликогена замещаются глюкозой из крови, тогда как центрально-расположенные обновляются за счет глюкозильных остатков периферических ветвей молекулы гликогена. Скорости обновления остатков глюкозы гликогена разные, что зависит от места их расположения в молекуле гликогена и от его молекулярной массы. В ткани существуют две фракции гликогена - гликоген прочно связанный с белками (трудно извлекается из ткани) и менее прочно связанный (легко экстрагируется из ткани горячей водой и растворами трихлоруксусной кислоты). Соотношение между двумя формами гликогена меняется в зависимости от физиологического состояния животного.
|
|
|
В богатой гликогеном печени содержится главным образом растворимая фракция. Содержание гликогена колеблется в различных органах в определенных пределах и в значительной степени зависит от физиологического состояния организма. Гликоген содержится во всех клеточных органеллах, причем в лизосомах он имеет наиболее высокую молекулярную массу. Резкое увеличение или снижение его содержания является причиной тяжелых патологических процессов, врожденных или приобретенных. Кроме того, в клетках встречаются особые вакуоли, сплошь наполненные гликогеном. Некоторые авторы рассматривают эти вакуоли как особые клеточные органеллы - гликогеносомы. Наиболее высокое содержание гликогена наблюдается в печени (2-6 % от массы влажной ткани). Хотя концентрация этого полисахарида в мышцах значительно ниже (0,5- 1,5 %), но в силу большого общего веса мышц его количество в этой ткани составляет 2/3 от общего содержания в организме. Гликоген мышц, как и гликоген печени, характеризуется полидисперсностью и содержит частицы с различной молекулярной массой. Эти частниц гликогена в клетках связаны с ферментами его обмена. Гликоген мышц, в отличие от гликогена печени, более прочно связан с белками. Гликоген мозга изучен менее подробно, но установлено, что он также отличается значительной гетерогенностью. Посмертное расщепление в мозге гликогена происходит так же быстро, как и гликогена печени, но снижение содержания глюкозы в нем происходит значительно быстрее, чем в печени. Вероятно, это объясняется большой активностью гликолитических процессов в мозге. В почках содержание гликогена чрезвычайно мало по сравнению с его содержанием в печени, мышцах и сердце. Однако интенсивность обмена гликогена в почках очень велика, в частности, ферменты, участвующие в его распаде, чрезвычайно активны. В ходе развития плода гликоген постепенно накапливается в тканях, однако его содержание быстро снижается в первые дни после рождения ребенка.
|
|
|
В норме гликоген непрерывно подвергается метаболическим превращениям. В его синтезе и распаде участвует много ферментов. Регуляция действия каждого из них осуществляется с помощью сложнейших механизмов, включающих ферменты, гормоны, различные ингибиторы и активаторы ферментов, а также ионы различных металлов.
|
|
|
Особенности обмена гликогена в тканях
Печень. Содержание гликогена в печени подвержено весьма резким колебаниям. Печень способна синтезировать гликоген из глюкозы крови, а также расщеплять его до глюкозы и выделять ее в кровь для нужд всего организма. В печени глюкоза хранится в форме гликогена, который находится в относительно лабильном состоянии. В этом органе гликоген непрерывно образуется и распадается; на скорость его обмена влияют характер и количество принятой пищи. Особое значение имеет гормональная и нервная регуляция. Адреналин вызывает распад гликогена до глюкозы, которая поступает в кровь. Это и происходит при стрессе. Мобилизацию гликогена стимулируют также глюкагон, тиреоидные гормоны. Гормоны коры надпочечников, инсулин стимулируют синтез гликогена. Большое влияние на обмен гликогена в печени оказывает состояние центральной нервной системы. В первую очередь это связано с тем, что мозг питается, а следовательно, и функционирует главным образом за счет глюкозы крови, источником которой является гликоген печени. Естественно, что изменение функционального состояния мозга должно влиять на процессы синтеза и распада гликогена. В печени человека при нормальном питании запасается 80-120 г гликогена. При голодании в течение суток почти весь запас гликогена расходуется и его не удается обнаружить обычными качественными реакциями. Из всех органов животного печень наиболее богата гликогеном и количество его здесь зависит от физиологического состояния животного. В печени питого животного содержание гликогена может доходить до 10%, а у голодного - следовые количества.
|
|
|
Мозг. Содержание гликогена в разных отделах мозга различно и в общем низкое. Исследованиями многих авторов в 30-50-е годы нашего столетия было показано, что содержание гликогена в мозге нормальных животных характеризуется относительным постоянством. Используя меченную глюкозу – С14 удалось установить, что гликоген ткани мозга не является инертным веществом, а принимает участие в обменных процессах этой ткани. Более того, сравнительное изучение метаболической активности гликогена разных тканей (печени, мышцы, мозга) показало, что наиболее активен гликоген мозга, а из его разделов - гликоген больших полушарий, а затем мозжечка. При выделении гликогена из мозга надо учитывать, что его в этой ткани мало и потому надо очень быстро и тщательно приостановить ферментативные процессы, обусловливающие посмертный гликогенолиз; в этом случае часто используют такую процедуру, как замораживание мелких животных в жидком кислороде, который предпочтительнее жидкого азота, приводящего к сильному промерзанию тканей.
Содержание гликогена в ткани мозга находится в пределах 0,07- 0,2% в зависимости от его раздела.
Мышцы. Хотя процентное содержание гликогена в скелетной мышце существенно ниже, чем в печени, тем не менее в мышечной ткани содержится его значительное количество, так как мышцы составляют 47% веса тела. Мышечный гликоген, в противоположность печеночному, не подвержен резким количественным изменениям. Он не истощается так легко, как печеночный, при голодании животного. Все это говорит о его большей стабильности. Гликоген мышечной ткани подвергается ветвлению более медленно, чем печеночный и, следовательно, отличается по структуре от гликогена печени.
Главная функция мышечного гликогена энергетическая. Особенностью углеводного обмена в мышце является отсутствие фермента фосфатазы.
В результате этого глюкозо-6-фосфат не подвергается гидролизу до глюкозы, как это происходит в печени, а метаболизирует до пировиноградной и молочной кислоты. На пути этих превращений выделяется небольшое количество энергии. Пируват и лактат проникают в кровь быстрее, чем глюкоза. Если животное голодало, то в печени из этих метаболитов быстро синтезируется гликоген. Метаболизм мышечного гликогена регулируется гормонами. Инсулин стимулирует синтез гликогена в мышце, адреналин - распад.
В скелетной мышце содержится до 0,6% гликогена, в сердечной - до 0,5%.
Методы выделения гликогена из тканей
Цель работы: на основе экспериментальных исследований приобрести знания о количественном содержании гликогена в разных органах, тканях и осмыслить специфику метаболизма в них этого биополимера.
Дата добавления: 2023-01-08; просмотров: 22; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!