Запасание гликогена происходит в основном у животных и людей. Этот процесс осуществляется в печени и мышцах, где гликоген служит важным источником энергии, особенно в периоды физической активности или голодания.
Кроме того, запасы гликогена могут варьироваться в зависимости от уровня физической активности, питания и состояния организма. У спортсменов, например, они могут быть значительно выше, что позволяет улучшать выносливость и производительность во время длительных нагрузок.
Гликоген
Гликоген представляет собой полисахарид с комплексной структурой, состоящей из остатков глюкозы. Его ключевая функция в организме заключается в обеспечении запасов энергии. Обычно гликоген, находящийся в тканях определённого органа, служит для поддержания его энергетического баланса. Исключением выступает печень, где концентрация этого полисахарида составляет примерно 6–8% от её массы, и именно она отвечает за поддержание постоянного уровня глюкозы в крови.
Это вещество крайне важно для здоровья человека, однако при наличии определённых генетических нарушений и болезней печени (включая воспалительные, инфекционные и токсические процессы) запасание и обмен гликогена могут происходить неправильно. Это ведёт к сбоям в обменных процессах, и в тяжёлых случаях может развиться гипогликемия, представляющая собой опасное для жизни состояние.
Фосфоглив —
комплексный подход к терапии и восстановлению печени!
Запасные полисахариды животных и грибов
Гликоген является полисахаридом, в котором углеводы хранятся в организме животных. Его часто называют животным крахмалом. Наибольшее количество гликогена сосредоточено в печени, где он составляет около 7% от общего веса органа; также он имеется в скелетных мышцах.
В клетках печени гликоген накапливается в крупных гранулах, которые состоят из меньших гранул; последние сформированы из сильно разветвлённых молекул гликогена со средней молекулярной массой в несколько миллионов. Эти гранулы прочно связаны с ферментами, участвующими в синтезе и распаде гликогена. Гликоген откладывается в цитоплазме клеток в виде гранул.
У грибов гликоген накапливается в клетках гиф.
Гликоген — это редуцирующий гомополисахарид, который состоит из остатков α-D-глюкопиранозы. Он отличается более разветвлённой структурой, чем амилопектин, и линейные участки его цепи содержат 11—18 остатков α-D-глюкопиранозы, соединённых α (1—4) -гликозидными связями; в местах ветвления остатки соединены α (1—6) -гликозидными связями.
Процесс обмена гликогена
Гликоген не существует в организме в неизменном количестве — он постоянно образуется, используется и вновь накапливается. Эта динамика зависит от привычек в питании, уровня физической активности, обмена веществ и даже гормонального фона. Процесс, отвечающий за синтез и расщепление гликогена, называется гликогеновым обменом.
Синтез гликогена из глюкозы
Процесс образования гликогена — гликогенез — начинается во время принятия пищи, содержащей углеводы, и продолжается в течение одного-двух часов после этого. Разделение углеводов на глюкозу начинается, как только вы начинаете жевать, а завершается в тонком кишечнике. Часть глюкозы используется мгновенно: около 75% идет на нужды мозга и центральной нервной системы (ЦНС), а остальные затраты направляются на функционирование сердца и образование новых клеток крови. Если глюкозы оказывается больше необходимого, её избыток трансформируется в гликоген.
Хранение гликогена в печени и мышцах
Хотя все клетки человека могут накапливать незначительное количество гликогена, основная часть этого полисахарида содержится в мышцах и печени, и эти ткани используют его по-разному.
Печень накапливает гликоген для всего организма, чтобы поддерживать стабильный уровень глюкозы в крови. Это особенно необходимо для мозга, который не может получать энергию из других источников. Даже ночью, когда мы не едим, печень выделяет глюкозу в кровь из запасов. Уровень гликогена в печени снижается во время голодания.
В отличие от печени, мышцы хранят гликоген для своих собственных нужд. Он используется в основном во время физической нагрузки. Мышечный гликоген не поступает обратно в кровеносную систему, а служит источником энергии только во время физической активности. Содержание гликогена в мышцах уменьшается после тренировки.
Гликоген также связывает воду. При низком калорийном потреблении (например, при диете) организм начинает расходовать гликоген, и с ним теряется жидкость. Поэтому на первых этапах диеты вес снижается за счёт потери воды, а не жира.
Распад гликогена при понижении уровня глюкозы в крови
Распад гликогена, известный как гликогенолиз, происходит между приёмами пищи и увеличивается в период физической активности. Например, если вы не ели в течение 8−10 часов, уровень глюкозы в крови уменьшается. Чтобы избежать критических показателей, организм начинает использовать свои внутренние запасы, накопленные после предыдущего приёма пищи.
Однако запасы гликогена имеют свои пределы. Примерно через 12−24 часа голодания, в зависимости от уровня физической активности и индивидуальных особенностей, гликогена в печени становится недостаточно. В таком случае организм переключается на другие источники энергии, например, на жиры.
Значение гликогена в поддержании энергии при физических нагрузках
Когда вы начинаете физическую активность — будь то бег, занятия в спортзале — мышцы изначально расходуют свои запасы гликогена. Количество необходимого гликогена зависит от интенсивности нагрузки:
- При лёгких упражнениях, таких как прогулки, неспешные поездки на велосипеде или плавание, мышцы используют минимально гликогена. В таких случаях основным источником энергии служат жирные кислоты.
- При более интенсивной активности, такой как бег трусцой, активная ходьба в гору или ускоренный бег, мышцам требуется больше энергии. Таким образом, они начинают использовать гликоген или глюкозу из крови для поддержания необходимого уровня нагрузки.
В среднем запасов гликогена взрослому человеку хватает на 12−14 часов. Тем, кто занимается физической активностью средней интенсивности, например, бегом на длинные дистанции, запасы гликогена могут истощиться примерно за два часа тренировки.
Чем больше запасы гликогена, тем дольше и более интенсивно можно заниматься физической активностью. Регулярные тренировки усиливают способность скелетных мышц накапливать гликоген.
Кристина Франц, дипломированный нутрициолог и коуч по питанию и контролю веса, член Ассоциации междисциплинарной медицины и Ассоциации нутрициологов и коучей по здоровью, автор Telegram-канала «Искусство похудения»:— Уровень гликогена у спортсменов зависит от частоты, интенсивности и продолжительности тренировок, а также от их питания. Однако при неправильном питании и нехватке калорий даже у спортсменов запасы гликогена могут не превышать таковые у тех, кто не тренируется.
Для увеличения способности организма накапливать гликоген можно применять следующие методы:
1. «Углеводная загрузка»: за несколько дней до соревнований уменьшить объём тренировок и увеличить потребление углеводов. Это позволяет организму накопить максимальное количество гликогена, что способствует длительной выносливости во время нагрузки.
2. Обратный метод, используемый некоторыми спортсменами: намеренное сокращение потребления углеводов и тренировки при низком уровне гликогена, чтобы активировать организм к максимальному использованию имеющихся запасов жирных кислот.
Восстановление запасов гликогена является одной из главных задач сразу после физических упражнений, полный процесс занимает один-два дня.
В течение первых двух часов после физической нагрузки организм наиболее отзывчив на пополнение энергии — мышцы активно усваивают глюкозу из пищи, заполняя запасы гликогена. Поэтому приём углеводов в это время особенно важен.
Кристина Франц, дипломированный нутрициолог:— Идеальный промежуток времени для приема пищи после тренировки — 30−60 минут. Но выбор продуктов зависит от индивидуальных целей: наращивание мышечной массы, поддержание формы или снижение веса. При этом необходимо помнить, что процесс восстановления запасов гликогена продолжается до 24 часов, поэтому имеет значение не только первый приём пищи после тренировки, но и общее количество углеводов и калорий в течение всего дня.
Гликоген: ключевой углевод для организма
После физической активности организму нужно не только углеводы, но и другие питательные вещества, чтобы восстановить запасы гликогена, жирных кислот, аминокислот и других необходимых компонентов.
Лучше всего сочетать углеводы с белками. Например, смузи с бананом и протеином, йогурт с гранолой, бутерброд из цельнозернового хлеба с творожным сыром и авокадо.
Что такое гликоген?
Гликоген — это углевод (класс полисахаридов), который накапливается в организме человека, прежде всего в печени и мышцах. В литературе можно столкнуться с термином «глюкагон», но не путайте эти понятия. Глюкагон — это белковый гормон, который инициирует активное расщепление запасённого гликогена в печени. Проще говоря, это сигнал для клеток печени о выделении глюкозы в кровоток.
После приёмов пищи, особенно если они содержат много углеводов (мука, сладости), в поджелудочной железе происходит усиленный синтез инсулина. Он способствует усвоению клетками глюкозы, в результате чего уровень сахара в крови снижается. Иногда, когда человек переедает, потребности организма удовлетворяются, а избыточная глюкоза преобразуется в гликоген. Так возникают запасы, и это может приводить к ожирению.
Запасы гликогена находятся в печени и мышечной ткани. В печени их около 5% от её веса, а в мышцах — порядка 1-2%, т.е. больше, чем в печени. В целом в организме взрослого человека около 400 г гликогена. Важно отметить, что практически единственным источником глюкозы может быть только гликоген, который хранится в печени.
Вес тела и гликоген. Ученые в области физиологии и биохимии установили, что в организме взрослого человека гликоген связывается с молекулами воды. Каждый грамм хранимой глюкозы удерживает около 4 граммов воды, и в 400 граммах полисахарида это составляет приблизительно 2 килограмма веса. Так объясняется методика быстрого похудения.
Для адекватного накопления гликогена примерно 65% калорий должно поступать из углеводов. К таким продуктам относятся крупы, злаки, мед, мармелад, финики, изюм, арбузы и фруктовые соки.
Глюкоза может преобразовываться в жирные кислоты. Все продукты, которые в процессе пищеварения превращаются в глюкозу, способны накапливаться в виде жира и приводят к увеличению массы тела.
В процессе гликолиза глюкоза преобразуется в пировиноградную кислоту, которая затем в рамках нескольких реакций трансформируется в жирные кислоты и глицерин, образуя таким образом жир.
Липолиз, или расщепление жиров, начинается с деления жира на глицерин и жирные кислоты. Глицерин может быть частично преобразован в глюкозу: из 50 атомов только 3 используются для этого синтеза. В силу этого, в условиях голодания организм начинает расщеплять белки.
Гликоген синтезируется в организме довольно регулярно, практически после каждого приема пищи. Основная задача организма не предусматривать запасы гликогена в огромных количествах, так как его главная роль заключается в регулировании уровня сахара в крови. Гликогена достаточно для обеспечения организма примерно на 12 часов.
Важно понимать, что хотя у человека есть возможность трансформировать углеводы в жир, уже накопленный жир не может быть обратно превращен в гликоген — его можно лишь использовать для получения энергии. Существенно, что гликоген может распадаться на глюкозу, которая, в свою очередь, может расщепляться, а ее производные использовать для синтеза жиров в теле.
Структура молекул гликогена
Гликоген представляет собой полимер α-D-глюкозы с сильной разветвленной структурой, где линейные цепи молекул соединены с помощью 1→4-связей (примерно 93% всех связей), а ветвления, образующиеся каждые 4–8 остатков, возникают через 1→6-гликозидные связи (около 7% связей). В соответствии с современными представлениями, окончательно сформированная молекула гликогена (β-частица) имеет шарообразную структуру диаметром примерно 42 нм, содержащую около 55000 остатков глюкозы. В её составе находятся также многочисленные белки, участвующие как в синтезе, так и в распаде гликогена, а также белки, выполняющие структурные функции. Однако тип связи данных белков с полисахаридной частью молекулы гликогена и их прочность сильно варьируются. В настоящем обзоре представлены существующие данные о пространственной структуре молекул гликогена, её изменениях при различных физиологических состояниях и в рамках патологий.
Функции и характеристики гликогена
Гликоген имеет важнейшее значение для организма благодаря тому, что он служит основным резервным источником энергии. В клетках печени и скелетных мышц его синтез и распад происходят в соответствии с энергетическими потребностями организма.
Главная функция гликогена заключается в поддержании нормального уровня глюкозы в крови. Когда уровень сахара падает, гликоген расщепляется до глюкозы и выбрасывается в кровь для регулирования уровня этого сахара.
Кроме того, гликоген выполняет функцию буфера, храня энергию в клетках. Он обеспечивает быстрый доступ к энергии в условиях физической нагрузки или недостатка питания. В момент, когда организму требуется энергия, гликоген быстро расщепляется, выделяя глюкозу для удовлетворения энергетических потребностей клеток.
Гликоген имеет особые свойства, делающие его уникальным. Он прекрасно растворим в воде, легко транспортируется и аккумулируется в клетках. Благодаря обратимому гидролизу, клетки могут синтезировать и расщеплять гликоген по мере необходимости.
Кроме того, гликоген обладает высоким молекулярным весом и формирует гранулы в печени и мышцах. Это оптимизирует процессы хранения и отделения гликогена для наиболее эффективного использования энергии.
Таким образом, гликоген выполняет ключевые функции в организме, обеспечивая энергетическую стабильность и поддерживая гомеостаз уровня глюкозы в крови.
Видеоматериалы по теме:
Что такое гликоген?
Гликоген представляет собой полимерный углевод, состоящий из последовательностей молекул глюкозы, связанных между собой посредством гликозидных связей. Он является резервным источником энергии в живых организмах, преимущественно в печени и скелетных мышцах.
Основные функции гликогена в организме
Гликоген выполняет ряд важнейших функций в организме.
Прежде всего, он выступает запасом энергии, которая может быть быстро распущена и использована между приемами пищи. Во-вторых, гликоген содействует поддержанию стабильного уровня сахара в крови. В-третьих, он также является исходным материалом для синтеза ряда биологически активных веществ.
Где находится гликоген в организме?
Гликоген хранится в печени и скелетных мышцах. В печени он служит основным источником глюкозы, необходимой для поддержания нормального уровня сахара в крови. В мышцах гликоген играет роль локального запасного источника энергии, используемого в период физической активности.
Как организм использует гликоген?
Гликоген может быть использован организмом в процессе физической нагрузки или при снижении уровня глюкозы в крови. Во время физической активности мышцы расщепляют гликоген до глюкозы, которая служит источником энергии. В печеночных клетках гликоген распадается на глюкозу и поступает в кровь для поддержания необходимого уровня сахара.
Какие характерные свойства гликогена?
Гликоген обладает рядом уникальных свойств.
Во-первых, он может быть быстро преобразован в глюкозу, обеспечивая энергией организм. Во-вторых, гликоген, как полимер, позволяет сохранить значительный запас энергии в компактном объеме. В-третьих, он содействует поддержанию уровня глюкозы в крови на оптимальном уровне.
