【キャラ化】グリコーゲンって何?どうやって作られ分解される?わかりやすく解説!
グリコーゲンとグルコースは違うもの？
肝臓と筋肉では違う動きをするの？
マラソンの時にグリコーゲンを使っている？
ずばり、糖が備蓄されている状態です！
糖分を食べたら主にエネルギーとして使われますが、余った分はグリコーゲンや脂肪として蓄えられます。
糖が足りなくなってきた時は、グリコーゲンや脂肪、タンパク質が分解されてグルコースが生成されます。
この中でも最も優先して分解・備蓄されるのは、グリコーゲンです。
なぜなら脂肪やタンパク質はすぐに蓄えたり分解したりすることはできないためです。
貯金で例えるとグリコーゲンはタンス貯金、脂肪やタンパク質は銀行に預けたもの、という感じです。
ちなみにグルコースはお財布の中の現金ですね。
グリコーゲンは、動物に蓄えられる糖なので、動物デンプンとも呼ばれています。
また、糖源(とうげん)と呼ばれることもあります。
グリコーゲンはグルコースが大量に繋がってできています。
グルコシド結合(α-1,4結合とα-1,6結合)で繋がっており、植物性のデンプンよりもグルコースの数が多く、複雑にできています。
→【グリコシド結合とは？】
肝臓と筋肉に蓄えられます。
肝臓には、グリコーゲンが100g程度蓄えられます。
肝臓全体の重さは成人で大体1.2～1.5kgなので、肝臓の約5%～7%くらいがグリコーゲンになります。
筋肉には、グリコーゲンが200g程度蓄えられます。
全身の筋肉を全部合わせると、かなりの重さになるので、グリコーゲンの割合はせいぜい1%くらいにしかなりません。
場所によって
血中に含まれている糖分は、体を動かすためのエネルギー源となります。
そのため人は血中の血糖値が下がると、集中できなくなったり、パワーを使えなくなってしまいします。
そのようにならないために、肝臓のグリコーゲンを分解してグルコースにし、エネルギーを作ります。
本当は筋肉のグリコーゲンも血中に放出したいところだとは思うのですが、筋肉にはグルコースを生成するための酵素がないため、血中に放出されません。
つまり、筋肉のグリコーゲンは血糖値を上げません。
栄養学を学んでいると、グリコーゲンがどうやって作られるのか勉強しなくてはなりません。
でも変な言葉ばかりで難しい…
ということで、ここでわかりやすく解説していきます😊
とりあえず簡単な図にすると、こうなります↓(詳しくは後述します)
グルコースが体内で普通に代謝される時は「解糖系」という経路に入っていきます。
→【解糖系とは？】
一方で、グリコーゲンが作られる時は、解糖系の最初の段階から道を外して進むことになります。
それでは詳しく見ていきましょう！
使われる酵素：ヘキソキナーゼ
ここだけは解糖系と同じです。
酵素の働きにより、グルコースの6位の炭素にリン酸がつきます。
この先も酵素の働きで変化していきます。
使われる酵素：ホスホグルコムターゼ
リン酸が1位の炭素に移動します。
使われる酵素：UDP-グルコースピロホスホリラーゼ
UDPとグルコース1-リン酸が繋がった状態になります。
使われる酵素：グリコーゲンシンターゼ、分岐酵素
1分子のUDP-グルコースからいきなりグリコーゲンになるわけではなく、たくさんのUDP-グルコースが集まって、合体して、グリコーゲンができます。
グリコーゲンシンターゼは、α-1,4結合でグルコースを繋げる働きをします。
分岐酵素は「アミロトランスグルコシダーゼ」とも言い、α-1,6結合による分岐を作る酵素です。
これで目的のグリコーゲンが出来上がりました！
解糖系よりもステップが少なくて覚えやすいですね😄
基本的にはグリコーゲンがつくられる時の逆順で変化していきます。
しかし合成の時に登場したUDPグルコースにはならず、グリコーゲンはそのままグルコース1-リン酸になります。
では詳しく解説していきますね。
使われる酵素：ホスホリラーゼキナーゼ、ホスホリラーゼ(グリコーゲンホスホリラーゼ)、脱分岐酵素
ホスホリラーゼキナーゼは、ホスホリラーゼを活性型にする酵素です。
ホスホリラーゼは、α-1,4結合を分離させる酵素です。
脱分岐酵素(アミロ1,6-グルコシダーゼ)は、α-1,6結合を分離させる酵素です。
使われる酵素：ホスホグルコムターゼ
グリコーゲンが合成される時と同じ酵素を使って、戻ります。
つまり「可逆性」の酵素です。
使われる酵素：グルコース6-ホスファターゼ
肝臓には、「グルコース6-ホスファターゼ」という酵素があるため、直接グルコースを作ることが出来ます。
グルコース6-リン酸のリン酸が外れてグルコースになります。
グルコースが生成されることにより、血糖値が上がります。
筋肉の中には、「グルコース6-ホスファターゼ」がないため、グルコースを作り出すことができません。
なので、このまま解糖系へ入り込み、筋肉中で消費されます
→【解糖系の順路】
・グリコーゲンが合成される時は、途中でUDP-グルコースになる。
・肝臓でグリコーゲンが分解される時は、途中でUDP-グルコースにならずにグルコースになる。
・筋肉でグリコーゲンが分解される時は、グルコース6-ホスファターゼがないため、解糖系へ進むことになる。
参考書によっては、グルコースからグルコース6-リン酸に変化する時に、「グルコキナーゼが使われる」と記述されているものもあります。
ヘキソキナーゼは数種類あるのですが、グルコキナーゼはその中の1つです。
特に、肝臓にあるヘキソキナーゼ(ヘキソキナーゼⅣ)が「グルコキナーゼ」と呼ばれています。
グリコーゲンが合成されたり分解されたりする時、酵素が連鎖しています。
アドレナリンの指令により、プロテインホスファターゼが働きます。
プロテインホスファターゼは、ホスホリラーゼ(グリコーゲン分解酵素)を不活性にし、グリコーゲンシンターゼ(グリコーゲン合成酵素)を活性化させます。
すると、グリコーゲンシンターゼがUDP-グルコースに作用し、グリコーゲンの合成が始まります。
アドレナリンの指令が出ると、プロテインホスファターゼが働きます。(合成の時と一緒ですね)
プロテインホスファターゼはグリコーゲンシンターゼ(グリコーゲン合成酵素)を不活性にすることも出来るので、UDP-グルコースはグリコーゲンの合成経路へ入って行けなくなります。
アドレナリンやグルガゴンの指令により、アデニル酸シクラーゼが働きます。
アデニル酸シクラーゼはATPをcAMPに変えます。cAMPは情報伝達物質です。
cAMPは、プロテインキナーゼに作用します。するとプロテインキナーゼが活性化されます。
活性化されたプロテインキナーゼは、今度はホスホリラーゼキナーゼを活性化させます。
するとそのホスホリラーゼキナーゼはホスホリラーゼ(グリコーゲン分解酵素)を活性化させます。
そしてこのホスホリラーゼがグリコーゲンに働き、グルコース1-リン酸になります。
グリコーゲンを全部使い果たしてしまった場合、筋肉タンパク質などからグルコースを作り出します。
この過程を糖新生といいます。
→【糖新生とは？】
試合前はグリコーゲンを使いこなせ！
マラソンなど、持久力を使うスポーツは、特にグリコーゲンを使いこなせるかどうかがカギになります。
というのも、長い時間運動をしているとエネルギーを大量に使うため、血液中の糖が足りなくなってしまうからです。
糖が足りなくなると疲労が出てきます。
そんな時に糖を補充してパワーを持続させてくれるのがグリコーゲン。
マラソンランナーやトライアスロンの選手は「グリコーゲンローディング(別名:カーボローディング)」という、大会の前にグリコーゲンを通常よりも多く蓄える方法を使っています。
グリコーゲンローディングの方法は2種類あり、どちらの方法とってもグリコーゲン貯蔵量を2倍～3倍にすることができます。
２．本番3日前からトレーニング量を減らし、糖質を大量に摂取する食生活にする。
◆デメリット：精神的ストレスが大きい、グルコース代謝に障害が起きることがある
・その間、炭水化物中心の食生活をおくる(摂取エネルギーの60～70%を炭水化物にする)
・本番3日前からほぼ炭水化物ばかりの高糖質食を摂るようにする。(摂取エネルギーの70～80%を炭水化物にする)
◆デメリット：食事バランスが乱れるのでビタミン類をサプリメントなどから補給する必要がある。
共通点は、グリコーゲンを蓄える目的の日はトレーニングをしない・本番前は糖質をたくさん食べる、ということですね。
グリコーゲンを使ってしまってしまえば意味がなくなるためです。
どちらも効果はありますが、どちらかというと方法Ｂの方がグリコーゲン貯蔵量が多く、精神的・肉体的負担が少なく済むのでおすすめです。
グリコーゲンローディングを行えば、グリコーゲンの量が増えるので確実に体重が増えます。そして持久力も高まります。
グリコの名前の由来は、グリコーゲンなのだそうですよ。
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➜ サイトのもくじ【栄養学・生化学】
肝臓と筋肉では違う動きをするの？
マラソンの時にグリコーゲンを使っている？
🔶グリコーゲン
もくじ
・グリコーゲンとは？
・どこに蓄えられる？
・場所によってグリコーゲンの役割は違う
・グリコーゲンの合成
・グリコーゲンの分解
・まとめ
・ヘキソキナーゼとグルコキナーゼの違い
・酵素達は連鎖している
・グリコーゲンが全くなくなったらどうなるの？
・試合前はグリコーゲンを使いこなせ！(グリコーゲンローディング)
・グリコーゲンとは？
・どこに蓄えられる？
・場所によってグリコーゲンの役割は違う
・グリコーゲンの合成
・グリコーゲンの分解
・まとめ
・ヘキソキナーゼとグルコキナーゼの違い
・酵素達は連鎖している
・グリコーゲンが全くなくなったらどうなるの？
・試合前はグリコーゲンを使いこなせ！(グリコーゲンローディング)
グリコーゲンとは？
ずばり、糖が備蓄されている状態です！
糖分を食べたら主にエネルギーとして使われますが、余った分はグリコーゲンや脂肪として蓄えられます。
糖が足りなくなってきた時は、グリコーゲンや脂肪、タンパク質が分解されてグルコースが生成されます。
この中でも最も優先して分解・備蓄されるのは、グリコーゲンです。
なぜなら脂肪やタンパク質はすぐに蓄えたり分解したりすることはできないためです。
貯金で例えるとグリコーゲンはタンス貯金、脂肪やタンパク質は銀行に預けたもの、という感じです。
ちなみにグルコースはお財布の中の現金ですね。
グリコーゲンは、動物に蓄えられる糖なので、動物デンプンとも呼ばれています。
また、糖源(とうげん)と呼ばれることもあります。
どんな形をしているの？
グリコーゲンはグルコースが大量に繋がってできています。
グルコシド結合(α-1,4結合とα-1,6結合)で繋がっており、植物性のデンプンよりもグルコースの数が多く、複雑にできています。
→【グリコシド結合とは？】
どこにグリコーゲンが蓄えられる？
肝臓と筋肉に蓄えられます。
肝臓
肝臓には、グリコーゲンが100g程度蓄えられます。
肝臓全体の重さは成人で大体1.2～1.5kgなので、肝臓の約5%～7%くらいがグリコーゲンになります。
筋肉
筋肉には、グリコーゲンが200g程度蓄えられます。
全身の筋肉を全部合わせると、かなりの重さになるので、グリコーゲンの割合はせいぜい1%くらいにしかなりません。
場所によって
グリコーゲンの役割は違う
肝臓のグリコーゲン
肝臓のグリコーゲンは、血糖値(血中の糖分の濃度)を維持する役割をします。血中に含まれている糖分は、体を動かすためのエネルギー源となります。
そのため人は血中の血糖値が下がると、集中できなくなったり、パワーを使えなくなってしまいします。
そのようにならないために、肝臓のグリコーゲンを分解してグルコースにし、エネルギーを作ります。
筋肉のグリコーゲン
筋肉のグリコーゲンは、筋肉収縮(力を出す時)のエネルギー源になります。本当は筋肉のグリコーゲンも血中に放出したいところだとは思うのですが、筋肉にはグルコースを生成するための酵素がないため、血中に放出されません。
つまり、筋肉のグリコーゲンは血糖値を上げません。
グリコーゲンの合成
栄養学を学んでいると、グリコーゲンがどうやって作られるのか勉強しなくてはなりません。
でも変な言葉ばかりで難しい…
ということで、ここでわかりやすく解説していきます😊
とりあえず簡単な図にすると、こうなります↓(詳しくは後述します)
グルコースが体内で普通に代謝される時は「解糖系」という経路に入っていきます。
→【解糖系とは？】
一方で、グリコーゲンが作られる時は、解糖系の最初の段階から道を外して進むことになります。
それでは詳しく見ていきましょう！
グルコースからグルコース6-リン酸になる
使われる酵素：ヘキソキナーゼ
ここだけは解糖系と同じです。
酵素の働きにより、グルコースの6位の炭素にリン酸がつきます。
この先も酵素の働きで変化していきます。
グルコース1-リン酸になる
使われる酵素：ホスホグルコムターゼ
リン酸が1位の炭素に移動します。
UDP-グルコースになる
使われる酵素：UDP-グルコースピロホスホリラーゼ
UDPとグルコース1-リン酸が繋がった状態になります。
グリコーゲンの誕生！
使われる酵素：グリコーゲンシンターゼ、分岐酵素
1分子のUDP-グルコースからいきなりグリコーゲンになるわけではなく、たくさんのUDP-グルコースが集まって、合体して、グリコーゲンができます。
グリコーゲンシンターゼは、α-1,4結合でグルコースを繋げる働きをします。
分岐酵素は「アミロトランスグルコシダーゼ」とも言い、α-1,6結合による分岐を作る酵素です。
これで目的のグリコーゲンが出来上がりました！
解糖系よりもステップが少なくて覚えやすいですね😄
グリコーゲンの分解
ではグリコーゲンが分解されて糖になっていくステップを見ていきましょう。基本的にはグリコーゲンがつくられる時の逆順で変化していきます。
しかし合成の時に登場したUDPグルコースにはならず、グリコーゲンはそのままグルコース1-リン酸になります。
分解の時は、わしの出番はナシでごわす！
では詳しく解説していきますね。
グリコーゲンがグルコース1-リン酸になる
使われる酵素：ホスホリラーゼキナーゼ、ホスホリラーゼ(グリコーゲンホスホリラーゼ)、脱分岐酵素
ホスホリラーゼキナーゼは、ホスホリラーゼを活性型にする酵素です。
ホスホリラーゼは、α-1,4結合を分離させる酵素です。
脱分岐酵素(アミロ1,6-グルコシダーゼ)は、α-1,6結合を分離させる酵素です。
グルコース6-リン酸になる
使われる酵素：ホスホグルコムターゼ
グリコーゲンが合成される時と同じ酵素を使って、戻ります。
つまり「可逆性」の酵素です。
肝臓の場合：グルコースの生成！
使われる酵素：グルコース6-ホスファターゼ
肝臓には、「グルコース6-ホスファターゼ」という酵素があるため、直接グルコースを作ることが出来ます。
グルコース6-リン酸のリン酸が外れてグルコースになります。
グルコースが生成されることにより、血糖値が上がります。
筋肉の場合：解糖系へ
筋肉の中には、「グルコース6-ホスファターゼ」がないため、グルコースを作り出すことができません。
なので、このまま解糖系へ入り込み、筋肉中で消費されます
→【解糖系の順路】
まとめ
・グリコーゲンが合成される時は、途中でUDP-グルコースになる。
・肝臓でグリコーゲンが分解される時は、途中でUDP-グルコースにならずにグルコースになる。
・筋肉でグリコーゲンが分解される時は、グルコース6-ホスファターゼがないため、解糖系へ進むことになる。
ヘキソキナーゼとグルコキナーゼの違い
参考書によっては、グルコースからグルコース6-リン酸に変化する時に、「グルコキナーゼが使われる」と記述されているものもあります。
ヘキソキナーゼは数種類あるのですが、グルコキナーゼはその中の1つです。
特に、肝臓にあるヘキソキナーゼ(ヘキソキナーゼⅣ)が「グルコキナーゼ」と呼ばれています。
酵素たちは連鎖している
グリコーゲンが合成されたり分解されたりする時、酵素が連鎖しています。
グリコーゲンが合成される時
アドレナリンの指令により、プロテインホスファターゼが働きます。
プロテインホスファターゼは、ホスホリラーゼ(グリコーゲン分解酵素)を不活性にし、グリコーゲンシンターゼ(グリコーゲン合成酵素)を活性化させます。
すると、グリコーゲンシンターゼがUDP-グルコースに作用し、グリコーゲンの合成が始まります。
グリコーゲンの合成が抑制される時
アドレナリンの指令が出ると、プロテインホスファターゼが働きます。(合成の時と一緒ですね)
プロテインホスファターゼはグリコーゲンシンターゼ(グリコーゲン合成酵素)を不活性にすることも出来るので、UDP-グルコースはグリコーゲンの合成経路へ入って行けなくなります。
グリコーゲンが分解される時
アドレナリンやグルガゴンの指令により、アデニル酸シクラーゼが働きます。
アデニル酸シクラーゼはATPをcAMPに変えます。cAMPは情報伝達物質です。
cAMPは、プロテインキナーゼに作用します。するとプロテインキナーゼが活性化されます。
活性化されたプロテインキナーゼは、今度はホスホリラーゼキナーゼを活性化させます。
するとそのホスホリラーゼキナーゼはホスホリラーゼ(グリコーゲン分解酵素)を活性化させます。
そしてこのホスホリラーゼがグリコーゲンに働き、グルコース1-リン酸になります。
グリコーゲンを使い果たしたらどうなるの？
グリコーゲンを全部使い果たしてしまった場合、筋肉タンパク質などからグルコースを作り出します。
この過程を糖新生といいます。
→【糖新生とは？】
試合前はグリコーゲンを使いこなせ！
-グリコーゲンローディング-
マラソンなど、持久力を使うスポーツは、特にグリコーゲンを使いこなせるかどうかがカギになります。
というのも、長い時間運動をしているとエネルギーを大量に使うため、血液中の糖が足りなくなってしまうからです。
糖が足りなくなると疲労が出てきます。
そんな時に糖を補充してパワーを持続させてくれるのがグリコーゲン。
マラソンランナーやトライアスロンの選手は「グリコーゲンローディング(別名:カーボローディング)」という、大会の前にグリコーゲンを通常よりも多く蓄える方法を使っています。
グリコーゲンローディングの方法は2種類あり、どちらの方法とってもグリコーゲン貯蔵量を2倍～3倍にすることができます。
方法Ａ(元祖)
１．本番1週間前から糖質の量を極端に減らし、グリコーゲンを枯渇させておく。※これによりグリコーゲンの合成酵素の活性が高まります。２．本番3日前からトレーニング量を減らし、糖質を大量に摂取する食生活にする。
◆デメリット：精神的ストレスが大きい、グルコース代謝に障害が起きることがある
方法Ｂ(最新)
・本番1週間前から次第にトレーニング量を減らし、グリコーゲンの消費を減らす・その間、炭水化物中心の食生活をおくる(摂取エネルギーの60～70%を炭水化物にする)
・本番3日前からほぼ炭水化物ばかりの高糖質食を摂るようにする。(摂取エネルギーの70～80%を炭水化物にする)
◆デメリット：食事バランスが乱れるのでビタミン類をサプリメントなどから補給する必要がある。
共通点は、グリコーゲンを蓄える目的の日はトレーニングをしない・本番前は糖質をたくさん食べる、ということですね。
グリコーゲンを使ってしまってしまえば意味がなくなるためです。
どちらも効果はありますが、どちらかというと方法Ｂの方がグリコーゲン貯蔵量が多く、精神的・肉体的負担が少なく済むのでおすすめです。
グリコーゲンローディングを行えば、グリコーゲンの量が増えるので確実に体重が増えます。そして持久力も高まります。
おまけ：グリコの名前の由来
あの万歳ポーズで走っている男前なランナーの絵で有名なグリコ。
グリコの名前の由来は、グリコーゲンなのだそうですよ。
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