Гликогенът е макромолекула (молекулна маса от около 400 милиона далтона) на α-глюкоза, в която има главно α-1,4 гликозидни връзки и разклонения в съотношение 1:10, поради α-1,6 гликозидни връзки.
Гликогенът представлява резервен материал и непрекъснато се разгражда и възстановява; в цялата телесна клетъчна маса има около 100 g гликоген: по -голямата част от него е в черния дроб, където е подвижен и следователно може да се използва като резерв за други органи (гликогенът в мускулите не е подвижен).
Ензимите, които катализират разграждането и синтеза на гликоген, са всички в цитоплазмата, поради което е необходима регулационна система, която прави един път неактивен, когато другият е активен: ако има налична глюкоза, последният се превръща в гликоген (анаболизъм), който е резерв, обратно, ако за глюкозата е необходим с ", тогава гликогенът се разгражда (катаболизъм).
Ензимът, участващ главно в разграждането на гликогена, е гликоген фосфорилаза; този ензим е в състояние да разцепи гликозидна α-1,4 връзка, използвайки неорганичен ортофосфат като литичен агент: разцепването става по фосфоролитичен път и се получава глюкоза 1-фосфат.
На пет или шест единици от точка на разклонение, ензимът гликоген фосфорилаза вече не може да действа, поради което се отделя от гликогена и се заменя с дерамифициращ ензим, който е трансфераза: в каталитичното място на този ензим c "е" хистидин, който позволява прехвърлянето на три захаридни единици към най -близката гликозидна верига (хистидин атакува първия въглерод на глюкозна молекула). Току -що споменатият ензим е гликозилтрансфераза; в края на действието на този ензим, само една глюкозна единица остава на страничната верига с първия въглерод, свързан с шестия въглерод на глюкоза в главната верига. Последната глюкозна единица в страничната верига се освобождава от действието на "ензим α-1,6 гликозидаза (този ензим представлява втората част на дерамифициращия ензим); като се има предвид, че клоните в гликогена са в съотношение 1:10, от пълното разграждане на макромолекулата получаваме около 90% глюкоза 1-фосфат и около 10% от глюкоза.
Действието на гореспоменатите ензими позволява елиминирането на странична верига от молекулата на гликогена; активността на тези ензими може да се повтаря до пълното разграждане на веригата.
Нека разгледаме хепатоцит; глюкоза (асимилирана чрез храната), когато влезе в клетката, се превръща в глюкоза 6-фосфат и по този начин се активира. Глюкоза 6-фосфат, под действието на фосфоглюкоммутаза, се трансформира в глюкоза 1-фосфат: последният е непосредствен предшественик на биосинтеза; при биосинтеза се използва активирана форма на захари, която е представена от захар, свързана с дифосфат: обикновено уридилдифосфат (UDP). Глюкоза 1- фосфатът е след това се превръща в UDP-глюкоза, този метаболит под действието на гликоген синтаза който е в състояние да свърже UDP-глюкозата с нередуциращ край на растящия гликоген: получават се удължен гликоген на глюкозидна единица и UDP.UDP се превръща от нуклеозидния дифосфокиназен ензим в UTP, който се връща в кръвообращението.
Разграждането на гликогена става под действието на гликоген фосфорилаза който освобождава молекула глюкоза и я превръща в глюкоза 1-фосфат. Впоследствие фосфоглюкоммутазата превръща глюкозата 1-фосфат в глюкоза 6-фосфат.
Гликогенът се синтезира преди всичко в черния дроб и мускулите: в организма има 1-1,2 хектограми гликоген, разпределени в мускулната маса.
Гликогенът на миоцит представлява енергиен резерв само за тази клетка, докато съдържащият се в черния дроб гликоген също е резерв за други тъкани, тоест може да бъде изпратен като глюкоза до други клетки.
След това глюкозният 6-фосфат, получен в мускулите от разграждането на гликогена, се изпраща, в случай на енергийна нужда, към гликолиза; в черния дроб глюкозата 6-фосфат се превръща в глюкоза под действието на глюкоза 6-фосфат фосфатаза (характерен ензим на хепатоцитите) и се пренася в кръвния поток.
Гликоген синтазата и гликоген фосфорилазата действат върху нередуциращите единици гликоген, така че трябва да има хормонален сигнал, който командва активирането на единия път и блокирането на другия (или обратното).
В лабораторията беше възможно да се удължи гликогеновата верига чрез използване на гликоген фосфорилаза и използване на глюкоза 1-фосфат в много висока концентрация.
В клетките гликоген фосфорилазата катализира само реакцията на разграждане, тъй като концентрациите на метаболитите са такива, че изместват равновесието на следната реакция надясно (т.е. към разграждането на гликогена):
Нека да видим механизма на действие на гликоген фосфорилазата: ацеталният кислород (който действа като мост между глюкозните единици) се свързва с водорода на фосфорила: образува се реакционен междинен продукт, даден чрез карбокатион (върху глюкозата, която е всичко " крайници), с които фосфорил (Pi) се свързва много бързо.
Гликоген фосфорилазата изисква кофактор, който е пиридоксал фосфат (тази молекула също е кофактор за трансаминази): тя има частично протониран фосфорил (пиридоксал фосфатът е заобиколен от хидрофобна среда, която оправдава наличието на протони, свързани с него). Фосфорилът (Pi) е в състояние да прехвърли протон към гликогена, тъй като този фосфорил след това отново придобива протона от частично протонирания фосфорил на пиридоксал фосфата. Вероятността при физиологично рН фосфорилът да загуби протона си и да остане напълно депротониран е много ниска.
Нека сега да видим как действа фосфоглукоммутазата. Този ензим представя в каталитичното място остатък от фосфорилиран серин; серинът дава фосфорил до глюкоза 1-фосфат (в позиция шеста): глюкоза 1,6-бисфосфат се образува за кратко време, след това серинът се рефосфорилира, като фосфорилът се намира в позиция 1. Фосфоглюко мутазата може да действа в двете посоки, т.е. превръщането на глюкоза 1-фосфат в глюкоза 6-фосфат или обратно; ако се произвежда глюкоза 6-фосфат, той може да бъде изпратен директно към гликолиза, в мускулите, или да се трансформира в глюкоза в черния дроб.
Ензимът уридил фосфоглюко трансфераза (или UDP глюкозна пирофосфорилаза) катализира реакцията на трансфер на глюкоза 1-фосфат към UTP чрез свързване към фосфорил а.
Току -що описаният ензим е пирофосфорилаза: това име се дължи на факта, че обратната реакция на описаната току -що е пирофосфорилиране.
UDP глюкозата, получена, както е описано, е в състояние да удължи гликогеновата верига чрез монозахаридна единица.
Възможно е реакцията да се развие към образуването на UDP глюкоза чрез елиминиране на продукт, който е пирофосфат; ензимът пирофосфатаза превръща пирофосфата в две молекули ортофосфат (хидролиза на анхидрид) и по този начин поддържа концентрацията на пирофосфат толкова ниска, че прави процеса на образуване на UDP глюкоза термодинамично благоприятен.
Както бе споменато, UDP глюкозата, благодарение на действието на гликоген синтазата, е в състояние да удължи гликогеновата верига.
Разклоненията (в съотношение 1:10) се дължат на факта, че когато гликогеновата верига се състои от 20-25 единици, се намесва разклонен ензим (имащ "хистидин на неговото каталитично място), способен да прехвърля поредица от 7 -8 гликозидни единици по -надолу по веригата от 5-6 единици: така се генерира ново разклоняване.
По причини от нервен произход или ако е необходима енергия поради физическо натоварване, адреналинът се отделя от надбъбречните жлези.
Целевите клетки на адреналина (и норадреналина) са тези на черния дроб, мускулите и мастната тъкан (в последното има разграждане на триглицеридите и циркулацията на мастни киселини: следователно глюкозата се произвежда в митохондриите 6 -фосфат, за да бъде изпратени до гликолиза, докато в адипоцитите глюкозата 6-фосфат се трансформира в глюкоза под действието на ензима глюкоза 6-фосфат фосфатаза и се изнася в тъканите).
Да видим сега модалностите на действие на адреналина. Адреналинът се свързва с рецептор, поставен върху клетъчната мембрана (на миоцити и хепатоцити) и това определя транслацията на сигнала отвън навътре в клетката.Активира се протеин киназата, която действа едновременно върху системите, които регулират синтеза и разграждането на гликогена:
Гликоген синтазата съществува в две форми: дефосфорилирана (активна) форма и фосфорилирана (неактивна) форма; протеин киназа фосфорилира гликоген синтаза и блокира нейното действие.
Гликоген фосфорилазата може да съществува в две форми: активна форма, в която присъства фосфорилиран серин, и неактивна форма, в която серинът е дефосфорилиран. Гликоген фосфорилазата може да бъде активирана от ензима гликоген фосфорилаза киназа. Гликоген фосфорилаза киназата е активна, ако е фосфорилирана и неактивна, ако е дефосфорилирана; протеин киназата има за субстрат гликоген фосфорилаза киназата, тоест тя е способна да фосфорилира (и следователно да активира) последната, която от своя страна активира гликоген фосфорилазата.
След като адреналиновият сигнал приключи, ефектът, който има върху клетката, също трябва да приключи: фосфатазните ензими след това се намесват в протеиновите видове.
.jpg)
