Glikogenolizė

Glikogenolizė tarnauja organizmui, kad aprūpintų gliukozės-1-fosfatu ir gliukoze iš angliavandenių atsargų. Ypač daug glikogeno yra kaupiama kepenyse ir griaučių raumenyse. Be kita ko, cukraus kiekį kraujyje taip pat įtakoja glikogeno apykaita kepenyse.

Kas yra glikogenolizė?

Glikogeno yra visose ląstelėse, todėl jis yra tiesiogiai tiekiamas energijai tiekti. Tačiau jis laikomas kepenyse ir griaučių raumenyse tam, kad būtų užtikrintas energijos tiekimas tam tikru pereinamuoju laikotarpiu net tada, kai nėra maisto.

Glikogenolizei būdingas glikogeno suskaidymas į gliukozės-1-fosfatą ir gliukozę. Tai pagamina apie 90 procentų gliukozės-1-fosfato ir dešimt procentų gliukozės. Glikogenas yra laikanti gliukozės forma, panaši į tai, koks krakmolas yra augaluose.

Jis pasirodo kaip šakota molekulė, kurios grandinėse alfa-1-4 O-glikozidiniai gliukozės vienetai yra sujungti vienas su kitu. Šakojimosi taške yra alfa-1-4 O-glikozidinis ryšys, taip pat alfa-1-6 O-glikozidinis ryšys.

Glikogenas nėra visiškai suskaidytas. Pagrindinė molekulė visada egzistuoja. Nauji gliukozės molekulės prie to yra glikozidiškai surišti arba suskaidomi. Efektyvus energijos kaupimas yra įmanomas tik kaip į medį panašios šakotosios molekulės pavidalu.

Glikogeno yra visose ląstelėse, todėl jis yra tiesiogiai tiekiamas energijai tiekti. Tačiau jis laikomas kepenyse ir griaučių raumenyse tam, kad būtų užtikrintas energijos tiekimas tam tikru pereinamuoju laikotarpiu net tada, kai nėra maisto. Jei reikia, jis daugiausia suskaidomas į viduląstelinę gliukozės-1-fosfato formą. Norint reguliuoti cukraus kiekį kraujyje, per fermentines reakcijas kepenyse vis daugiau susidaro laisvoji gliukozė.

Funkcija ir užduotis

Glikogenolizė suteikia organizmui energijos laisvosios gliukozės ir fosforilintos gliukozės pavidalu. Šiuo tikslu suskaidomas angliavandenių kaupimo formos glikogenas. Kadangi visose kūno ląstelėse yra glikogeno, glikogenolizė vyksta visur.

Glikogenas taip pat saugomas skeleto raumenyse ir kepenyse. Tokiu būdu didelius skeleto raumenų energijos poreikius galima patenkinti greitai, net kai nėra maisto. Kepenys taip pat užtikrina, kad būtų pakankamai gliukozės cukraus kiekiui kraujyje reguliuoti. Kepenyse yra papildomo fermento, gliukozės-6-fosfatazės, paverčiančio gliukozės-1-fosfatą į gliukozės-6-fosfatą. Gliukozės-6-fosfatas tada gali būti pridedamas prie glikolizės, ty susidarant gliukozei.

Pirmieji glikogenolizės žingsniai iš esmės yra tie patys skeleto raumenyse ir kepenyse. Į medį panašios šakotosios molekulės glikogeno grandinėse esančios alfa-1-4 O-glikozidinės gliukozės molekulės yra padalijamos fermento glikogeno fosforilazės. Suskaidyta gliukozės molekulė yra sujungta su fosfato liekana. Rezultatas yra gliukozės-1-fosfatas, kuris gali būti nedelsiant panaudotas energijai generuoti arba paversti ją kitomis biomolekulėmis.

Šis skilimo procesas vyksta tik iki ketvirtojo grandinės gliukozės vieneto prieš išsišakojimo tašką. Likęs gliukozės vienetų padalijimas yra naudojamas vadinamasis deranchravimo fermentas (4-alfa-gliukanotransferazė). Šis fermentas daro du dalykus. Viena vertus, tai katalizuoja trijų iš keturių gliukozės vienetų atsiskyrimą prieš išsišakojimo tašką ir jų perkėlimą į laisvą, nesumažinantį glikogeno galą. Kita vertus, tai katalizuoja alfa-1-6 išsišakojimo taško hidrolizę, sukuriančią laisvą gliukozę.

Dėl grandinių ir išsišakojimo taškų santykio glikogene šis procesas sukuria tik dešimt procentų laisvosios gliukozės. Tačiau kepenyse susidaro dar didesnis laisvosios gliukozės kiekis. Kaip jau minėta, kepenys turi papildomą fermentą (gliukozės-6-fosfatazę), kuris katalizuoja gliukozės-1-fosfato molekulės izomerizaciją į gliukozės-6-fosfatą.

Gliukozės-6-fosfatas lengvai paverčiamas laisva gliukoze. Tokiu būdu kepenys užtikrina, kad cukraus kiekis kraujyje išliktų pastovus, kai nėra maisto. Jei cukraus kiekis kraujyje sumažėja dėl fizinio streso ar maisto susilaikymo, padidėja hormonų gliukagono ir adrenalino kiekis. Abu hormonai skatina glikogenolizę ir taip užtikrina subalansuotą cukraus kiekį kraujyje.

Gliukagonas yra hormono insulino antagonistas, kuris padidėja, kai cukraus kiekis kraujyje yra aukštas. Insulinas slopina glikogenolizę.

Ligos ir negalavimai

Jei glikogenolizė tampa sunkesnė, tai gali būti patologinio proceso simptomas. Gliukagono hormonas stimuliuoja glikogenolizę tiesiogiai, aktyvuodamas su G baltymu sujungtą receptorių (GPCR). Dėl prasidėjusios reakcijos kaskados kataliziškai suaktyvinamas glikogeno fosforilazė (PYG). Glikogeno fosforilazė savo ruožtu katalizuoja gliukozės-1-fosfato susidarymą skaidydamas gliukozės vienetus iš glikogeno.

Padidėjus hormono gliukagono koncentracijai, padidėja gliukogeno skilimas. Esmė ta, kad susidaro didesni gliukozės kiekiai, dėl ko padidėja cukraus kiekis kraujyje. Ryškiai padidėjusios gliukagono koncentracijos atsiranda vadinamajame gliukagonome. Gliukagonoma yra neuroendokrininis kasos navikas, nuolat gaminantis didžiulį kiekį gliukagono. Gliukagono kiekį kraujo plazmoje galima padidinti iki 1000 kartų daugiau nei norma.

Ligos simptomai yra cukrinis diabetas dėl padidėjusios glikogenolizės, ypač destruktyvios veido, rankų ir kojų egzemos ir anemijos. Navikas paprastai yra piktybinis. Gydymas susideda iš chirurginio pašalinimo. Jei yra metastazių ar neveiklumas, atliekama chemoterapija.

Padidėjus adrenalino susidarymui, skaidoma ir daugiau gliukogeno. Adrenalinas, be kita ko, gaminamas feochromocitomoje didelėmis koncentracijomis, nespėjant sureguliuoti hormonų lygio. Feochromocitoma yra hormoniškai aktyvūs antinksčių žievės navikai, kurių paprastai neįmanoma nustatyti. Tačiau daugeliu atvejų tai yra gerybiniai navikai, kurie vis dėlto taip pat gali tapti piktybiniais.

Be padidėjusio kraujospūdžio ir širdies aritmijos, dėl padidėjusios glikogenolizės labai padidėja cukraus kiekis kraujyje. Nespecifiniai simptomai yra galvos skausmas, prakaitavimas, blyškumas, neramumas, nuovargis ir leukocitozė. Terapiją daugiausia sudaro chirurginis naviko pašalinimas.