Stadier glykogenolyse, glukose skjebne, regulering, sykdommer

4387
Sherman Hoover
Stadier glykogenolyse, glukose skjebne, regulering, sykdommer

De glykogenolyse Det er prosessen med lysis eller nedbrytning av glykogen. Det er en katabolisk (ødeleggelse) enzymatisk vei som involverer nedbrytning av glykogen og frigjøring av glukose-6-fosfat.

Glykogen er et stoff som brukes som lagring av glukose. Det finnes i cytoplasmaet i celler og er spesielt rikelig i lever- og muskelceller hos dyr..

Det er et molekyl som noen forfattere definerer som et "glukosetre", siden det har en forgrenet struktur. Det er en homopolymer sammensatt av gjentakende enheter av glukose rester, som er koblet sammen gjennom α-1,4 og α-1,6 bindinger..

Når glukose er nødvendig, kan den fås fra flere kilder: ved glykogenolyse, fra glukose som sirkulerer i blodet eller fra mekanismene for glukoseproduksjon gjennom ikke-glykosidiske stoffer. Sistnevnte mekanisme kalles glukoneogenese og forekommer hovedsakelig i lever og nyre..

Artikkelindeks

  • 1 Hvor kommer glukose fra og hvor går den??
  • 2 stadier av glykogenolyse
    • 2.1 Fase 1: frigjøring av glukose 1-fosfatrester
    • 2.2 Fase 2: fjerning av grenene
  • 3 Glukosemål
  • 4 Regulering
    • 4.1 - Regulering av glykogenolyse i leveren
    • 4.2 - Regulering av glykogenolyse i muskler
  • 5 Sykdommer knyttet til glykogenlagring
    • 5.1 Von Gierkes sykdom
    • 5.2 McArdle sykdom
    • 5.3 Hennes sykdom
  • 6 Referanser

Hvor kommer glukose fra og hvor går den??

- Blodsukker kommer fra fordøyelsessystemet og de nesten eksklusive leveringsprosessene i leveren.

- Når glykogenolyse oppstår i muskelen, kommer frigjort glukose inn i metabolske prosesser som er rettet mot produksjon av ATP (cellulær energi).

- I leveren går glukose fra glykogenolyse ut i blodet, samtidig som det gir en økning i blodsukker (blodsukkerkonsentrasjon).

Stadier av glykogenolyse

Skjema for et segment av et glykogenmolekyl som viser de to typene glykosidbindinger (alfa 1,4 og alfa 1,6) (Kilde: GKFXtalk 12:08, 5 september 2017 (UTC) / Offentlig domene, via Wikimedia Commons)

Glykogenolyse er en prosess som ikke kan betraktes som omvendt av glykogensyntese eller glykogenese, det er en annen vei.

Fase 1: frigjøring av glukose 1-fosfatrester

Nedbrytningen av glykogen begynner med virkningen av et spesifikt enzym kalt glykogenfosforylase, som er ansvarlig for å "bryte" α-1,4 bindinger av glykogen, og frigjøre glukose 1-fosfat. Spaltningsmekanismen er en fosforolyse.

Takket være dette enzymet deles de glykosidiske restene av de ytterste glykogenkjedene inntil det er omtrent fire glukoserester på hver side av hver gren..

I glykogen er glukosemolekyler bundet av α-1,4-bindinger, men ved forgreningssteder er bindingene av α-1,6-typen.

Fase 2: fjerne grenene

Når fire glukoserester forblir nær forgreningspunktene, overfører et enzym, α-1,4 → α-1,4 glukanoverføring, en trisakkaridenhet fra en gren til en annen, og utsetter forgreningspunkt 1 → 6.

Forgreningsenzymet, spesielt amyl 1 → 6 glukosidase, hydrolyserer α-1,6-bindingene. På denne måten oppstår fullstendig spaltning av glykogen ved den sekvensielle virkningen av disse tre enzymene (fosforylase, glukan-transferase og avgreningsenzym)..

Glukose 1-fosfat fra glykogen transformeres til glukose 6-fosfat gjennom en reversibel reaksjon katalysert av fosfoglukomutase. I denne reaksjonen "beveger" fosfatet av karbon 1 seg til karbon 6 ved effekten av dette enzymet, og det er slik glykogenolyse slutter..

Glukose destinasjon

I leveren er det et enzym kalt glukose 6-fosfatase som fjerner fosfatet fra karbon 6 av glukose og omdanner det til "fri" glukose, som transporteres gjennom celleveggene og passerer inn i blodet..

Muskelen kan ikke tilføre glukose til blodet, siden den ikke har dette enzymet og den fosforylerte glukosen er "fanget" inne i muskelcellene..

Glukose 6-fosfat i muskler går inn i glykolyse, en katabolisk prosess for produksjon av ATP (adenosintrifosfat), spesielt viktig under anaerob muskelsammentrekning.

Regulering

Glykogenmetabolisme reguleres ved å balansere aktiviteten til to enzymer; en som brukes til syntese, som er glykogen-synthetase, og en annen som brukes til spaltning, som er glykogen-fosforylase.

Balansen i aktiviteten til disse enzymene vil stimulere syntesen eller nedbrytningen av glykogen. Reguleringsmekanismene skjer gjennom substrater og gjennom et komplekst hormonelt system som involverer, i leveren, minst fire hormoner:

- adrenalinet

- noradrenalin

- glukagon og

- insulin

- Regulering av glykogenolyse i leveren

Leveren (Kilde: Den opprinnelige opplasteren var FloNight på engelsk Wikipedia. Senere versjoner ble lastet opp av Solarcaine på en.wikipedia. / Public domain, via Wikimedia Commons)

Hormoner kan handle gjennom en andre messenger, som kan være cAMP eller kalsiumioner..

CAMP aktiverer glykogenfosforylase og inaktiverer samtidig glykogensyntetase. Av denne grunn øker det katabolisme og reduserer eller hemmer glykogensyntese (anabolisme)..

Adrenalin og noradrenalin

Adrenalin og noradrenalin, som virker gjennom β-adrenerge reseptorer, og glukagon, som virker gjennom spesifikke reseptorer, øker cAMP-nivået i leverceller. Denne økningen i cAMP aktiverer glykogenfosforylase og glykogenkatabolisme begynner..

Epinefrin og noradrenalin stimulerer også glykogenolyse ved en mekanisme uavhengig av cAMP og gjennom α1-adrenerge reseptorer. Denne mekanismen stimulerer mobilisering av kalsium fra mitokondriene..

Insulin

Insulin øker aktiviteten til et enzym kalt fosfodiesterase, som er ansvarlig for å ødelegge cAMP. Som en konsekvens av effekten av insulin i leveren, reduseres cAMP-nivået, og reduserer dermed fosforylaseaktivitet og øker syntetaseaktivitet..

Balansen mellom denne hormonelle aktiviteten er det som bestemmer "retningen" for glykogenmetabolismen..

- Regulering av glykogenolyse i muskler

Muscle (Kilde: Stiller Beobachter fra Ansbach, Tyskland / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0) via Wikimedia Commons)

Glykogenolyse i muskler øker umiddelbart etter begynnelsen av muskelsammentrekning. Kalsium er mellomproduktet som synkroniserer fosforylaseaktivering med sammentrekning.

Kalsium aktiverer en fosforylase-kinase som i sin tur aktiverer muskelglykogen-fosforylase eller myofosforylase, dette enzymet er forskjellig fra det som finnes i leveren, men har samme funksjon.

Insulin øker glukose 6-fosfatnivåer i muskelceller ved å fremme innføring av glukose fra blodet. Ved å øke glukose 6-fosfat stimuleres defosforylering av glykogensyntetase og dens påfølgende aktivering.

Nettoresultatet er en økning i muskelglykogenese og en reduksjon eller inhibering av glykogenolyse..

Sykdommer relatert til glykogenlagring

Arvelig insuffisiens av noen spesifikke enzymer som er nødvendige for lever- og muskelmetabolismen til glykogen, er en av årsakene til glykogenlagringssykdommer..

Disse sykdommene er samlet kalt glykogenose. Avhengig av den enzymatiske svikten som er tilstede, er de oppført etter type I til VIII og blir tilsatt etter hvert som de blir oppdaget.

Noen glykogenose er dødelig veldig tidlig i livet, her er noen eksempler.

De enzymatiske svikt som er tilstede i glykogenose, genererer en økning eller overdreven akkumulering av glykogen, hovedsakelig i lever, muskler og / eller nyre. Imidlertid er det glykogenose som forårsaker denne effekten på erytrocytter eller lysosomer.

Von Gierke sykdom

Type I glykogenose kalles Von Gierke sykdom og er assosiert med mangel på glukose 6-fosfatase, noe som øker glykogenbelastningen i hepatocytter og nyre-rørformede celler. Pasienten har hypoglykemi, ketose, laktacidemi og hyperlipidemia.

McArdle sykdom

I type V glykogenose eller McArdles sykdom er det en mangel på muskelglykogenfosforylase, som oversettes til en svikt i muskelglykogenolyse. Derfor er det dårlig treningstoleranse, lavt laktatnivå i blodet etter trening og veldig høye glykogennivåer i muskelceller..

Hennes sykdom

Ved type VI glykogenose eller Hers sykdom er underskuddet av leverenzymet glykogen-fosforylase. I disse tilfellene er det en økning i leverglykogen med en tendens til hypoglykemi.

Referanser

  1. Blanco, A., & Blanco, G. (2017). Kapittel 14-Karbohydratmetabolisme. Medisinsk biokjemi; Blanco, A., Blanco, G., Eds, 283-323.
  2. Ha, C. E., & Bhagavan, N. V. (2011). Essentials of medical biochemistry: med kliniske tilfeller. Akademisk presse.
  3. Jones, K. M. (1990). Biokjemi: av J. David Rawn, Neil Patterson Publications, (1105 sider) ISBN 0 89278 405 9.
  4. Murray, R. K., Granner, D. K., Mayes, P. A., og Rodwell, V. W. (2014). Harpers illustrerte biokjemi. Mcgraw-hill.
  5. Paredes-Flores MA, Mohiuddin SS. Biokjemi, glykogenolyse. [Oppdatert 2020 24. februar]. I: StatPearls [Internett]. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2020 Jan-. Tilgjengelig fra: ncbi.nlm.nih.gov

Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.