Glikogenoliza

The Glikogenoliza služi organizmu za zagotavljanje glukoze-1-fosfata in glukoze iz shranjevanja ogljikovih hidratov iz glikogena. Veliko glikogena je shranjeno predvsem v jetrih in skeletnih mišicah. Med drugim na raven krvnega sladkorja vpliva tudi presnova glikogena v jetrih.

Kaj je glikogenoliza?

Za glikogenolizo je značilen razpad glikogena na glukoza-1-fosfat in glukozo. Tako nastane približno 90 odstotkov glukoze-1-fosfata in deset odstotkov glukoze. Glikogen je shranjevalna oblika glukoze, podobna škrobu v rastlinah.

Zdi se kot razvejena molekula, v katerih verigah so glukozne enote alfa-1-4 O-glikozidno povezane med seboj. Na mestu razvejevanja obstaja alfa-1-4 O-glikozidna vez kot tudi alfa-1-6 O-glikozidna vez.

Glikogen ni popolnoma razgraden. Osnovna molekula vedno obstaja. Nove molekule glukoze so na to glikozidno vezane ali se odcepijo. Učinkovito shranjevanje energije je mogoče le v obliki te drevesne razvejane molekule.

Glikogen je prisoten v vseh celicah in je zato neposredno na voljo za oskrbo z energijo. Vendar se skladišči v jetrih in v skeletnih mišicah, da bi zagotovili oskrbo z energijo za določeno prehodno obdobje, tudi če hrane ni. Po potrebi se razgradi predvsem v medcelični obliki glukoza-1-fosfat. Za uravnavanje ravni krvnega sladkorja se v jetrih skozi encimske reakcije vse bolj tvori prosta glukoza.

Funkcija in naloga

Glikogenoliza organizmu zagotavlja energijo v obliki proste glukoze in fosforilizirane oblike glukoze. V ta namen se razgradi hranilnik ogljikovih hidratov v obliki glikogena. Ker je glikogen v vseh celicah telesa, glikogenoliza poteka povsod.

Glikogen je shranjen tudi v skeletnih mišicah in jetrih. Na ta način je mogoče hitro izpolniti visoke energijske potrebe skeletnih mišic, tudi če hrane ni. Jetra prav tako zagotavljajo na voljo dovolj glukoze za uravnavanje ravni krvnega sladkorja. V jetrih je na voljo dodatni encim glukoza-6-fosfataza, ki pretvori glukozo-1-fosfat v glukozo-6-fosfat. Nato lahko glikoliza-6-fosfat dodamo glikolizi, to je tvorbi glukoze.

Prvi koraki glikogenolize so v osnovi enaki v skeletnih mišicah in jetrih. Molekule glukoze, vezane na alfa-1-4 v verigah drevesno razvejane molekule glikogen, se ločijo z encimom glikogen fosforilaza. Odcepljena molekula glukoze je povezana s fosfatnim ostankom. Rezultat je glukoza-1-fosfat, ki ga lahko takoj uporabimo za pridobivanje energije ali za pretvorbo v druge biomolekule.

Ta postopek cepitve poteka le do četrte enote glukoze v verigi pred razvejanjem. Za delitev preostalih enot glukoze se uporablja tako imenovani encim razgradnje (4-alfa-glucanotransferaza). Ta encim naredi dve stvari. Po eni strani katalizira ločitev treh od štirih glukoznih enot pred razvejanjem in prenos na prosti, ne reducirajoči konec glikogena. Po drugi strani katalizira hidrolizo alfa-1-6 razvejalne točke, kar ustvarja prosto glukozo.

Zaradi razmerja verig in razvejanih točk v glikogenu ta proces le kdaj ustvari deset odstotkov proste glukoze. Vendar pa se v jetrih tvorijo še večje količine proste glukoze. Kot smo že omenili, ima jetra dodaten encim (glukoza-6-fosfataza), ki katalizira izomerizacijo molekule glukoza-1-fosfata v glukozo-6-fosfat.

Glukoza-6-fosfat se zlahka pretvori v prosto glukozo. Na ta način jetra poskrbijo, da raven krvnega sladkorja ostane konstantna, kadar ni hrane. Če raven sladkorja v krvi pade zaradi fizičnega stresa ali odpovedi hrani, se hormona glukagon in adrenalin povečata. Oba hormona spodbujata glikogenolizo in tako zagotavljata uravnoteženo raven sladkorja v krvi.

Glukagon je antagonist hormona inzulina, ki se poveča, ko je raven krvnega sladkorja visoka. Inzulin zavira glikogenolizo.

Bolezni in bolezni

Če glikogenoliza postane hujša, je lahko simptom patološkega procesa. Hormon glukagon neposredno spodbuja glikogenolizo z aktiviranjem receptorja, vezanega na protein (GPCR). Kot rezultat reakcijske kaskade, ki se začne, se katalitično aktivira glikogen fosforilaza (PYG). Glikogen fosforilaza posledično katalizira nastanek glukoze-1-fosfata iz cepitve glukoznih enot iz glikogena.

S povečano koncentracijo hormona glukagona pride do povečanega razpada glukogena. Izhodišče je, da nastajajo večje količine glukoze, kar vodi do zvišanja ravni sladkorja v krvi. Močno povečane koncentracije glukagona se pojavljajo v tako imenovanem glukagonomu. Glukagonoma je nevroendokrini tumor trebušne slinavke, ki nenehno proizvaja ogromne količine glukagona. Raven glukagona v plazmi se lahko poveča do 1000-krat več od norme.

Simptomi bolezni so diabetes mellitus zaradi povečane glikogenolize, izjemno uničevalnega ekcema na obrazu, rokah in nogah ter slabokrvnosti. Tumor je običajno maligni. Zdravljenje je sestavljeno iz njegove kirurške odstranitve. Če obstajajo metastaze ali neoperabilnost, se izvaja kemoterapija.

S povečano tvorbo adrenalina se razgradi tudi več glukogena. Adrenalin med drugim nastaja v visokih koncentracijah v feokromocitomu, ne da bi bilo mogoče regulirati raven hormona. Feokromocitom je hormonsko aktivni tumorji nadledvične medule, vzrokov teh tumorjev običajno ni mogoče določiti. V večini primerov gre za benigne tumorje, ki pa lahko postanejo tudi maligni.

Poleg visokega krvnega tlaka in srčne aritmije se raven krvnega sladkorja močno poveča zaradi povečane glikogenolize. Nespecifični simptomi so glavobol, znojenje, bledica, nemir, utrujenost in levkocitoza. Terapija je sestavljena predvsem iz kirurške odstranitve tumorja.