Glikogen je makromolekula (molekulska masa od oko 400 milijuna daltona) α-glukoze u kojoj uglavnom postoje α-1,4 glikozidne veze i grananja u omjeru 1:10, zbog α-1,6 glikozidnih veza.
Glikogen čini rezervni materijal i stalno se razgrađuje i rekonstituira; u cijeloj tjelesnoj masi stanica ima oko 100 g glikogena: većina se nalazi u jetri gdje je pokretna i može se, stoga, koristiti kao rezerva za druge organe (glikogen u mišićima nije pokretan).
Svi enzimi koji kataliziraju razgradnju i sintezu glikogena nalaze se u citoplazmi, stoga je potreban regulacijski sustav koji čini jedan put neaktivnim kada je drugi aktivan: ako je glukoza dostupna, potonja se pretvara u glikogen (anabolizam), što je rezerva, obratno, ako je za glukozu potreban c ", tada se glikogen razgrađuje (katabolizam).
Enzim koji je uglavnom uključen u razgradnju glikogena je glikogen fosforilaza; ovaj enzim može cijepati glikozidnu α-1,4 vezu koristeći anorganski ortofosfat kao litičko sredstvo: cijepanje se događa fosforolitičkim putem i dobiva se glukoza-1-fosfat.
Na pet ili šest jedinica od mjesta grananja, enzim glikogen fosforilaza više ne može djelovati pa se odvaja od glikogena i zamjenjuje ga enzim za deramifikaciju koji je transferaza: na katalitičkom mjestu ovog enzima c "je" histidin koji omogućuje prijenos tri saharidne jedinice u najbliži glikozidni lanac (histidin napada prvi ugljik molekule glukoze). Upravo spomenuti enzim je glikoziltransferaza; na kraju djelovanja ovog enzima, samo jedna jedinica glukoze ostaje na bočnom lancu s prvim ugljikom vezanim za šesti ugljik glukoze u glavnom lancu. Posljednja jedinica glukoze u bočnom lancu oslobađa se djelovanjem "enzim α-1,6 glikozidaza (ovaj enzim čini drugi dio enzima za deramifikaciju); s obzirom da su grane u glikogenu u omjeru 1:10, iz potpune razgradnje makromolekule dobivamo oko 90% glukoze 1-fosfata i oko 10% glukoza.
Djelovanje gore navedenih enzima omogućuje uklanjanje bočnog lanca iz molekule glikogena; aktivnost ovih enzima može se ponavljati sve dok ne dođe do potpune razgradnje lanca.
Razmotrimo hepatocit; glukoza (asimilirana putem prehrane), kada uđe u stanicu, pretvara se u glukozu 6-fosfat i tako se aktivira. Glukoza 6-fosfat, djelovanjem fosfoglukomutaza, se pretvara u glukozu 1-fosfat: potonji je neposredni prekursor biosinteze; u biosintezi se koristi aktivirani oblik šećera koji je predstavljen šećerom vezanim za difosfat: obično uridildifosfat (UDP). Glukoza 1-fosfat je zatim se pretvara u UDP-glukozu, ovaj metabolit pod djelovanjem glikogen sintaza koji je sposoban vezati UDP-glukozu s nereducirajućim krajem rastućeg glikogena: dobiva se produženi glikogen glukozidne jedinice i UDP.UDP se nukleozidnom difosfokinazom enzima pretvara u UTP koji se vraća u cirkulaciju.
Do razgradnje glikogena dolazi djelovanjem glikogen fosforilaza koji oslobađa molekulu glukoze i pretvara je u glukozu 1-fosfat. Nakon toga, fosfoglukomutaza pretvara glukozu 1-fosfat u glukozu 6-fosfat.
Glikogen se sintetizira, prije svega, u jetri i mišićima: u organizmu postoji 1-1,2 hektograma glikogena raspoređenih po mišićnoj masi.
Glikogen miocita predstavlja rezervu energije samo za ovu stanicu, dok je glikogen koji se nalazi u jetri također rezerva za druga tkiva, odnosno može se, kao glukoza, poslati u druge stanice.
Glukoza-6-fosfat dobiven u mišićima razgradnjom glikogena zatim se šalje, u slučaju potrebe za energijom, na glikolizu; u jetri se glukoza 6-fosfat pretvara u glukozu djelovanjem glukoza 6-fosfat fosfataza (karakterističan enzim hepatocita) i prenosi se u krvotok.
Glikogen sintaza i glikogen fosforilaza djeluju na nereducirajuće jedinice glikogena pa mora postojati hormonski signal koji zapovijeda aktiviranje jednog puta i blokiranje drugog (ili obrnuto).
U laboratoriju je bilo moguće produžiti glikogenski lanac iskorištavanjem glikogen fosforilaze i korištenjem glukoza 1-fosfata u vrlo visokoj koncentraciji.
U stanicama glikogen fosforilaza samo katalizira reakciju razgradnje jer su koncentracije metabolita takve da pomiču ravnotežu sljedeće reakcije udesno (tj. Prema razgradnji glikogena):
Pogledajmo mehanizam djelovanja glikogen fosforilaze: acetalni kisik (koji djeluje kao most između jedinica glukoze) veže se na vodikov fosforil: reakcijski međuprodukt nastaje karbokacijom (na glukozi koja je sve " ekstremiteti) za koje se fosforil (Pi) veže vrlo brzo.
Glikogen fosforilaza zahtijeva kofaktor koji je piridoksal fosfat (ova molekula je također kofaktor za transaminaze): ima djelomično protonirani fosforil (piridoksal fosfat okružen je hidrofobnim okruženjem što opravdava prisutnost protona vezanih za njega). Fosforil (Pi) može prenijeti proton u glikogen jer taj fosforil tada ponovno preuzima proton iz djelomično protoniranog fosforila piridoksal fosfata. Vjerojatnost da pri fiziološkom pH fosforil izgubi svoj proton i ostane potpuno deprotoniran vrlo je mala.
Pogledajmo sada kako djeluje fosfoglukomutaza. Ovaj enzim predstavlja, na katalitičkom mjestu, ostatak fosforiliranog serina; serin daje fosforil u glukozu 1-fosfat (na položaju šest): glukoza 1,6-bisfosfat nastaje kratko vrijeme, zatim se serfosforfosforilira uzimajući fosforil u poziciju jedan. Fosfogluko mutaza može djelovati u oba smjera, tj. Pretvarati glukozu 1-fosfat u glukozu 6-fosfat ili obrnuto; ako se proizvede glukoza-6-fosfat, može se poslati izravno na glikolizu, u mišićima, ili se pretvoriti u glukozu u jetri.
Enzim uridil fosfogluko transferaza (ili UDP glukoza pirofosforilaza) katalizira reakciju prijenosa glukoze 1-fosfata na UTP vezanjem na fosforil a.
Enzim koji je upravo opisan je pirofosforilaza: ovaj naziv je posljedica činjenice da je suprotna reakcija na onu koja je upravo opisana pirofosforilacija.
UDP glukoza, dobivena na opisani način, može produžiti glikogenski lanac, monosaharidnom jedinicom.
Moguće je da se reakcija razvije prema stvaranju UDP glukoze uklanjanjem proizvoda koji je pirofosfat; enzim pirofosfataza pretvara pirofosfat u dvije molekule ortofosfata (hidroliza anhidrida) i pritom održava koncentraciju pirofosfata na tako niskoj razini da čini proces stvaranja UDP glukoze termodinamički povoljnim.
Kao što je spomenuto, UDP glukoza, zahvaljujući djelovanju glikogen sintaze, može produljiti glikogenski lanac.
Razgranati (u omjeru 1:10) posljedica su činjenice da, kada se glikogenski lanac sastoji od 20-25 jedinica, intervenira razgranati enzim (koji ima "histidin na svom katalitičkom mjestu), sposoban prenijeti niz 7 -8 glikozidnih jedinica dalje nizvodno od 5-6 jedinica: tako nastaje novo grananje.
Zbog živčanog podrijetla ili ako je potrebna energija zbog fizičkog napora, adrenalin se luči iz nadbubrežnih žlijezda.
Ciljne stanice adrenalina (i noradrenalina) su stanice jetre, mišića i masnog tkiva (u potonjem dolazi do razgradnje triglicerida i cirkulacije masnih kiselina: posljedično, glukoza se proizvodi u mitohondrijskim 6 -fosfatu, šalje na glikolizu, dok se u adipocitima glukoza 6-fosfat pretvara u glukozu djelovanjem enzima glukoza 6-fosfat fosfataza i izvozi u tkiva).
Da vidimo, sada modaliteti djelovanja adrenalina. Adrenalin se veže na receptor koji se nalazi na staničnoj membrani (miocita i hepatocita) i to određuje prevođenje signala izvana prema unutar stanice. Aktivira se proteinska kinaza koja istodobno djeluje na sustave koji reguliraju sintezu i razgradnju glikogena:
Glikogen sintaza postoji u dva oblika: defosforilirani (aktivni) oblik i fosforilirani (neaktivan) oblik; protein kinaza fosforilira glikogen sintazu i blokira njezino djelovanje.
Glikogen fosforilaza može postojati u dva oblika: aktivni oblik u kojem je prisutan fosforilirani serin i neaktivan oblik u kojem je serin defosforiliran. Enzim može aktivirati glikogen fosforilazu glikogen fosforilaza kinaza. Glikogen fosforilaza kinaza je aktivna ako je fosforilirana i neaktivna ako je defosforilirana; protein kinaza ima kao supstrat glikogen fosforilaza kinazu, odnosno sposobna je fosforilirati (i, prema tome, aktivirati) potonju koja, pak, aktivira glikogen fosforilazu.
Nakon što signal adrenalina završi, učinak koji ima na stanicu također mora prestati: enzimi fosfataze tada interveniraju na vrstu proteina.
