Glikojen, esas olarak a-1,4 glikozidik bağların ve a-1,6 glikozidik bağlardan dolayı 1:10 oranında dallanmaların bulunduğu bir a-glukoz makromolekülüdür (yaklaşık 400 milyon daltonluk moleküler kütle).
Glikojen rezerv materyali oluşturur ve sürekli olarak bozulur ve yeniden oluşturulur; tüm vücut hücre kütlesinde yaklaşık 100 g glikojen vardır: çoğu karaciğerde hareketlidir ve bu nedenle diğer organlar için yedek olarak kullanılabilir (kaslardaki glikojen hareketli değildir).
Glikojenin parçalanmasını ve sentezini katalize eden enzimlerin tümü sitoplazmadadır, bu nedenle bir yolu diğeri aktifken etkisiz hale getiren bir düzenleme sistemine ihtiyaç vardır: mevcut glikoz varsa, ikincisi glikojene dönüştürülür (anabolizma) bir rezerv, bunun tersi, eğer glikoz için c "gerekiyorsa, o zaman glikojen bozulur (katabolizma).
Esas olarak glikojenin parçalanmasında rol oynayan enzim, glikojen fosforilaz; bu enzim, litik ajan olarak inorganik bir ortofosfat kullanarak bir glikozidik a-1,4 bağını parçalayabilir: yarılma fosforolitik yolla gerçekleşir ve glukoz 1-fosfat elde edilir.
Bir dallanma noktasından beş veya altı ünitede, glikojen fosforilaz enzimi artık hareket edemez, bu nedenle glikojenden ayrılır ve yerini bir deramifiye edici enzim alır. transferaz: bu enzimin katalitik bölgesinde c "bir" histidindir, bu üç sakkarit biriminin en yakın glikozidik zincire transferine izin verir (histidin, bir glikoz molekülünün ilk karbonuna saldırır). Az önce bahsedilen enzim, glikoziltransferaz; bu enzimin faaliyeti sonunda yan zincirde sadece bir glikoz birimi kalır ve birinci karbon ana zincirdeki bir glikozun altıncı karbonuna bağlanır. "enzim α-1,6 glikozidaz (bu enzim, deramifiye edici enzimin ikinci bölümünü oluşturur); glikojendeki dalların 1:10 oranında olduğu göz önüne alındığında, makromolekülün tamamen bozunmasından yaklaşık %90 glikoz 1-fosfat ve yaklaşık %10'unu elde ederiz. glikoz.
Yukarıda bahsedilen enzimlerin etkisi, glikojen molekülünden bir yan zincirin ortadan kaldırılmasına izin verir; bu enzimlerin aktivitesi, zincirin tamamen bozulması gerçekleşene kadar tekrar edilebilir.
Bir hepatosit düşünelim; glikoz (diyet yoluyla asimile edilir), hücreye girdiğinde glikoz 6-fosfata dönüştürülür ve böylece aktive olur. Glikoz 6-fosfat, eylemiyle fosfoglukomutaz, glikoz 1-fosfata dönüştürülür: ikincisi biyosentezin ani olmayan bir öncüsüdür; biyosentezde bir difosfata bağlı şeker ile temsil edilen aktifleştirilmiş bir şeker formu kullanılır: genellikle uridildifosfat (UDP). daha sonra UDP-glukoza dönüştürülür, bu metabolitin etkisi altında glikojen sentaz UDP-glukozu büyüyen glikojenin indirgeyici olmayan bir ucuna bağlayabilen: bir glukozidik ünitenin uzatılmış glikojeni ve UDP elde edilir UDP, nükleozid difosfokinaz enzimi tarafından dolaşıma geri dönen UTP'ye dönüştürülür.
Glikojenin bozunması aşağıdakilerin etkisiyle gerçekleşir. glikojen fosforilaz bir molekül glikozu serbest bırakır ve onu glikoz 1-fosfata dönüştürür. Daha sonra, fosfoglukomutaz, glikoz 1-fosfatı glikoz 6-fosfata dönüştürür.
Glikojen, her şeyden önce karaciğerde ve kaslarda sentezlenir: organizmada, kas kütlesi boyunca dağılmış 1-1.2 hektogram glikojen vardır.
Bir miyositin glikojeni sadece bu hücre için bir enerji rezervini temsil ederken, karaciğerde bulunan glikojen de diğer dokular için bir rezervdir, yani glikoz olarak diğer hücrelere gönderilebilir.
Glikojenin parçalanmasından kaslarda elde edilen glikoz 6-fosfat daha sonra enerji ihtiyacı olması durumunda glikolize gönderilir; karaciğerde, glukoz 6-fosfat, etkisi ile glukoza dönüştürülür. glukoz 6-fosfat fosfataz (hepatositlerin karakteristik enzimi) ve kan dolaşımına taşınır.
Glikojen sentaz ve glikojen fosforilazın her ikisi de glikojenin indirgemeyen birimleri üzerinde çalışır, bu nedenle bir yolun aktivasyonunu ve diğerinin bloke edilmesini (veya tam tersi) komuta eden bir hormonal sinyal olmalıdır.
Laboratuvarda glikojen fosforilazdan yararlanarak ve çok yüksek konsantrasyonda glikoz 1-fosfat kullanarak glikojen zincirini uzatmak mümkündü.
Hücrelerde, glikojen fosforilaz sadece bozunma reaksiyonunu katalize eder çünkü metabolitlerin konsantrasyonları aşağıdaki reaksiyonun dengesini sağa kaydıracak şekildedir (yani glikojenin bozunmasına doğru):
Glikojen fosforilazın etki mekanizmasını görelim: asetal oksijen (glikoz birimleri arasında bir köprü görevi görür) fosforil hidrojenine bağlanır: bir karbokasyon tarafından verilen bir reaksiyon ara ürünü oluşur (tüm olan glikoz üzerinde " Fosforilin (Pi) çok hızlı bağlandığı ekstremiteler).
Glikojen fosforilaz, piridoksal fosfat olan bir kofaktör gerektirir (bu molekül ayrıca transaminazlar için bir kofaktördür): Kısmen protonlanmış bir fosforile sahiptir (piridoksal fosfat, kendisine bağlı protonların varlığını haklı kılan bir hidrofobik ortamla çevrilidir). Fosforil (Pi) bir protonu glikojene aktarabilir çünkü bu fosforil daha sonra piridoksal fosfatın kısmen protonlanmış fosforilinden protonu yeniden alır. Fizyolojik pH'da fosforilin protonunu kaybetmesi ve tamamen protonsuz kalması olasılığı çok düşüktür.
Şimdi fosfoglukomutazın nasıl çalıştığını görelim. Bu enzim, katalitik bölgede fosforile edilmiş bir serin kalıntısı sunar; serin, fosforili glikoz 1-fosfata verir (altıncı pozisyonda): kısa bir süre için glikoz 1,6-bifosfat oluşturulur, ardından birinci pozisyonda fosforil alınarak serin yeniden fosforile edilir. Fosfogluko mutaz her iki yönde de çalışabilir, yani glikoz 1-fosfatı glikoz 6-fosfata dönüştürmek veya tam tersi; glikoz 6-fosfat üretilirse, doğrudan kaslarda glikolize gönderilebilir veya karaciğerde glikoza dönüştürülebilir.
enzim uridil fosfogluko transferaz (veya UDP glukoz pirofosforilaz) fosforil a'ya bağlanarak glukoz 1-fosfat transfer reaksiyonunu UTP'ye katalize eder.
Az önce tarif edilen enzim bir pirofosforilazdır: bu isim, az önce tarif edilene zıt reaksiyonun bir pirofosforilasyon olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır.
Açıklandığı gibi elde edilen UDP glikozu, bir monosakkarit birimi ile glikojen zincirini uzatabilir.
Pirofosfat olan bir ürünü ortadan kaldırarak reaksiyonun UDP glikoz oluşumuna doğru gelişmesini sağlamak mümkündür; enzim pirofosfataz pirofosfatı iki molekül ortofosfata dönüştürür (bir anhidridin hidrolizi) ve bunu yaparken, UDP glikoz oluşum sürecini termodinamik olarak tercih edecek şekilde pirofosfat konsantrasyonunu çok düşük tutar.
Belirtildiği gibi, UDP glikoz, glikojen sentazın etkisi sayesinde glikojen zincirini uzatabilir.
Dallanmalar (1:10 oranında), bir glikojen zinciri 20-25 üniteden oluştuğunda, bir dizi enzimi transfer edebilen bir dallanma enziminin (katalitik bölgesinde bir "histidin bulunan) araya girmesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır. 7-8 glikosidik birim 5-6 birimin aşağısında: böylece yeni bir dallanma oluşturulur.
Sinir kaynaklı nedenlerle veya fiziksel efor nedeniyle enerjiye ihtiyaç duyulduğunda, adrenal bezlerden adrenalin salgılanır.
Adrenalinin (ve noradrenalinin) hedef hücreleri karaciğer, kaslar ve yağ dokusudur (ikincisinde trigliseritlerin yıkımı ve yağ asitlerinin dolaşımı vardır: sonuç olarak, mitokondri 6-fosfatta glikoz üretilir. glikolize gönderilirken, adipositlerde glukoz 6-fosfat, glukoz 6-fosfat fosfataz enziminin etkisiyle glukoza dönüştürülür ve dokulara ihraç edilir).
Bakalım, şimdi adrenalinin etki biçimleri. Adrenalin, hücre zarı (miyosit ve hepatositlerin) üzerine yerleştirilmiş bir reseptöre bağlanır ve bu, sinyalin dışarıdan hücrenin içine çevrilmesini belirler.Glikojenin sentezini ve parçalanmasını düzenleyen sistemler üzerinde aynı anda etki eden protein kinaz aktive edilir:
Glikojen sentaz iki şekilde bulunur: fosforile edilmiş (aktif) bir form ve fosforile edilmiş (aktif olmayan) bir form; protein kinaz, glikojen sentazı fosforile eder ve etkisini bloke eder.
Glikojen fosforilaz iki formda bulunabilir: fosforile edilmiş bir serinin mevcut olduğu aktif bir form ve serinin fosforile edilmiş bir inaktif form. Glikojen fosforilaz enzim tarafından aktive edilebilir glikojen fosforilaz kinaz. Glikojen fosforilaz kinaz, fosforile edilmişse aktiftir ve fosforile edilmişse aktif değildir; protein kinaz substrat olarak glikojen fosforilaz kinaza sahiptir, yani glikojen fosforilazı aktive eden ikincisini fosforile edebilir (ve dolayısıyla aktive edebilir).
Adrenalin sinyali bittiğinde hücre üzerindeki etkisi de sona ermelidir: fosfataz enzimleri daha sonra protein türlerine müdahale eder.
