Glikogenas yra α-gliukozės makromolekulė (molekulinė masė apie 400 milijonų daltonų), kurioje daugiausia yra α-1,4 glikozidinių jungčių ir pasekmių santykiu 1:10 dėl α-1,6 glikozidinių jungčių.
Glikogenas yra atsarginė medžiaga ir yra nuolat skaidomas bei atkuriamas; Visoje kūno ląstelių masėje yra apie 100 g glikogeno: didžioji jo dalis yra kepenyse, kur ji yra mobili ir todėl gali būti naudojama kaip rezervas kitiems organams (glikogenas raumenyse nėra judrus).
Fermentai, katalizuojantys glikogeno skilimą ir sintezę, yra citoplazmoje, todėl reikalinga reguliavimo sistema, dėl kurios vienas kelias yra neaktyvus, kai kitas yra aktyvus: jei yra gliukozės, pastarasis virsta glikogenu (anabolizmu). rezervas, atvirkščiai, jei gliukozei reikalingas c ", tada glikogenas suskaidomas (katabolizmas).
Fermentas, daugiausia susijęs su glikogeno skaidymu, yra glikogeno fosforilazė; šis fermentas sugeba suskaidyti glikozidinį α-1,4 ryšį, kaip lizinį agentą panaudodamas neorganinį ortofosfatą: skilimas vyksta fosforolitiniu būdu ir gaunamas gliukozės 1-fosfatas.
Penki ar šeši vienetai nuo išsišakojimo, glikogeno fosforilazės fermentas nebegali veikti, todėl jis atsiskiria nuo glikogeno ir yra pakeičiamas deramifikuojančiu fermentu, kuris yra transferazė: šio fermento katalizinėje vietoje c "yra" histidinas, leidžiantis perkelti tris sacharido vienetus į artimiausią glikozidinę grandinę (histidinas atakuoja pirmąją gliukozės molekulės anglį). Ką tik paminėtas fermentas yra glikoziltransferazė; pasibaigus šio fermento veikimui, šoninėje grandinėje lieka tik vienas gliukozės vienetas, o pirmoji anglis yra susieta su šešta pagrindinės grandinės gliukozės anglimi.Paskutinis gliukozės vienetas šoninėje grandinėje išsiskiria veikiant fermentui α-1,6 glikozidazė (šis fermentas sudaro antrąją deramifikuojančio fermento dalį); atsižvelgiant į tai, kad glikogeno šakos yra santykiu 1:10, visiškai suskaidžius makromolekulę gauname apie 90% gliukozės 1-fosfato ir apie 10% gliukozės.
Pirmiau minėtų fermentų veikimas leidžia pašalinti glikogeno molekulės šoninę grandinę; šių fermentų aktyvumą galima pakartoti, kol visiškai suskaidoma grandinė.
Apsvarstykime hepatocitus; gliukozė (pasisavinama per dietą), kai ji patenka į ląstelę, virsta gliukozės 6-fosfatu ir taip yra aktyvuojama. Gliukozės 6-fosfatas, veikiant fosfoglukutazė, yra paverčiamas gliukozės 1-fosfatu: pastarasis nėra tiesioginis biosintezės pirmtakas; biosintezėje naudojama aktyvuota cukraus forma, kurią žymi cukrus, susietas su difosfatu: paprastai uridildifosfatas (UDP). Gliukozės 1-fosfatas yra po to paverčiamas UDP-gliukoze, šis metabolitas veikiamas glikogeno sintazė kuris sugeba surišti UDP-gliukozę prie nesumažėjančio augančio glikogeno galo: gaunamas pailgas gliukozidinio vieneto glikogenas ir UDP.
Glikogeno skaidymas vyksta veikiant glikogeno fosforilazė kuris išskiria gliukozės molekulę ir paverčia ją gliukozės 1-fosfatu. Vėliau fosfoglukomutazė paverčia gliukozės 1-fosfatą į gliukozės 6-fosfatą.
Glikogenas visų pirma sintezuojamas kepenyse ir raumenyse: organizme yra 1–1,2 hektogramo glikogeno, paskirstyto visoje raumenų masėje.
Miocito glikogenas yra energijos rezervas tik šiai ląstelei, o kepenyse esantis glikogenas taip pat yra kitų audinių rezervas, tai yra, jis gali būti išsiųstas kaip gliukozė į kitas ląsteles.
Gliukozės 6-fosfatas, gautas raumenyse dėl glikogeno skilimo, tada, esant energijos poreikiui, siunčiamas į glikolizę; kepenyse gliukozės 6-fosfatas paverčiamas gliukoze gliukozės 6-fosfato fosfatazė (būdingas hepatocitų fermentas) ir patenka į kraują.
Glikogeno sintazė ir glikogeno fosforilazė veikia ne redukuojančius glikogeno vienetus, todėl turi būti hormoninis signalas, liepiantis aktyvuoti vieną kelią ir blokuoti kitą (arba atvirkščiai).
Laboratorijoje buvo galima pailginti glikogeno grandinę, panaudojant glikogeno fosforilazę ir naudojant labai didelę gliukozės 1-fosfatą.
Ląstelėse glikogeno fosforilazė katalizuoja tik skilimo reakciją, nes metabolitų koncentracija gali pakreipti šios reakcijos pusiausvyrą į dešinę (ty glikogeno skilimo link):
Pažiūrėkime glikogeno fosforilazės veikimo mechanizmą: acetalinis deguonis (kuris veikia kaip tiltas tarp gliukozės vienetų) jungiasi su fosforilo vandeniliu: susidaro reakcijos tarpinė medžiaga, kurią suteikia karbokacija (ant visos gliukozės "). galūnės), prie kurių fosforilas (Pi) jungiasi labai greitai.
Glikogeno fosforilazei reikalingas kofaktorius, kuris yra piridoksalinis fosfatas (ši molekulė taip pat yra transaminazių kofaktorius): jis turi iš dalies protonuotą fosforilą (piridoksalinis fosfatas yra apsuptas hidrofobinės aplinkos, kuri pateisina prie jo prijungtų protonų buvimą). Fosforas (Pi) sugeba pernešti protoną į glikogeną, nes šis fosforilas vėl gauna protoną iš iš dalies protonuoto piridoksalinio fosfato fosforilo. Tikimybė, kad esant fiziologiniam pH, fosforilas praranda savo protoną ir lieka visiškai deprotonuotas, yra labai maža.
Dabar pažiūrėkime, kaip veikia fosfoglukomutazė. Šis fermentas katalizinėje vietoje turi fosforilinto serino liekaną; serinas gamina fosforilą į gliukozės 1-fosfatą (šeštoje padėtyje): gliukozės 1,6-bisfosfatas susidaro trumpą laiką, tada serinas perfosforilinamas, paimant fosforilą pirmoje padėtyje. Fosfoglukozės mutazė gali veikti abiem kryptimis, ty paversti gliukozės 1-fosfatą į gliukozės 6-fosfatą arba atvirkščiai; jei gaminamas gliukozės 6-fosfatas, jis gali būti tiesiogiai siunčiamas į glikolizę, raumenyse, arba kepenyse paverčiamas gliukoze.
Fermentas uridilo fosfoglukozės transferazė (arba UDP gliukozės pirofosforilazė) katalizuoja gliukozės 1-fosfato perdavimo reakciją į UTP, prisijungdama prie fosforilo a.
Ką tik aprašytas fermentas yra pirofosforilazė: šis pavadinimas atsirado dėl to, kad priešinga reakcija į ką tik aprašytą yra pirofosforilinimas.
UDP gliukozė, gauta kaip aprašyta, gali pailginti glikogeno grandinę monosacharido vienetu.
Reakciją galima vystyti link UDP gliukozės susidarymo pašalinant produktą, kuris yra pirofosfatas; fermentas pirofosfatazė paverčia pirofosfatą į dvi ortofosfato molekules (anhidrido hidrolizę) ir taip išlaiko pirofosfato koncentraciją taip žemą, kad UDP gliukozės susidarymo procesas būtų termodinamiškai palankus.
Kaip minėta, UDP gliukozė, veikdama glikogeno sintazę, gali pailginti glikogeno grandinę.
Pasekmės (santykiu 1:10) atsiranda dėl to, kad kai glikogeno grandinę sudaro 20–25 vienetai, įsikiša išsišakojantis fermentas (kurio katalizinėje vietoje yra „histidinas“), galintis perduoti seriją 7–8 glikozidiniai vienetai toliau nuo 5-6 vienetų: taip susidaro naujas išsišakojimas.
Dėl nervinės kilmės priežasčių arba jei energijos reikia dėl fizinio krūvio, adrenalinas išsiskiria iš antinksčių.
Tikslinės adrenalino (ir noradrenalino) ląstelės yra kepenų, raumenų ir riebalinio audinio ląstelės (pastarosiose vyksta trigliceridų skilimas ir riebalų rūgščių cirkuliacija: todėl gliukozė gaminama mitochondrijų 6 -fosfate). siunčiama į glikolizę, o adipocituose gliukozės 6-fosfatas paverčiamas gliukoze veikiant fermento gliukozės 6-fosfato fosfatazei ir eksportuojamas į audinius).
Pažiūrėkime, dabar adrenalino veikimo būdai. Adrenalinas jungiasi prie receptoriaus, esančio ant ląstelės membranos (miocitų ir hepatocitų), ir tai lemia signalo vertimą iš išorės į ląstelės vidų. Aktyvuojama baltymų kinazė, kuri vienu metu veikia sistemas, reguliuojančias glikogeno sintezę ir skilimą:
Glikogeno sintazė yra dviejų formų: defosforilinta (aktyvi) ir fosforilinta (neaktyvi) forma; baltymų kinazė fosforilina glikogeno sintazę ir blokuoja jos veikimą.
Glikogeno fosforilazė gali būti dviejų formų: aktyvi forma, kurioje yra fosforilinto serino, ir neaktyvi forma, kurioje serinas yra defosforilintas. Glikogeno fosforilazę gali aktyvuoti fermentas glikogeno fosforilazės kinazė. Glikogeno fosforilazės kinazė yra aktyvi, jei yra fosforilinta, ir neaktyvi, jei yra defosforilinta; baltymų kinazės substratas yra glikogeno fosforilazės kinazė, tai yra, ji sugeba fosforilinti (ir todėl suaktyvinti) pastarąją, kuri savo ruožtu aktyvina glikogeno fosforilazę.
Pasibaigus adrenalino signalui, jo poveikis ląstelėms taip pat turi baigtis: fosfatazės fermentai įsikiša į baltymų rūšis.
