Glykogeeni on a-glukoosin makromolekyyli (molekyylipaino noin 400 miljoonaa daltonia), jossa on pääasiassa a-1,4-glykosidisidoksia ja seurauksia suhteessa 1:10, johtuen a-1,6-glykosidisidoksista.
Glykogeeni muodostaa varantoaineen ja hajoaa ja muodostuu jatkuvasti uudelleen; koko kehon solumassassa on noin 100 g glykogeenia: suurin osa siitä on maksassa, jossa se on liikkuvaa, ja siksi sitä voidaan käyttää muiden elinten varana (lihasten glykogeeni ei ole liikkuvaa).
Entsyymit, jotka katalysoivat glykogeenin hajoamista ja synteesiä, ovat kaikki sytoplasmassa, joten tarvitaan säätelyjärjestelmää, joka tekee yhden polun passiiviseksi, kun toinen on aktiivinen: jos glukoosia on saatavilla, jälkimmäinen muuttuu glykogeeniksi (anabolismiksi) varanto, päinvastoin, jos glukoosia varten tarvitaan c ", glykogeeni hajoaa (katabolia).
Entsyymi, joka osallistuu pääasiassa glykogeenin hajoamiseen, on glykogeenifosforylaasi; tämä entsyymi pystyy katkaisemaan glykosidisen a-1,4-sidoksen käyttämällä epäorgaanista ortofosfaattia lyyttisenä aineena: pilkkoutuminen tapahtuu fosforolyyttisesti ja saadaan glukoosi-1-fosfaatti.
Viiden tai kuuden yksikön päässä haarautumispisteestä glykogeenifosforylaasientsyymi ei enää pysty toimimaan, joten se irrotetaan glykogeenistä ja korvataan deramisoivalla entsyymillä, joka on transferaasi: tämän entsyymin katalyyttikohdassa c "on" histidiini, joka mahdollistaa kolmen sakkaridiyksikön siirtämisen lähimpään glykosidiketjuun (histidiini hyökkää glukoosimolekyylin ensimmäiseen hiileen). Juuri mainittu entsyymi on glykosyylitransferaasi; tämän entsyymin toiminnan lopussa sivuketjussa on vain yksi glukoosiyksikkö, jonka ensimmäinen hiili on sitoutunut pääketjun glukoosin kuudenteen hiileen.Sivuketjun viimeinen glukoosiyksikkö vapautuu "entsyymi a-1,6-glykosidaasi (tämä entsyymi muodostaa deramifioivan entsyymin toisen osan); koska glykogeenin oksat ovat suhteessa 1:10, saadaan makromolekyylin täydellisestä hajoamisesta noin 90% glukoosi-1-fosfaattia ja noin 10% glukoosi.
Edellä mainittujen entsyymien vaikutus mahdollistaa sivuketjun poistamisen glykogeenimolekyylistä; näiden entsyymien aktiivisuus voidaan toistaa, kunnes ketju on täysin hajonnut.
Tarkastellaan hepatosyyttiä; glukoosi (absorboitu ruokavalion kautta), kun se tulee soluun, muuttuu glukoosi-6-fosfaatiksi ja aktivoituu siten. Glukoosi-6-fosfaatti fosfoglukomutaasi, muuttuu glukoosi-1-fosfaatiksi: jälkimmäinen on biosynteesin välitön edeltäjä; biosynteesissä käytetään aktivoitua sokerimuotoa, jota edustaa difosfaattiin liittyvä sokeri: yleensä uridyylidifosfaatti (UDP). muunnetaan sitten UDP-glukoosiksi, tämä metaboliitti glykogeenisyntaasi joka pystyy sitomaan UDP-glukoosin kasvavan glykogeenin ei-pelkistävään päähän: saadaan glukoosiyksikön pitkänomainen glykogeeni ja UDP.Nukleosidinen difosfokinaasientsyymi muuntaa UDP: n UTP: ksi, joka palaa verenkiertoon.
Glykogeenin hajoaminen tapahtuu sen vaikutuksesta glykogeenifosforylaasi joka vapauttaa glukoosimolekyylin ja muuttaa sen glukoosi-1-fosfaatiksi. Myöhemmin fosfoglukomutaasi muuttaa glukoosi-1-fosfaatin glukoosi-6-fosfaatiksi.
Glykogeenia syntetisoidaan ennen kaikkea maksassa ja lihaksissa.
Myosyyttien glykogeeni edustaa energiavarantoa vain tälle solulle, kun taas maksan sisältämä glykogeeni on myös muiden kudosten varanto, toisin sanoen se voidaan lähettää glukoosina muihin soluihin.
Glukoosi-6-fosfaatti, joka on saatu lihaksissa glykogeenin hajoamisesta, lähetetään sitten energiavaatimuksen tapauksessa glykolyysiin; maksassa glukoosi-6-fosfaatti muuttuu glukoosiksi sen vaikutuksesta glukoosi-6-fosfaattifosfataasi (tyypillinen hepatosyyttien entsyymi) ja kulkeutuu verenkiertoon.
Glykogeenisyntaasi ja glykogeenifosforylaasi toimivat molemmat glykogeenin ei-pelkistävissä yksiköissä, joten täytyy olla hormonaalinen signaali, joka ohjaa yhden reitin aktivoimista ja toisen estämistä (tai päinvastoin).
Laboratoriossa oli mahdollista pidentää glykogeeniketjua hyödyntämällä glykogeenifosforylaasia ja käyttämällä glukoosi-1-fosfaattia erittäin suurena pitoisuutena.
Soluissa glykogeenifosforylaasi katalysoi vain hajoamisreaktiota, koska metaboliittien pitoisuudet ovat sellaisia, että ne siirtävät seuraavan reaktion tasapainon oikealle (eli kohti glykogeenin hajoamista):
Katsotaanpa glykogeenifosforylaasin vaikutusmekanismi: asetaalihappo (joka toimii siltana glukoosiyksiköiden välillä) sitoutuu fosforyylin vetyyn: reaktion välituote muodostuu karbokationin avulla (glukoosiin, joka on kaikki " raajat), johon fosforyyli (Pi) sitoutuu hyvin nopeasti.
Glykogeenifosforylaasi vaatii kofaktoria, joka on pyridoksaalifosfaatti (tämä molekyyli on myös transaminaasien kofaktori): sillä on osittain protonoitu fosforyyli (pyridoksaalifosfaattia ympäröi hydrofobinen ympäristö, joka oikeuttaa siihen sitoutuneiden protonien läsnäolon). Fosforyyli (Pi) pystyy siirtämään protonin glykogeeniin, koska tämä fosforyyli hankkii protonin uudelleen pyridoksaalifosfaatin osittain protonoidusta fosforyylistä. Todennäköisyys, että fysiologisessa pH: ssa fosforyyli menettää protonin ja pysyy täysin deprotonoituneena, on hyvin pieni.
Katsotaan nyt, miten fosfoglukomutaasi toimii. Tämä entsyymi esittää katalyyttipaikassa fosforyloidun seriinin jäännöksen; seriini tuottaa fosforyylin glukoosi-1-fosfaatiksi (asemassa kuusi): glukoosi-1,6-bisfosfaatti muodostuu lyhyeksi ajaksi, sitten seriini fosforyloidaan uudelleen ottaen fosforyyli asemassa yksi. Fosfoglukomutaasi voi toimia molempiin suuntiin, eli muuntaa glukoosi-1-fosfaatin glukoosi-6-fosfaatiksi tai päinvastoin; jos glukoosi-6-fosfaattia tuotetaan, se voidaan lähettää suoraan glykolyysiin lihaksissa tai muuntaa glukoosiksi maksassa.
Entsyymi uridyylifosfoglukotransferaasi (tai UDP -glukoosipyrofosforylaasi) katalysoi glukoosi-1-fosfaatin siirtoreaktion UTP: hen kiinnittymällä fosforyyliin a.
Juuri kuvattu entsyymi on pyrofosforylaasi: tämä nimi johtuu siitä, että juuri kuvattu vastakkainen reaktio on pyrofosforylaatio.
UDP -glukoosi, joka on saatu kuvatulla tavalla, pystyy pidentämään glykogeeniketjua monosakkaridiyksiköllä.
On mahdollista saada reaktio kehittymään kohti UDP -glukoosin muodostumista poistamalla tuote, joka on pyrofosfaatti; entsyymi pyrofosfataasi muuntaa pyrofosfaatin kahdeksi ortofosfaattimolekyyliksi (anhydridin hydrolyysi) ja pitää näin pyrofosfaatin pitoisuuden niin alhaisena, että se tekee UDP -glukoosin muodostumisprosessista termodynaamisesti suositun.
Kuten mainittiin, UDP -glukoosi voi glykogeenisyntaasin vaikutuksen ansiosta pidentää glykogeeniketjua.
Seuraukset (suhteessa 1:10) johtuvat siitä, että kun glykogeeniketju koostuu 20-25 yksiköstä, haarautuva entsyymi (jonka katalyyttikohdassa on "histidiini") puuttuu ja pystyy siirtämään sarjan 7-8 glykosidiyksikköä alavirtaan 5-6 yksiköstä: näin muodostuu uusi haarautuminen.
Hermosta johtuen tai jos energiaa tarvitaan fyysisen rasituksen vuoksi, adrenaliini erittyy lisämunuaisista.
Adrenaliinin (ja noradrenaliinin) kohdesolut ovat maksan, lihasten ja rasvakudoksen solut (jälkimmäisessä esiintyy triglyseridien hajoamista ja rasvahappojen kiertoa: näin ollen glukoosia tuotetaan mitokondrioiden 6 -fosfaatissa. lähetetään glykolyysiin, kun taas rasvasoluissa glukoosi-6-fosfaatti muuttuu glukoosiksi glukoosi-6-fosfaattifosfaasientsyymin vaikutuksesta ja viedään kudoksiin).
Katsotaanpa nyt adrenaliinin toimintatavat. Adrenaliini sitoutuu reseptoriin, joka on sijoitettu solukalvolle (myosyytit ja hepatosyytit), ja tämä määrittää signaalin siirtymisen solun ulkopuolelta soluun.
Glykogeenisyntaasia esiintyy kahdessa muodossa: defosforyloitu (aktiivinen) muoto ja fosforyloitu (inaktiivinen) muoto; proteiinikinaasi fosforyloi glykogeenisyntaasin ja estää sen toiminnan.
Glykogeenifosforylaasi voi esiintyä kahdessa muodossa: aktiivisessa muodossa, jossa on läsnä fosforyloitua seriiniä, ja inaktiivisessa muodossa, jossa seriini defosforyloidaan. Entsyymi voi aktivoida glykogeenifosforylaasin glykogeenifosforylaasikinaasi. Glykogeenifosforylaasikinaasi on aktiivinen, jos se on fosforyloitu, ja inaktiivinen, jos se on defosforyloitu; proteiinikinaasilla on substraattina glykogeenifosforylaasikinaasi, eli se kykenee fosforyloimaan (ja siten aktivoimaan) jälkimmäisen, mikä puolestaan aktivoi glykogeenifosforylaasin.
Kun adrenaliinisignaali on ohi, sen vaikutuksen soluun on myös lopetettava: fosfataasientsyymit puuttuvat sitten proteiinilajeihin.
