Glikogenolizė padeda organizmui aprūpinti gliukozė-1fosfatas o gliukozė iš angliavandenių atsargų sudaro glikogeną. Glikogenas kaupiamas dideliais kiekiais, ypač kepenys ir griaučių raumenys. Be kita ko, kraujas gliukozė koncentracijai taip pat turi įtakos glikogeno apykaita kepenys.
Kas yra glikogenolizė?
Glikogeno yra visose ląstelėse, todėl jo galima tiesiogiai tiekti energijai. Tačiau jis saugomas kepenys ir griaučių raumenys tam tikru pereinamuoju laikotarpiu tiekia energiją, net jei nėra maisto. Glikogenolizei būdingas glikogeno skilimas į gliukozė-1fosfatas ir gliukozės. Apie 90 procentų gliukozės-1-fosfatas gaminama dešimt procentų gliukozės. Glikogenas yra gliukozės kaupimo forma, panaši į krakmolo augaluose. Jis atrodo kaip išsišakojusi molekulė, kurios grandinėse alfa-1-4 gliukozės vienetai yra susiję su O-glikozidiškai. Šakojimosi taške, be alfa-1-4 O-glikozidinio ryšio, yra ir alfa-1-6 O-glikozidinis ryšys. Glikogenas nėra visiškai suskaidytas. Pagrindinė molekulė visada egzistuoja. Nauja gliukozė molekulės arba yra su juo glikozidiškai susirišę, arba atsiskiria nuo jo. Tik šios medį primenančios išsišakojusios molekulės pavidalu galima efektyviai kaupti energiją. Glikogeno yra visose ląstelėse, todėl jo galima tiesiogiai tiekti energijai. Tačiau jis laikomas kepenyse ir griaučių raumenyse, kad būtų užtikrintas energijos tiekimas tam tikrą pereinamąjį laikotarpį, net jei nėra maisto. Kai reikia, jis daugiausia suskaidomas į tarpląstelinę gliukozės-1-fosfato formą. Norint reguliuoti kraujas gliukozės kiekis, laisva gliukozė vis dažniau gaminama kepenyse, vykstant fermentinėms reakcijoms.
Funkcija ir vaidmuo
Glikogenolizė suteikia kūnui energijos laisvosios gliukozės ir fosforilintos gliukozės pavidalu. Šiuo tikslu skaidoma angliavandenių glikogeno forma. Kadangi glikogeno yra visose kūno ląstelėse, glikogenolizė vyksta visur. Glikogenas taip pat kaupiamas griaučių raumenyse ir kepenyse. Tokiu būdu greitai galima patenkinti aukštus griaučių raumenų energijos poreikius, net ir neturint maisto. Kepenys taip pat suteikia pakankamą gliukozės kiekį reguliuoti kraujas gliukozės kiekis. Šiuo tikslu kepenyse yra papildomas fermentas, gliukozės-6-fosfatazė, kuris gliukozės-1-fosfatą paverčia gliukozės-6-fosfatu. Tada gliukozė-6-fosfatas gali būti tiekiamas į glikolizę, susidarant gliukozei. Pradiniai glikogenolizės etapai skeleto raumenyse ir kepenyse iš esmės yra vienodi. Su alfa-1-4 O-glikozidais susijusi gliukozė molekulės į medį panašios šakotos molekulės grandinėse glikogeną skaido fermentas glikogeno fosforililė. Šiame procese suskaidyta gliukozės molekulė yra susieta su fosfato liekana. Susidaro gliukozės-1-fosfatas, kurį galima nedelsiant panaudoti energijos gamybai arba transformacijai į kitas biomolekules. Šis skilimo procesas vyksta tik iki ketvirto grandinės gliukozės vieneto prieš šakos tašką. Norėdami suskaidyti likusius gliukozės vienetus, dabar naudojamas vadinamasis šakų šalinimo fermentas (4-alfa-gliukanotransferazė). Šis fermentas atlieka dvi užduotis. Pirma, tai katalizuoja trijų iš keturių gliukozės vienetų atskyrimą prieš išsišakojimo tašką ir jo perkėlimą į laisvą nesumažinantį glikogeno galą. Antra, ji katalizuoja alfa-1-6 išsišakojimo vietos hidrolizę, gamindama laisvą gliukozę. Dėl glikogeno grandinių ir išsišakojimų vietų santykio šiame procese kada nors susidaro tik dešimt procentų laisvosios gliukozės. Tačiau kepenyse susidaro dar didesnis laisvos gliukozės kiekis. Kaip minėta anksčiau, kepenys turi papildomą fermentą (gliukozės-6-fosfatazę), kuris katalizuoja gliukozės-1-fosfato molekulės izomerizaciją į gliukozės-6-fosfatą. Gliukozės-6-fosfatą galima lengvai paversti laisva gliukoze. Tokiu būdu kepenys užtikrina, kad maisto trūkumo metu gliukozės kiekis kraujyje išliktų pastovus. Kai gliukozės kiekis kraujyje sumažėja dėl fizinio stresas ar maisto trūkumas, hormonai gliukagonas ir epinefrinas gaminami didesniu greičiu. Tiek hormonai skatinti glikogenolizę ir taip užtikrinti subalansuotą gliukozės kiekį kraujyje. Gliukagonas yra hormono antagonistas insulinas, kuris vis dažniau gaminamas, kai gliukozės kiekis kraujyje yra didelis. Insulinas slopina glikogenolizę.
Ligos ir negalavimai
Padidėjus glikogenolizei, tai gali būti patologinio proceso simptomas. Pavyzdžiui, hormonas gliukagonas tiesiogiai stimuliuoja glikogenolizę, aktyvuodamas su G baltymu susietą receptorių (GPCR). Dėl reakcijos kaskados pradžios kataliziškai aktyvuojama glikogeno fosforililė (PYG). Savo ruožtu glikogeno fosforililė katalizuoja gliukozės-1-fosfato susidarymą, suskaidant gliukozės vienetus iš glikogeno. Taigi, padidėjus koncentracija hormono gliukagono, vyksta didesnis gliukogeno skilimas. Galutinis poveikis yra tas, kad gaminasi didesnis gliukozės kiekis, dėl kurio padidėja gliukozės kiekis kraujyje. Labai padidėjusi gliukagono koncentracija atsiranda vadinamajame gliukagonome. Gliukagonomas yra kasos neuroendokrininis navikas, nuolat gaminantis milžinišką kiekį gliukagono. Taigi gliukagono kiekis plazmoje gali būti padidintas iki 1000 kartų viršijančio normą. Ligos simptomai yra diabetas cukrinis diabetas dėl padidėjusios glikogenolizės yra labai destruktyvus egzema ant veido, rankos ir kojos, ir anemija. Auglys dažniausiai būna piktybinis. Gydymas susideda iš jo chirurginio pašalinimo. Tuo atveju metastazių arba neveikia, chemoterapija atliekamas. Gliukogenas taip pat skaidomas padidėjus adrenalinas. Adrenalino gaminamas didelėmis koncentracijomis a feochromocitoma, be kitų, be galimybės reguliuoti hormonų kiekį. A feochromocitoma reiškia hormoniškai aktyvius antinksčių smegenų navikus. Šių navikų priežasčių paprastai negalima nustatyti. Tačiau daugeliu atvejų tai yra gerybiniai navikai, nors jie taip pat gali išsivystyti į piktybinius navikus. Be to aukštas kraujo spaudimas ir širdies aritmijos, gliukozės kiekis kraujyje yra labai padidėjęs dėl padidėjusios glikogenolizės. Nespecifiniai simptomai yra galvos skausmas, prakaitavimas, blyškumas ir neramumas, nuovargis ir leukocitozė. Terapija susideda daugiausia iš chirurginio naviko pašalinimo.
