Fáze glykogenolýzy, osud glukózy, regulace, nemoci

3807
Philip Kelley
Fáze glykogenolýzy, osud glukózy, regulace, nemoci

The glykogenolýza Jedná se o proces lýzy nebo rozpadu glykogenu. Jedná se o enzymatickou cestu typu katabolického (destrukčního) typu, který zahrnuje rozklad glykogenu a uvolnění glukóza-6-fosfátu.

Glykogen je látka, která se používá jako zásobárna glukózy. Nachází se v cytoplazmě buněk a je obzvláště hojný v jaterních a svalových buňkách zvířat..

Je to molekula, kterou někteří autoři definují jako „glukózový strom“, protože má rozvětvenou strukturu. Jedná se o homopolymer složený z opakujících se jednotek glukózových zbytků, které jsou navzájem spojeny prostřednictvím vazeb α-1,4 a α-1,6..

Když je potřeba glukóza, lze ji získat z několika zdrojů: glykogenolýzou, z glukózy cirkulující v krvi nebo z mechanismů produkce glukózy prostřednictvím neglykosidových látek. Posledně jmenovaný mechanismus se nazývá glukoneogeneze a vyskytuje se hlavně v játrech a ledvinách..

Rejstřík článků

  • 1 Odkud pochází glukóza a kam jde??
  • 2 Fáze glykogenolýzy
    • 2.1 Fáze 1: uvolňování 1-fosfátových zbytků glukózy
    • 2.2 Fáze 2: odstranění větví
  • 3 Místo určení glukózy
  • 4 Nařízení
    • 4.1 - Regulace glykogenolýzy v játrech
    • 4.2 - Regulace glykogenolýzy ve svalu
  • 5 Nemoci související s ukládáním glykogenu
    • 5.1 Von Gierkeova choroba
    • 5.2 McArdleova choroba
    • 5.3 Její choroba
  • 6 Reference

Odkud pochází glukóza a kam směřuje??

- Glukóza v krvi pochází z trávicího systému a téměř výlučných zásobovacích procesů v játrech.

- Když ve svalu nastane glykogenolýza, uvolněná glukóza vstupuje do metabolických procesů, které jsou zaměřeny na produkci ATP (buněčná energie).

- V játrech přechází glukóza z glykogenolýzy do krve a současně způsobuje zvýšení hladiny glukózy v krvi (koncentrace glukózy v krvi).

Fáze glykogenolýzy

Schéma segmentu molekuly glykogenu ukazující dva typy glykosidových vazeb (alfa 1,4 a alfa 1,6) (Zdroj: GKFXtalk 12:08, 5. září 2017 (UTC) / Public domain, přes Wikimedia Commons)

Glykogenolýza je proces, který nelze považovat za opak syntézy glykogenu nebo glykogeneze, je to odlišná cesta.

Fáze 1: uvolňování glukózo-1-fosfátových zbytků

Odbourávání glykogenu začíná působením specifického enzymu zvaného glykogenfosforyláza, který je zodpovědný za „rozbití“ α-1,4 vazeb glykogenu a uvolňuje 1-fosfát glukózy. Mechanismus štěpení je fosforolýza.

Díky tomuto enzymu se glykosidické zbytky nejvzdálenějších glykogenových řetězců štěpí, dokud na každé straně každé větve nejsou asi čtyři zbytky glukózy..

V glykogenu jsou molekuly glukózy spojeny vazbami α-1,4, ale na větvících místech jsou vazby typu α-1,6.

Fáze 2: odstranění větví

Když čtyři zbytky glukózy zůstanou poblíž bodů větvení, přenese enzym, α-1,4 → α-1,4 glukan transferáza, trisacharidovou jednotku z jedné větve do druhé, čímž odhalí větev 1 → 6.

Odvětvovací enzym, konkrétně amyl 1 → 6 glukosidáza, hydrolyzuje vazby α-1,6. Tímto způsobem, následným působením těchto tří enzymů (fosforyláza, glukan transferáza a debranchingový enzym), dochází k úplnému štěpení glykogenu..

Glukóza 1-fosfát z glykogenu se transformuje na 6-fosfát glukózy reverzibilní reakcí katalyzovanou fosfoglukomutázou. V této reakci se fosfát uhlíku 1 „přesune“ na uhlík 6 účinkem tohoto enzymu, a tak končí glykogenolýza..

Místo určení glukózy

V játrech je enzym zvaný glukóza 6-fosfatáza, který odstraňuje fosfát z uhlíku 6 glukózy a přeměňuje jej na „volnou“ glukózu, která je transportována buněčnými stěnami a přechází do krve.

Sval nemůže dodávat glukózu do krevního řečiště, protože tento enzym nemá a fosforylovaná glukóza je „zachycena“ uvnitř svalových buněk..

Glukóza-6-fosfát ve svalu vstupuje do glykolýzy, což je katabolický proces produkce ATP (adenosintrifosfát), zvláště důležitý během anaerobní svalové kontrakce.

Nařízení

Metabolismus glykogenu je regulován vyvážením aktivity dvou enzymů; jeden, který se používá pro syntézu, což je glykogen-syntetáza a druhý, který se používá pro štěpení, který je glykogen-fosforyláza.

Rovnováha v aktivitě těchto enzymů bude stimulovat syntézu nebo rozklad glykogenu. Regulační mechanismy se vyskytují prostřednictvím substrátů a prostřednictvím složitého hormonálního systému, který zahrnuje v játrech nejméně čtyři hormony:

- adrenalin

- norepinefrin

- glukagon a

- inzulín

- Regulace glykogenolýzy v játrech

Játra (Zdroj: Původní uploader byl FloNight na anglické Wikipedii. Pozdní verze nahrál Solarcaine na en.wikipedia. / Public domain, přes Wikimedia Commons)

Hormony mohou působit prostřednictvím druhého posla, kterým může být cAMP nebo ionty vápníku..

CAMP aktivuje glykogenfosforylázu a současně deaktivuje glykogen syntetázu. Z tohoto důvodu zvyšuje katabolismus a snižuje nebo inhibuje syntézu glykogenu (anabolismus)..

Adrenalin a noradrenalin

Epinefrin a norepinefrin působící prostřednictvím β-adrenergních receptorů a glukagon působící prostřednictvím specifických receptorů zvyšují hladiny cAMP v jaterních buňkách. Toto zvýšení cAMP aktivuje glykogenfosforylázu a začíná katabolismus glykogenu..

Epinefrin a norepinefrin také stimulují glykogenolýzu mechanismem nezávislým na cAMP a prostřednictvím α1-adrenergních receptorů. Tento mechanismus stimuluje mobilizaci vápníku z mitochondrií..

Inzulín

Inzulin zvyšuje aktivitu enzymu zvaného fosfodiesteráza, který je zodpovědný za ničení cAMP. V důsledku účinku inzulínu v játrech se hladiny cAMP snižují, čímž se snižuje aktivita fosforylázy a zvyšuje se aktivita syntetázy..

Rovnováha této hormonální aktivity je to, co určuje „směr“ metabolismu glykogenu..

- Regulace glykogenolýzy ve svalu

Muscle (Zdroj: Stiller Beobachter z Ansbachu v Německu / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0) přes Wikimedia Commons)

Glykogenolýza ve svalech se zvyšuje bezprostředně po nástupu svalové kontrakce. Vápník je meziprodukt, který synchronizuje aktivaci fosforylázy s kontrakcí.

Vápník aktivuje fosforylázovou kinázu, která zase aktivuje svalovou glykogen-fosforylázu nebo myofosforylázu, tento enzym se liší od enzymu nalezeného v játrech, ale má stejnou funkci.

Inzulin zvyšuje hladinu 6-fosfátu glukózy ve svalových buňkách podporou vstupu glukózy z krevního řečiště. Zvyšováním glukózo-6-fosfátu se stimuluje defosforylace glykogen-syntetázy a její následná aktivace.

Čistým výsledkem je zvýšení svalové glykogeneze a snížení nebo inhibice glykogenolýzy..

Nemoci související s ukládáním glykogenu

Dědičná nedostatečnost některých specifických enzymů nezbytných pro jaterní a svalový metabolismus glykogenu je jednou z příčin nemocí ukládání glykogenu.

Tato onemocnění se souhrnně nazývají glykogenóza. V závislosti na přítomném enzymatickém selhání jsou uvedeny podle typů I až VIII a přidávají se, jakmile jsou objeveny.

Některé glykogenózy jsou fatální velmi brzy v životě, zde je několik příkladů.

Enzymatické poruchy přítomné v glykogenóze generují zvýšení nebo nadměrné hromadění glykogenu, zejména v játrech, svalech a / nebo ledvinách. Existují však glykogenózy, které způsobují tento účinek na erytrocyty nebo lysozomy.

Von Gierkeova choroba

Glykogenóza typu I se nazývá Von Gierkeova choroba a je spojena s nedostatkem glukózo-6-fosfatázy, která zvyšuje zátěž glykogenu v hepatocytech a ledvinových tubulárních buňkách. Pacient má hypoglykemii, ketózu, laktacidemii a hyperlipidemii.

McArdleova choroba

U glykogenózy typu V nebo McArdleovy choroby existuje nedostatek svalové glykogenfosforylázy, což se projevuje selháním svalové glykogenolýzy. Následkem toho je špatná tolerance cvičení, nízká hladina laktátu v krvi po cvičení a velmi vysoká hladina glykogenu ve svalových buňkách..

Její nemoc

U glykogenózy typu VI nebo Hersovy choroby je deficit jaterního enzymu glykogen-fosforyláza. V těchto případech dochází ke zvýšení jaterního glykogenu s tendencí k hypoglykémii.

Reference

  1. Blanco, A. a Blanco, G. (2017). Kapitola 14 - Metabolismus sacharidů. Lékařská biochemie; Blanco, A., Blanco, G., Eds, 283-323.
  2. Ha, C. E., & Bhagavan, N. V. (2011). Základy lékařské biochemie: s klinickými případy. Akademický tisk.
  3. Jones, K. M. (1990). Biochemie: J. David Rawn, Neil Patterson Publications, (1105 stran) ISBN 0 89278 405 9.
  4. Murray, R. K., Granner, D. K., Mayes, P. A., & Rodwell, V. W. (2014). Harperova ilustrovaná biochemie. Mcgraw-kopec.
  5. Paredes-Flores MA, Mohiuddin SS. Biochemie, glykogenolýza. [Aktualizováno 2020 24. února]. In: StatPearls [Internet]. Ostrov pokladů (FL): StatPearls Publishing; 2020 leden-. Dostupné z: ncbi.nlm.nih.gov

Zatím žádné komentáře