Гликоген

Из Википедије, слободне енциклопедије

Гликоген је полисахарид глукозе који представља примарну складишну форму угљених хидрата код кичмењака. Настаје првенствено у јетри и мишићима, мада готово све телесне ћелије имају способност складиштења мањих количина гликогена.^[1] Депои гликогена у јетри представљају резерве глукозе које се, у случају пада концентрације глукозе у крви, веома брзо могу мобилисати и тај пад компензовати. Гликоген депонован у мишићима представља извор енергије током интензивних физичких напора, при чему ослобођена глукоза никада не прелази у крвоток.^[2] Иако далеко мање заступљене од резерви липида, резерве гликогена су веома важне и у енергетски суфицитарним стањима, при повећаним концентрацијама глукозе, прве се попуњавају.

Садржај 1 Структура 2 Заступљеност и улога у организму 2.1 Судбина гликогена у јетри 2.2 Судбина гликогена у мишићима 3 Метаболизам 3.1 Катаболизам гликогена 3.2 Анаболизам гликогена 3.3 Поремећаји 4 Референце

[уреди] Структура

Гликоген је разгранати хомополисахарид (хомогликан) чију моносахаридну јединицу чине молекули α-D-глукозе. Садржи до 50.000 остатака овог моносахарида, при чему молекулска маса варира између 10⁶ и 1.6×10⁷ далтона. Молекули глукозе су у највећој мери повезани α-(1→4)-гликозидним везама чиме се формирају дужи ланци, да би се они даље гранали, формирајући бочне ланце преко α-(1→6)-гликозидних веза. Разгранатост молекула је варијабилна, па се у средишту молекула бочни ланци одвајају на свака четири остатка глукозе (бочни ланци никада нису ближи од 4 остатка, услед специфичности ензима гранања), док су бочне гране на периферији молекула ређе, тек на сваких 6-10 молекула глукозе.^[2] Оваква организација молекула условљава постојање великог броја нередукујућих крајева, што је битно за брзу хидролизу молекула јер се разградња гликогена одвија управо са нередукујућих крајева. Поред тога, нелинеарност молекула омогућава и његово густо паковање, секундарна структура је углавном глобуларна и заузима веома мало простора (у поређењу са молекулском масом). Редукујући крај гликогена лоциран је у унутрашњости и не налази се слободан. За њега је ковалентно, преко остатка тирозинске групе, везан специфичан протеин — гликогенин.^[3] Гликогенин има улогу прајмера у биосинтези гликогена, у условима када она почиње од прекурсора са мање од 7 остатака глукозе.

[уреди] Заступљеност и улога у организму

Укупне резерве гликогена у организму су примарно сконцентрисане у јетри и мишићима. Код одрасле особе, до 100g гликогена налази се у јетри, а додатних 200g у мишићном ткиву.^[4] Гликоген се депонује у виду гранула лоцираних у цитосолу ћелија. Ћелије јетре могу складиштити гликоген максимално у уделу од 5-8% своје масе, док је код мишића овај проценат нижи, и износи око 1-3%.^[1] У којој мери су ове ћелије засићене гликогеном, зависи првенствено од дужине трајања гладовања, физичке активности али и удела угљених хидрата у исхрани појединца. Уз мировање, депои гликогена могу да задовоље енергетске потребе организма током периода од око 12 сати интензивног гладовања.

Гликоген се не депонује у ткивима у већој мери од споменуте јер не представља најрационалнији складишни облик енергије — везује два пута већу количину воде од своје масе, а даје 2,5 пута мање енергије од исте масе неутралних масти.

Резерве гликогена подлежу сталној деплецији и обнављању. По уносу и апсорпцији хране богате угљеним хидратима, долази до повећања нивоа глукозе у крви што утиче на лучење инсулина из панкреаса. Инсулин, низом комплексних регулаторних улога у метаболизму које обавља, утиче на повећан улаз глукозе у ћелије. Како је глукоза осмотски веома активна, нормално се не складишти у ћелији већ брзо подлеже гликолизи. У ћелијама јетре и мишића инсулин истовремено активира процес стварања гликогена — гликогенезу — што омогућава конвертовање преузете глукозе у гликоген. По засићењу ћелија гликогеном, сувишна глукоза низом метаболичких процеса бива претворена у липиде, и сувишна енергија ускладиштена у виду триацилглицерола.

[уреди] Судбина гликогена у јетри

По престанку прилива глукозе из гастроинтестиналног тракта, нивои инсулина опадају. За хомеостазу глукозе у крви одговоран је још један хормон — глукагон. Како је глукоза најнепосреднији извор енергије за ћелије, а за неуроне и једини (осим током периода дуготрајног гладовања), ниво глукозе у крви последично почиње да опада. Глукагон смањује степен преузимања глукозе из крвотока, инхибира невиталне анаболичке процесе, и регулаторно утиче на мобилизацију резерви гликогена. Ослобођена глукоза из хепатоцита затим прелази у крвоток. Суштински, гликоген јетре представља депо глукозе који, између оброка, обезбеђује константан прилив овог шећера периферним органима и ткивима. Ова улога се назива и пуферском улогом јетре за глукозу.^[1]

[уреди] Судбина гликогена у мишићима

Гликоген у мишићима не учествује у хомеостази глукозе, већ служи искључиво као резерва енергије у самим мишићима. Под условима мировања или умерене физичке активности, енергетске потребе за одржавање мишићног тонуса и умереног мишићног рада подмирују се аеробним метаболизмом — масне киселине, глукоза и кисеоник се у довољном обиму допремају до мишићног ткива, разграђују и коначно укључују у респираторни ланац чиме се, оксидативном фосфорилацијом, обезбеђује знатна количина енергије која задовољава 95% енергетских потреба мишића под наведеним условима.^[1] Током интензивног физичког рада, потребе за енергијом се јако повећавају па релативно спор аеробни метаболизам није довољан да их подмири. По деплецији креатин-фосфата, као најнепосредније резерве енергије депоноване у мишићима, започиње гликогенолиза. Овим се брзо ослобађају велике количине ускладиштене глукозе која се разграђује до пирувата, а затим и редукује до лактата, уз стварање АТП. Анаеробни пут стварања АТП је око 100 пута бржи од аеробног.^[2]

[уреди] Метаболизам

[уреди] Катаболизам гликогена

За више информација погледајте Гликогенолиза

Процес разградње гликогена до глукозе назива се гликогенолиза. То је процес који катализују три ензима, и којим се одваја по један молекул глукозе, у виду глукозе-6-фосфата, са нередукујућих крајева гликогена. Процес је под контролом бројних фактора, али се суштински заснива на алостерној модулацији и ковалентној модификацији ензима који га катализују. Настала глукоза-6-фосфат (G6P) у хепотоцитима подлеже дефосфорилацији под дејством специфичне фосфатазе, након чега глукоза дифундује у крвоток. Један део G6P улази и у фосфоглуконатни пут. G6P у мишићима се првенствено укључује у гликолитички пут.

[уреди] Анаболизам гликогена

За више информација погледајте Гликогенеза

Процес биосинтезе гликогена назива се гликогенеза. То је, такође, процес који катализује три ензима, при чему је прва реакција — реакција формирања УДП-глукозе, ендергонска. Њена суштина је активација гликозидних јединица које се затим везују у растући ланац гликогена, при чему се везана енергија троши за формирање гликозидне везе. У ћелијама где је дошло до потпуне деплеције гликогена, за његову синтезу је неопходан гликогенин као прајмер који омогућава и аутокатализује везивање првих 7 остатака глукозе. И гликогенеза је строго контролисан, посебно хормонима посредованом ковалентном модификацијом гликоген-синтазе.

[уреди] Поремећаји

Како је централни хормон метаболизма гликогена првенствено инсулин, већина стечених поремећаја метаболизма гликогена везана је за патолошки смањене или повишене нивое инсулина. Један део поремећаја је и урођене природе, и последица је недостатка или дисфункције ензима укључених у метаболизам гликогена. Овакви поремећаји се једним именом називају поремећаји складиштења гликогена.

Хипогликемија, узрокована вишком инсулина спречава одвијање гликогенолизе, инхибирајући гликоген-фосфорилазу, и самим тим спречава ослобађање резерви глукозе. Дефицит инсулина пак спречава улазак глукозе у ћелије, па и формирање резерви у виду гликогена. Нормализација метаболизма глукозе углавном нормализује и метаболизам гликогена.

[уреди] Референце