Гликоген

Из Википедије, слободне енциклопедије
Структура гликогена
Шематски 2-Д пресечни поглед на гликоген. Протеин у језгру, глукогенин, је окружен гранама од глукозних јединица. Цела глобуларна гранула може да садржи апроксимативно 30.000 глукозних јединица.[1]

Гликоген је полисахарид и полимер 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.[2] 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.[3] Иако далеко мање заступљене од резерви липида, резерве гликогена су веома важне и у енергетски суфицитарним стањима, при повећаним концентрацијама глукозе, прве се попуњавају.

Структура[уреди]

Гликоген је разгранати хомополисахарид (хомогликан) чију моносахаридну јединицу чине молекули α-D-глукозе.[4] 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.[3] 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 протеингликогенин.[5] Гликогенин има улогу прајмера у биосинтези гликогена, у условима када она почиње од прекурсора са мање од 7 остатака глукозе.

Заступљеност и улога у организму[уреди]

Укупне резерве гликогена у организму су примарно сконцентрисане у јетри и мишићима.[6] Код одрасле особе, до 100g гликогена налази се у јетри, а додатних 200g у мишићном ткиву.[7] 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%.[2] 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.[8]

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.

Судбина гликогена у јетри[уреди]

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.[2]

Судбина гликогена у мишићима[уреди]

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.[2] 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.[3]

Метаболизам[уреди]

Катаболизам гликогена[уреди]

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак 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.[9]

Анаболизам гликогена[уреди]

Vista-xmag.png За више информација погледајте чланак 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.

Поремећаји[уреди]

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.

Референце[уреди]

  1. ^ McArdle, William D.; Katch, Frank I.; Katch, Victor L. (2007). Exercise Physiology: Energy, Nutrition, and Human Performance. Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0-7817-4990-9. 
  2. ^ а б в г Arthur C. Guyton, John E. Hall: Textbook of Medicinal Physiology, превод једанаестог издања, Савремена администрација, Београд, 2008.
  3. ^ а б в Славица Спасић, Зорана Јелић-Ивановић, Весна Спасојевић-Калимановска: Општа биохемија, ауторско издање, Београд, 2002.
  4. ^ David L. Nelson, Michael M. Cox (2005). Principles of Biochemistry (4th ed.). New York: W. H. Freeman. ISBN 0-7167-4339-6. 
  5. ^ Jan Koolman, Klaus-Heinrich Roehm: Color Atlas of Biochemistry, second edition, revised and enlarged, Thieme, Stuttgart-New York, 2005.
  6. ^ Keith Parker; Laurence Brunton; Goodman, Louis Sanford; Lazo, John S.; Gilman, Alfred (2006). Goodman & Gilman's The Pharmacological Basis of Therapeutics (11 ed.). New York: McGraw-Hill. ISBN 0071422803. 
  7. ^ David Shier, Jackie Butler, Ricki Lewis: Hole's Human Anatomy and Physiology, 8th edition, WCB/McGraw-Hill, 1999.
  8. ^ Kotoulas OB, Ho J, Adachi F, Weigensberg BI, Phillips MJ (April 1971). „Fine structural aspects of the mobilization of hepatic glycogen. II. Inhibition of glycogen breakdown“. Am. J. Pathol. 63 (1): 23-36. PMC 2047463. PMID 4323475. 
  9. ^ Donald Voet, Judith G. Voet (2005). „Chapter 17 Glycolysis“. Biochemistry (3 ed.). Wiley. ISBN 9780471193500. 

Литература[уреди]

Спољашње везе[уреди]

Викиостава
Викимедијина остава има још мултимедијалних датотека везаних за: Гликоген