גליקוגנוליזה

ה גליקוגנוליזה משרת את האורגניזם כדי לספק גלוקוז-1-פוספט וגלוקוז מאגירת הפחמימות בצורת גליקוגן. הרבה גליקוגן מאוחסן בכבד ובשרירי השלד בפרט. בין היתר, רמת הסוכר בדם מושפעת גם ממטבוליזם הגליקוגן בכבד.

מהי גליקוגנוליזה?

גליקוגן קיים בכל התאים ולכן הוא זמין ישירות לאספקת אנרגיה. עם זאת, הוא מאוחסן בכבד ושרירי השלד על מנת להבטיח את אספקת האנרגיה לתקופת מעבר מסוימת גם כשאין אוכל.

גליקוגנוליזה מאופיינת בפירוק הגליקוגן לגלוקוזה 1-פוספט וגלוקוזה. זה מייצר כ 90 אחוז גלוקוז-1-פוספט ועשרה אחוז גלוקוז. גליקוגן הוא צורת האגירה של גלוקוז, בדומה לאופן העמילן בצומח.

זה מופיע כמולקולה מסועפת, שרשתותיה יחידות הגלוקוזה אלפא-1-4 O-גליקוזידיות קשורות זו לזו. בנקודת הענף יש קשר אלפא-1-4 O-גליקוזידי, כמו גם קשר אלפא-1-6 O-גליקוזידי.

הגליקוגן לא נשבר לחלוטין. המולקולה הבסיסית קיימת תמיד. או שמולקולות גלוקוז חדשות קשורות לכך גליקוזידיים או מתפצלות. אחסון אנרגטי יעיל אפשרי רק בצורה של מולקולה מסועפת זו כמו עץ.

גליקוגן קיים בכל התאים ולכן הוא זמין ישירות לאספקת אנרגיה. עם זאת, הוא מאוחסן בכבד ושרירי השלד על מנת להבטיח את אספקת האנרגיה לתקופת מעבר מסוימת גם כשאין אוכל. במידת הצורך, הוא מפורק בעיקר לצורה התוך תאית גלוקוז-1-פוספט. כדי לווסת את רמת הסוכר בדם, גלוקוז חופשי נוצר יותר ויותר בכבד באמצעות תגובות אנזימטיות.

פונקציה ומשימה

גליקוגנוליזה מספקת לאורגניזם אנרגיה בצורת גלוקוז חופשי ובצורה גלוסוזית זרחנית. למטרה זו, אחסון הפחמימות מצורת הגליקוגן מתפרק. מכיוון שיש גליקוגן בכל תאי הגוף, הגליקוגנוליזה מתרחשת בכל מקום.

הגליקוגן מאוחסן גם בשרירי השלד ובכבד. בדרך זו, ניתן לעמוד במהירות בדרישות האנרגיה הגבוהות של שרירי השלד גם כשאין אוכל. הכבד גם מבטיח שיש מספיק גלוקוז בכדי לווסת את רמות הסוכר בדם. אנרגיה נוספת, גלוקוז-6-פוספטאז, זמינה בכבד כדי להמיר גלוקוז-1-פוספט לגלוקוז-6-פוספט. לאחר מכן ניתן להוסיף גלוקוזה-6-פוספט לגליקוליזה, כלומר להיווצרות גלוקוזה.

הצעדים הראשונים בגליוקוגנוליזה הם למעשה זהים בשרירי השלד ובכבד. מולקולות הגלוקוזה המקושרות אלפא-1-4 O-גליקוזידים בשרשראות הגליקוגן המונקלים המסועפים העץ מפוצלים על ידי האנזים גליקוגן פוספורילאז. מולקולת הגלוקוזה המפוצלת קשורה לשארית פוספטים. התוצאה היא גלוקוז-1-פוספט, שניתן להשתמש בו מיידית לייצור אנרגיה או להפיכתו לביומולקולות אחרות.

תהליך המחשוף הזה מתרחש רק עד ליחידת הגלוקוז הרביעית של השרשרת לפני נקודת הענף. האנזים debranching מה שמכונה (4-אלפא-גלוקנו-טרנספרז) משמש לפיצול יחידות הגלוקוזה שנותרו. האנזים הזה עושה שני דברים. מצד אחד, זה מזרז את ההפרדה של שלוש מארבע יחידות הגלוקוזה לפני נקודת הענף והעברת שלה לקצה חופשי ולא מפחית של הגליקוגן. מצד שני, זה מזרז את ההידרוליזה של נקודת הסתעפות אלפא 1-6, היוצרת גלוקוז חופשי.

בגלל היחס בין השרשראות ונקודות הענף הגליקוגן, תהליך זה מייצר רק אי פעם עשרה אחוז גלוקוז חופשי. עם זאת, בכמויות נוצרות אפילו כמויות גדולות יותר של גלוקוז חופשי. כאמור, בכבד יש אנזים נוסף (גלוקוז-6-פוספטאז) אשר מזרז את האיזומריזציה של המולקולה גלוקוז-1-פוספט לגלוקוז-6-פוספט.

ניתן להמיר גלוקוז-6-פוספט בקלות לגלוקוז חופשי. באופן זה הכבד מבטיח שרמת הסוכר בדם תישאר קבועה כשאין אוכל. אם רמת הסוכר בדם יורדת בגלל לחץ גופני או הימנעות מזון, ההורמונים גלוקגון והאדרנלין מוגברים. שני ההורמונים מעוררים גליקוגנוליזה ובכך מבטיחים רמת סוכר בדם מאוזנת.

גלוקגון הוא האנטגוניסט של ההורמון אינסולין, המוגבר כאשר רמת הסוכר בדם גבוהה. האינסולין מעכב גליקוגנוליזה.

מחלות ומחלות

אם הגליקוגנוליזה מחמירה יותר, זה יכול להיות סימפטום לתהליך פתולוגי. ההורמון גלוקגון ממריץ את הגליקוגנוליזה ישירות על ידי הפעלת קולטן מצומד לחלבון G (GPCR). כתוצאה ממפל התגובה שמתחיל, מופעל קטליטית גליקוגן פוספורילאז (PYG). הפוספורילאז הגליקוגן בתורו מזרז את היווצרות הגלוקוז-1-פוספט מהמחשוף של יחידות הגלוקוז מהגליקוגן.

עם ריכוז מוגבר של ההורמון גלוקגון, יש פירוט מוגבר של הגלוקוגן. בשורה התחתונה נוצרים כמויות גדולות יותר של גלוקוזה, מה שמוביל לעלייה ברמת הסוכר בדם. ריכוז מוגבר של גלוקגון מתרחש במה שמכונה גלוקגון. הגלוקגונומה היא גידול נוירואנדוקריני של הלבלב המייצר ברציפות כמויות אדירות של גלוקגון. ניתן להעלות את רמת הפלזמה של הגלוקגון עד פי 1000 מהנורמה.

תסמיני המחלה הם סוכרת, כתוצאה מגידול גליקוגנוליזה, אקזמה הרסנית ביותר על הפנים, הידיים והרגליים ואנמיה. הגידול בדרך כלל ממאיר. הטיפול מורכב מהסרתו הניתוחית. אם יש גרורות או חוסר יכולת לפעול, כימותרפיה מתבצעת.

עם היווצרות מוגברת של אדרנלין, יותר גלוקוגן מתפרק. אדרנלין מיוצר בריכוזים גבוהים בפהוכרומוציטומה, בין היתר, מבלי שניתן יהיה להסדיר את רמת ההורמונים. פוחוכרומוציטומה היא גידולים פעילים הורמונלית של מדוללת הכליה. בדרך כלל לא ניתן לקבוע את הגורמים לגידולים אלה. ברוב המקרים, לעומת זאת, מדובר בגידולים שפירים, אשר עם זאת יכולים להפוך לממאירים.

בנוסף ללחץ דם גבוה והפרעות קצב לב, רמת הסוכר בדם מוגברת מאוד כתוצאה מגידול גליקוגנוליזה. תסמינים לא ספציפיים הם כאב ראש, הזעה, חיוורון, חוסר שקט, עייפות ולוקוציטוזיס. הטיפול מורכב בעיקר מהסרה כירורגית של הגידול.