Glikojenoliz

Glikojenoliz organizmaya glikoz-1-fosfat ve glikozu karbonhidrat depolama formu glikojenden sağlamasına hizmet eder. Özellikle karaciğer ve iskelet kaslarında çok miktarda glikojen depolanır. Diğer şeylerin yanı sıra, kan şekeri seviyesi de karaciğerdeki glikojen metabolizmasından etkilenir.

Glikojenoliz nedir?

Glikojenoliz, glikojenin glikoz-1-fosfat ve glikoza parçalanması ile karakterize edilir. Bu, yaklaşık yüzde 90 glikoz-1-fosfat ve yüzde on glikoz üretir. Glikojen, bitkilerdeki nişastaya benzer şekilde glikozun depolanma şeklidir.

Zincirlerinde glikoz birimleri alfa-1-4 O-glikosidik olarak birbirine bağlı dallı bir molekül olarak görünür. Dallanma noktasında bir alfa-1-4 O-glikosidik bağın yanı sıra bir alfa-1-6 O-glikosidik bağ vardır.

Glikojen tamamen parçalanmaz. Temel molekül her zaman mevcuttur. Ya yeni glikoz molekülleri buna glikosidik olarak bağlanır ya da ayrılır. Etkili enerji depolaması ancak bu ağaç benzeri, dallı molekül formunda mümkündür.

Glikojen tüm hücrelerde bulunur ve bu nedenle doğrudan enerji temini için kullanılabilir. Ancak besin yokken bile belli bir geçiş dönemi boyunca enerji arzını garanti altına almak için karaciğerde ve iskelet kaslarında depolanır. Gerekirse, esas olarak hücre içi formda glikoz-1-fosfat olarak parçalanır. Kan şekeri seviyesini düzenlemek için, karaciğerde enzimatik reaksiyonlarla artan şekilde serbest glikoz oluşur.

İşlev ve görev

Glikojenoliz, organizmaya serbest glikoz ve fosforile glikoz formunda enerji sağlar. Bu amaçla, karbonhidrat depolama formu glikojen parçalanır. Vücudun tüm hücrelerinde glikojen olduğu için her yerde glikojenoliz gerçekleşir.

Glikojen ayrıca iskelet kaslarında ve karaciğerde depolanır. Bu sayede iskelet kaslarının yüksek enerji ihtiyacı yiyecek yokken bile hızlı bir şekilde karşılanabilir. Karaciğer ayrıca kan şekeri seviyelerini düzenlemek için yeterli glikoz bulunmasını sağlar. Karaciğerde glikoz-1-fosfatı glikoz-6-fosfata dönüştürmek için ek bir enzim olan glikoz-6-fosfataz mevcuttur. Glikoz-6-fosfat daha sonra glikolize, yani glikoz oluşumuna eklenebilir.

Glikojenolizdeki ilk adımlar temelde iskelet kasları ve karaciğerde aynıdır. Ağaç benzeri dallı molekül glikojen zincirlerindeki alfa-1-4 O-glikosidik bağlı glikoz molekülleri, glikojen fosforilaz enzimi tarafından ayrılır. Ayrılan glikoz molekülü, bir fosfat kalıntısına bağlanır. Sonuç, enerji üretmek veya onu diğer biyomoleküllere dönüştürmek için hemen kullanılabilen glikoz-1-fosfattır.

Bu bölünme işlemi, yalnızca dallanma noktasından önce zincirin dördüncü glikoz birimine kadar gerçekleşir. Sözde dallanma önleyici enzim (4-alfa-glukanotransferaz), kalan glikoz birimlerini bölmek için kullanılır. Bu enzim iki şey yapar. Bir yandan, dört glikoz ünitesinden üçünün dallanma noktasından önce ayrılmasını ve bunun glikojenin serbest, indirgeyici olmayan bir ucuna aktarılmasını katalize eder. Öte yandan, serbest glikoz oluşturan alfa-1-6 dallanma noktasının hidrolizini katalize eder.

Glikojendeki zincirlerin ve dallanma noktalarının oranı nedeniyle, bu işlem sadece yüzde on serbest glikoz üretir. Bununla birlikte, karaciğerde daha da büyük miktarlarda serbest glikoz oluşur. Daha önce bahsedildiği gibi, karaciğer, glikoz-1-fosfat molekülünün izomerizasyonunu glikoz-6-fosfata katalize eden ek bir enzime (glikoz-6-fosfataz) sahiptir.

Glikoz-6-fosfat kolaylıkla serbest glikoza dönüştürülebilir. Böylelikle karaciğer yemek olmadığında kan şekeri seviyesinin sabit kalmasını sağlar. Fiziksel stres veya gıda yoksunluğu nedeniyle kan şekeri seviyesi düşerse, glukagon ve adrenalin hormonları artar. Her iki hormon da glikojenolizi uyarır ve böylece dengeli bir kan şekeri seviyesi sağlar.

Glukagon, kan şekeri seviyesi yükseldiğinde artan insülin hormonunun antagonistidir. İnsülin, glikojenolizi inhibe eder.

Hastalıklar ve rahatsızlıklar

Glikojenoliz daha şiddetli hale gelirse, patolojik bir sürecin belirtisi olabilir. Glukagon hormonu, bir G proteinine bağlı reseptörü (GPCR) aktive ederek glikojenolizi doğrudan uyarır. Başlayan reaksiyon kademesinin bir sonucu olarak, bir glikojen fosforilaz (PYG) katalitik olarak aktive olur. Glikojen fosforilaz ise, glikoz birimlerinin glikojenden ayrılmasıyla glukoz-1-fosfat oluşumunu katalize eder.

Glukagon hormonu konsantrasyonunun artmasıyla, glukojen parçalanmasında artış olur. Sonuç olarak, daha büyük miktarlarda glikoz yaratılır ve bu da kan şekeri seviyelerinin yükselmesine neden olur. Sözde glukagonomda güçlü bir şekilde artan glukagon konsantrasyonları meydana gelir. Glukagonoma, sürekli olarak büyük miktarlarda glukagon üreten pankreasın nöroendokrin bir tümörüdür. Glukagon plazma seviyesi, normun 1000 katına kadar yükseltilebilir.

Hastalığın semptomları, artan glikojenoliz, yüz, el ve ayaklarda aşırı derecede tahrip edici egzama ve anemiye bağlı diabetes mellitus'tur. Tümör genellikle kötü huyludur. Tedavi, cerrahi olarak çıkarılmasından oluşur. Metastaz veya hareketsizlik varsa kemoterapi uygulanır.

Adrenalin oluşumunun artmasıyla da daha fazla glukojen parçalanır. Adrenalin, diğer şeylerin yanı sıra, hormon seviyesi düzenlenmeden feokromositoma içinde yüksek konsantrasyonlarda üretilir. Feokromositoma, adrenal medulla'nın hormonal olarak aktif tümörleridir ve bu tümörlerin nedenleri genellikle belirlenemez. Bununla birlikte, vakaların çoğunda iyi huylu tümörlerdir, ancak bunlar da kötü huylu hale gelebilir.

Yüksek tansiyon ve kardiyak aritmilere ek olarak, artan glikojenoliz nedeniyle kan şekeri seviyesi büyük ölçüde artar. Spesifik olmayan semptomlar baş ağrısı, terleme, solukluk, huzursuzluk, yorgunluk ve lökositozdur. Terapi esas olarak tümörün cerrahi olarak çıkarılmasından oluşur.