Glikogenoliza služi organizmu za opskrbu glukoza-1-fosfat a glukoza iz skladišta ugljikohidrata stvara glikogen. Glikogen se čuva u velikim količinama, posebno u jetra i skeletni mišići. Između ostalog, krv glukoza na razine također utječe metabolizam glikogena u jetra.
Što je glikogenoliza?
Glikogen je prisutan u svim stanicama i stoga je izravno dostupan za opskrbu energijom. Međutim, pohranjeno je u jetra i skeletni mišići kako bi osigurali opskrbu energijom za određeno prijelazno razdoblje, čak i u nedostatku hrane. Glikogenolizu karakterizira razgradnja glikogena na glukoza-1-fosfat i glukoza. Oko 90 posto glukoze-1fosfat i stvara se deset posto glukoze. Glikogen je oblik skladištenja glukoze, sličan onome što je škrob u biljkama. Izgleda kao razgranata molekula u čijim su lancima jedinice glukoze alfa-1-4 povezane O-glikozidno. Na točki razgranavanja, uz alfa-1-4 O-glikozidnu vezu, postoji i alfa-1-6 O-glikozidna veza. Glikogen nije potpuno razgrađen. Osnovna molekula uvijek postoji. Nova glukoza molekule ili su glikozidno vezani za nju ili se od nje odvajaju. Samo u obliku ove razgranate molekule nalik stablu moguće je učinkovito skladištenje energije. Glikogen je prisutan u svim stanicama i stoga je izravno dostupan za opskrbu energijom. Međutim, pohranjen je u jetri i u koštanim mišićima kako bi osigurao opskrbu energijom za određeno prijelazno razdoblje, čak i u nedostatku hrane. Po potrebi se uglavnom razgrađuje na unutarćelijski oblik glukoza-1-fosfat. Za regulaciju krv razine glukoze, slobodna glukoza se sve više proizvodi u jetri enzimskim reakcijama.
Funkcija i uloga
Glikogenoliza daje tijelu energiju u obliku slobodne glukoze i fosforiliranog oblika glukoze. U tu se svrhu razgrađuje glikogen za skladištenje ugljikohidrata. Budući da se glikogen nalazi u svim tjelesnim stanicama, glikogenoliza se javlja posvuda. Glikogen se također pohranjuje u koštanim mišićima i u jetri. Na taj se način mogu brzo zadovoljiti visoke energetske potrebe koštanih mišića, čak i ako nema hrane. Jetra također osigurava odgovarajuću količinu glukoze za regulaciju krv razina glukoze. U tu svrhu u jetri je prisutan dodatni enzim, glukoza-6-fosfataza, koji pretvara glukozu-1-fosfat u glukozu-6-fosfat. Glukoza-6-fosfat se tada može hraniti do glikolize, stvaranja glukoze. Početni koraci glikogenolize u osnovi su isti u koštanim mišićima i jetri. Alfa-1-4 O-glikozidno povezana glukoza molekule u lancima razgranate molekule nalik drvetu glikogen se cijepa enzimom glikogen fosforilazom. U ovom procesu, molekula glukoze koja je cijepana povezana je s fosfatnim ostatkom. Stvara se glukoza-1-fosfat, koji se odmah može koristiti za proizvodnju energije ili za transformaciju u druge biomolekule. Ovaj postupak cijepanja događa se samo do četvrte jedinice glukoze u lancu prije točke grananja. Za razgradnju preostalih glukoznih jedinica sada se koristi takozvani enzim za uklanjanje granica (4-alfa-glukanotransferaza). Ovaj enzim obavlja dvije zadaće. Prvo, katalizira odvajanje tri od četiri jedinice glukoze uzvodno od točke grananja i njezin prijenos na slobodni nereducirajući kraj glikogena. Drugo, katalizira hidrolizu alfa-1-6 mjesta grananja, proizvodeći slobodnu glukozu. Zbog omjera lanaca i mjesta grananja u glikogenu, u ovom se procesu ikada stvori samo deset posto slobodne glukoze. Međutim, čak i veće količine slobodne glukoze nastaju u jetri. Kao što je ranije spomenuto, jetra ima dodatni enzim (glukoza-6-fosfataza) koji katalizira izomerizaciju molekule glukoza-1-fosfat u glukoza-6-fosfat. Glukoza-6-fosfat se lako može pretvoriti u slobodnu glukozu. Na taj način jetra osigurava da razina glukoze u krvi ostane konstantna tijekom nedostatka hrane. Kad razina glukoze u krvi opadne zbog fizičkog stres ili uskraćivanje hrane, hormoni glukagon a epinefrin se proizvodi povećanom brzinom. Oba hormoni stimuliraju glikogenolizu i tako osiguravaju uravnoteženu razinu glukoze u krvi. glukagon je antagonist hormona insulin, koji se sve više proizvodi kada su razine glukoze u krvi visoke. Insulin inhibira glikogenolizu.
Bolesti i tegobe
Kada je glikogenoliza povećana, to može biti simptom patološkog procesa. Na primjer, hormon glukagon izravno potiče glikogenolizu aktivirajući receptor vezan za G protein (GPCR). Kao rezultat početka reakcijske kaskade, katalitički se aktivira glikogen fosforilaza (PYG). Glikogen fosforilaza zauzvrat katalizira stvaranje glukoze-1-fosfata iz cijepanja jedinica glukoze iz glikogena. Dakle, s povećanim koncentracija hormona glukagona, dolazi do pojačane razgradnje glukogena. Krajnji je učinak stvaranje većih količina glukoze, što rezultira povećanom razinom glukoze u krvi. Visoko povišene koncentracije glukagona javljaju se u takozvanom glukagonomu. Glukagonom je neuroendokrini tumor gušterače, koji trajno proizvodi ogromne količine glukagona. Dakle, razina glukagona u plazmi može se povisiti i do 1000 puta više od norme. Simptomi bolesti uključuju dijabetes mellitus, zbog povećane glikogenolize, ozbiljno destruktivan ekcemi na licu, šake i noge, i anemija. Tumor je obično maligni. Liječenje se sastoji u njegovom kirurškom uklanjanju. U slučaju metastaze ili neoperabilnost, kemoterapija izvodi se. Glukogen se također razgrađuje u povećanoj proizvodnji adrenalin. Adrenalin proizvodi se u visokim koncentracijama u a feokromocitoma, između ostalih, bez mogućnosti regulacije razine hormona. A feokromocitoma predstavlja hormonalno aktivne tumore moždine nadbubrežne žlijezde. Uzroci ovih tumora obično se ne mogu utvrditi. U većini slučajeva, međutim, riječ je o benignim tumorima, iako oni također mogu prerasti u maligne tumore. Pored toga visoki krvni tlak i srčane aritmije, razina glukoze u krvi znatno je povišena zbog povećane glikogenolize. Nespecifični simptomi su glavobolja, znojenje, bljedilo kao i nemir, umor i leukocitoza. Terapija sastoji se uglavnom od kirurškog uklanjanja tumora.
