Glykogeeni on α-glukoosin makromolekyyli (molekyylipaino noin 400 miljoonaa daltonia), jossa a-l, 6-glykosidisidoksista johtuen on pääasiassa a-1, 4-glykosidisidoksia ja haaroja suhteessa 1:10.
Glykogeeni muodostaa varamateriaalin ja se hajoaa jatkuvasti ja liuotetaan uudelleen; koko kehon solumassassa on noin 100 g glykogeeniä: suurin osa siitä on maksassa, jossa se on liikkuvaa ja jota voidaan siksi käyttää muiden elinten varaukseen (lihaksissa oleva glykogeeni ei ole liikkuva).
Entsyymit, jotka katalysoivat glykogeenin hajoamista ja synteesiä, ovat kaikki sytoplasmassa, joten tarvitaan säätelyjärjestelmää, joka tekee yhden reitin inaktiiviseksi, kun toinen on aktiivinen: jos glukoosi on käytettävissä, jälkimmäinen muunnetaan glykogeeniksi (anabolia), joka on varanto, päinvastoin, jos tarvitaan glukoosia, sitten glykogeeni hajoaa (katabolia).
Entsyymi, joka osallistuu pääasiassa glykogeenin hajoamiseen, on glykogeenifosforylaasi ; tämä entsyymi kykenee pilkkomaan a-1, 4-glykosidisidoksen käyttämällä epäorgaanista ortofosfaattia lyyttisenä aineena: pilkkominen tapahtuu fosforolyyttisen ja glukoosi-1-fosfaatin kautta.
Viisi tai kuusi yksikköä haarautumispisteestä entsyymi glykogeenifosforylaasi ei enää kykene toimimaan, joten se irtoaa glykogeenistä ja korvaa haaroittavan entsyymin, joka on transferaasi : tämän entsyymin katalyyttisessä paikassa on 'histidiini, joka sallii kolmen sakkaridiyksikön siirtämisen lähimpään glykosidiseen ketjuun (histidiini hyökkää glukoosimolekyylin ensimmäistä hiiltä). Juuri mainittu entsyymi on glykosyylitransferaasi ; tämän entsyymin vaikutuksen päätyttyä sivuketjuun jää vain yksi glukoosiyksikkö, jossa ensimmäinen hiili on sitoutunut pääketjun glukoosin kuudennelle hiilelle. Sivuketjun viimeinen glukoosiyksikkö vapautuu a-1, 6-glykosidaasientsyymin vaikutuksesta (tämä entsyymi on haaroittavan entsyymin toinen osa); koska oksat, glykogeenissä, ovat suhteessa 1:10 makromolekyylin täydellisestä hajoamisesta, saamme noin 90% glukoosi-1-fosfaattia ja noin 10% glukoosia.
Edellä mainittujen entsyymien vaikutus mahdollistaa sivuketjun poistamisen glykogeenimolekyylistä; näiden entsyymien aktiivisuus voidaan toistaa, kunnes ketju hajoaa kokonaan.
Tarkastellaan hepatosyyttiä; glukoosi (assimiloitu ruokavalion kautta), kun se tulee soluun, se muunnetaan glukoosi-6-fosfaatiksi ja aktivoituu. Glukoosi 6-fosfaatti transformoituu fosfoglukomutaasin vaikutuksesta glukoosi-1-fosfaatiksi: jälkimmäinen on biosynteesin ei-välitön prekursori; biosynteesissä käytetään sokereiden aktivoitua muotoa, jota edustaa difosfaattiin sitoutunut sokeri: yleensä uridyylidifosfaatti (UDP). Sitten glukoosi-1-fosfaatti muunnetaan UDP-glukoosiksi; tämä metaboliitti on glykogeenisyntaasin vaikutuksesta, joka kykenee sitomaan UDP-glukoosia kasvavan glykogeenin ei-pelkistävään päähän: pitkänomainen glykogeeni saadaan glukosidiyksiköstä ja UDP: stä. Entsyymi nukleosidifosfokinaasi muuntaa UDP: n UTP: ksi, joka palaa kiertoon.
Glykogeenin hajoaminen tapahtuu glykogeenifosforylaasin vaikutuksesta, joka vapauttaa glukoosimolekyylin ja muuntaa sen glukoosi-1-fosfaatiksi. Tämän jälkeen fosfoglukomutaasi muuntaa glukoosi-1-fosfaatin glukoosi-6-fosfaatiksi.
Glykogeeni syntetisoidaan ennen kaikkea maksassa ja lihaksissa: kehossa on 1-1, 2 grammaa glykogeeniä, joka jakautuu lihasmassaan.
Myosyytin glykogeeni edustaa energian varausta vain kyseiselle solulle, kun taas maksaan sisältyvä glykogeeni on myös varanto muille kudoksille, eli se voidaan lähettää glukoosina muille soluille.
Sitten glukoosin 6-fosfaatti, joka on saatu lihaksissa glykogeenin hajoamisesta, lähetetään sitten energiavaatimusten tapauksessa glykolyysiin; maksassa glukoosi-6-fosfaatti muunnetaan glukoosiksi 6-fosfaattifosfataasin (hepatosyytteille ominainen entsyymi) vaikutuksesta ja siirretään verenkiertoon.
Sekä glykogeenisyntaasi että glykogeenifosforylaasi toimivat glykogeenin ei-pelkistävillä yksiköillä, joten on oltava hormonaalinen signaali, joka ohjaa yhden reitin aktivoinnin ja toisen estämisen (tai päinvastoin).
Laboratoriossa oli mahdollista pidentää glykogeeniketjua hyödyntämällä glykogeenifosforylaasia ja käyttämällä glukoosi-1-fosfaattia erittäin suurina pitoisuuksina.
Soluissa glykogeenifosforylaasi katalysoi vain hajoamisreaktiota, koska metaboliittien pitoisuudet ovat sellaisia, että ne siirtävät seuraavan reaktion tasapainon oikealle (eli glykogeenin hajoamiselle):
Tarkastellaan glykogeenifosforylaasin vaikutusmekanismia: asetaalihappo (joka toimii sillana glukoosiyksiköiden välillä) sitoutuu fosforyylivetyyn: reaktiovälituote muodostuu karbokaatista (glukoosissa, joka on päähän), johon fosforyyli (Pi) sitoutuu hyvin nopeasti.
Glykogeenifosforylaasi vaatii kofaktorin, joka on pyridoksaalifosfaatti (tämä molekyyli on myös transaminaasien kofaktori): sillä on vain osittain protonoitu fosforyyli (pyridoksaalifosfaattia ympäröi hydrofobinen ympäristö, joka oikeuttaa siihen sitoutuneiden protonien läsnäolon) . Fosforyyli (Pi) kykenee tuottamaan glykopogeenille protonin, koska tällaiset fosforyylit takaisin tällöin, protoni piridoksaalifosfaatin osittain protonoidusta fosforyylistä. Todennäköisyys, että fysiologisessa pH: ssa fosforyyli menettää protonin ja pysyy täysin deprotonoituna, on hyvin alhainen.
Katsotaanpa nyt, miten fosfoglukomutaasi toimii. Tällä entsyymillä on katalyyttisessä kohdassa fosforyloitu seriinitähde; seriini tuottaa fosforyylin glukoosi-1-fosfaatille (asemassa kuusi): glukoosi-1, 6-bisfosfaatti muodostuu lyhyeksi ajaksi, sitten seriini fosforyloidaan ottamalla fosforyyli asemassa 1. Phosphoglucus mutase voi toimia molempiin suuntiin, toisin sanoen muuntaa glukoosi-1-fosfaatti glukoosi-6-fosfaatiksi tai päinvastoin; jos tuotetaan glukoosi-6-fosfaattia, se voidaan lähettää suoraan glykolyysiin, lihaksiin tai muuntaa glukoosiksi maksassa.
Entsyymi uridyylifosoglukus-transferaasi (tai UDP-glukoosipyrofosforylaasi) katalysoi glukoosi-1-fosfaatin siirtymisreaktiota UTP: hen fosforylihyökkäyksen avulla.
Juuri kuvattu entsyymi on pyrofosforylaasi: tämä nimi johtuu siitä, että vastakkainen reaktio juuri kuvatun kanssa on pyrofosforylaatio.
Kuvatulla tavalla saatu UDP-glukoosi kykenee pidentämään monosakkaridiyksikön glykogeeniketjua.
On mahdollista kehittää reaktio kohti UDP-glukoosin muodostumista poistamalla tuote, joka on pyrofosfaatti; entsyymi pyrofosfataasi muuntaa pyrofosfaatin kahteen ortofosfaatti- molekyyliin (anhydridin hydrolyysi) ja siten pitää pyrofosfaatin pitoisuuden niin alhaisena, että UDP-glukoosin muodostusprosessi suosii termodynaamisesti.
Kuten mainittiin, UDP-glukoosi voi glykogeenisyntaasin vaikutuksen ansiosta pidentää glykogeeniketjua.
Seuraukset (suhteessa 1:10) johtuvat siitä, että kun glykogeeniketju koostuu 20-25 yksiköstä, haarautuva entsyymi (jolla on katalyyttipaikallaan histidiini), joka pystyy siirtämään 7-sarjan sarjan. -8 glykosidiset yksiköt edelleen 5-6 yksikön alavirtaan: näin muodostuu uusi haarautuminen.
Henkisen alkuperän vuoksi tai jos energiaa tarvitaan fyysisen ponnistuksen vuoksi, adrenaliini erittyy lisämunuaisista.
Adrenaliinin (ja norepinefriinin) kohdesolut ovat maksan, lihasten ja rasvakudoksen soluja (jälkimmäisessä on triglyseridien hajoaminen ja rasvahappojen leviäminen: mitokondrioissa on siten tuotettu glukoosia 6 -fosfaatti, joka lähetetään glykolyysiin, kun taas adiposyyteissä glukoosi-6-fosfaatti muunnetaan glukoosiksi glukoosi-6-fosfaattifosfataasin entsyymin vaikutuksesta ja viedään kudoksiin).
Katsotaanpa nyt adrenaliinin toimintatapaa. Adrenaliini menee sitoutumaan reseptoriin, joka on sijoitettu solukalvoon (myosyyttien ja hepatosyyttien), ja tämä määrittää signaalin käännöksen ulkopuolelta solun sisään. Proteiinikinaasi aktivoituu, joka toimii samanaikaisesti järjestelmissä, jotka säätelevät glykogeenin synteesiä ja hajoamista:
Glykogeenisyntaasi on kahdessa muodossa: defosforyloitu muoto (aktiivinen) ja fosforyloitu muoto (inaktiivinen); proteiinikinaasi fosforyloi glykogeenisyntaasia ja estää sen vaikutuksen.
Glykogeenifosforylaasi voi esiintyä kahdessa muodossa: aktiivinen muoto, jossa on fosforyloitua seriiniä, ja inaktiivinen muoto, jossa seriini on defosforyloitu. Glykogeenifosforylaasi voidaan aktivoida glykogeenifosforylaasikinaasin avulla . Glykogeenifosforylaasikinaasi on aktiivinen, jos se on fosforyloitu ja inaktiivinen, jos se on defosforyloitu; proteiinikinaasilla on substraattina glykogeenifosforylaasikinaasi, ts. se kykenee fosforyloimaan (ja siten aktivoimaan) sen, joka puolestaan aktivoi glykogeenifosforylaasia.
Kun adrenaliinisignaali on ohi, sen vaikutus soluun on myös lopetettava: fosfataasientsyymit vaikuttavat sitten proteiinilajeihin.
