De glycogenolyse Het is het proces van lysis of afbraak van glycogeen. Het is een katabole (vernietiging) enzymatische route die de afbraak van glycogeen en de afgifte van glucose-6-fosfaat omvat..
Glycogeen is een stof die wordt gebruikt als opslag voor glucose. Het wordt aangetroffen in het cytoplasma van cellen en komt vooral voor in lever- en spiercellen van dieren..
Het is een molecuul dat door sommige auteurs wordt gedefinieerd als een "glucoseboom", aangezien het een vertakte structuur heeft. Het is een homopolymeer dat is samengesteld uit zich herhalende eenheden van glucoseresiduen, die met elkaar zijn verbonden via α-1,4- en α-1,6-bindingen..
Wanneer glucose nodig is, kan het uit verschillende bronnen worden verkregen: door glycogenolyse, uit glucose dat in het bloed circuleert of uit de mechanismen van glucoseproductie via niet-glycosidische stoffen. Dit laatste mechanisme wordt gluconeogenese genoemd en komt voornamelijk voor in de lever en de nieren..
Artikel index
- Bloedglucose komt uit het spijsverteringsstelsel en de bijna exclusieve leveringsprocessen van de lever.
- Wanneer glycogenolyse optreedt in de spier, komt de vrijgekomen glucose in de stofwisselingsprocessen terecht die gericht zijn op de aanmaak van ATP (cellulaire energie).
- In de lever komt glucose uit glycogenolyse in het bloed terecht, wat gelijktijdig een verhoging van de bloedglucose (bloedglucoseconcentratie) veroorzaakt..
Glycogenolyse is een proces dat niet kan worden beschouwd als het omgekeerde van glycogeensynthese of glycogenese, het is een andere route.
De afbraak van glycogeen begint met de werking van een specifiek enzym, glycogeenfosforylase genaamd, dat verantwoordelijk is voor het 'breken' van de α-1,4-bindingen van glycogeen, waarbij glucose-1-fosfaat vrijkomt. Het mechanisme van splitsing is een fosforolyse.
Dankzij dit enzym worden de glycosideresiduen van de buitenste glycogeenketens gesplitst, totdat er aan elke kant van elke tak ongeveer vier glucoseresiduen zijn..
In glycogeen zijn glucosemoleculen verbonden door α-1,4-bindingen, maar op vertakkingsplaatsen zijn de bindingen van het α-1,6-type.
Wanneer er vier glucoseresiduen in de buurt van de vertakkingspunten achterblijven, draagt een enzym, α-1,4 → α-1,4 glucaan transferase, een trisaccharide-eenheid over van de ene tak naar de andere, waardoor takpunt 1 → 6 zichtbaar wordt..
Het enzym dat vertakkingen verwijdert, in het bijzonder amyl 1 → 6 glucosidase, hydrolyseert de α-1,6-bindingen. Op deze manier vindt door de opeenvolgende werking van deze drie enzymen (fosforylase, glucan transferase en debranching enzyme) de volledige splitsing van glycogeen plaats..
Glucose-1-fosfaat uit glycogeen wordt omgezet in glucose-6-fosfaat via een omkeerbare reactie die wordt gekatalyseerd door fosfoglucomutase. In deze reactie "beweegt" het fosfaat van koolstof 1 naar koolstof 6 door het effect van dit enzym en zo eindigt de glycogenolyse..
In de lever bevindt zich een enzym dat glucose 6-fosfatase wordt genoemd en dat het fosfaat uit koolstof 6 van glucose verwijdert en het omzet in ‘vrije’ glucose, dat door de celwanden wordt getransporteerd en in het bloed terechtkomt..
De spier kan geen glucose aan de bloedbaan leveren, omdat hij dit enzym niet heeft en de gefosforyleerde glucose "vastzit" in de spiercellen..
Glucose-6-fosfaat in de spier treedt glycolyse binnen, een katabool proces voor de productie van ATP (adenosinetrifosfaat), vooral belangrijk tijdens anaërobe spiercontractie.
Het metabolisme van glycogeen wordt gereguleerd door de activiteit van twee enzymen in evenwicht te brengen; een die wordt gebruikt voor synthese, dat is glycogeen-synthetase en een andere die wordt gebruikt voor splitsing, dat is glycogeen-fosforylase.
Het evenwicht in de activiteit van deze enzymen zal de synthese of de afbraak van glycogeen stimuleren. De regulerende mechanismen vinden plaats via substraten en via een complex hormonaal systeem waarbij in de lever ten minste vier hormonen betrokken zijn:
- de adrenaline
- noradrenaline
- glucagon en
- insuline
Hormonen kunnen werken via een tweede boodschapper, die cAMP- of calciumionen kunnen zijn..
CAMP activeert glycogeenfosforylase en deactiveert tegelijkertijd glycogeensynthetase. Om deze reden verhoogt het het katabolisme en verlaagt of remt het de glycogeensynthese (anabolisme)..
Epinefrine en norepinefrine, die werken via β-adrenerge receptoren, en glucagon, die werken via specifieke receptoren, verhogen de cAMP-spiegels in levercellen. Deze toename van cAMP activeert glycogeenfosforylase en het glycogeenkatabolisme begint..
Epinefrine en norepinefrine stimuleren ook glycogenolyse door een mechanisme dat onafhankelijk is van cAMP en via α1-adrenerge receptoren. Dit mechanisme stimuleert de mobilisatie van calcium uit de mitochondriën..
Insuline verhoogt de activiteit van het enzym fosfodiësterase, dat verantwoordelijk is voor de vernietiging van cAMP. Als gevolg van het effect van insuline in de lever nemen de cAMP-niveaus af, waardoor de fosforylaseactiviteit wordt verminderd en de synthetaseactiviteit toeneemt..
De balans van deze hormonale activiteit bepaalt de "richting" van het glycogeenmetabolisme..
Glycogenolyse in spieren neemt toe onmiddellijk na het begin van spiercontractie. Calcium is het tussenproduct dat de activering van fosforylase synchroniseert met contractie.
Calcium activeert een fosforylasekinase dat op zijn beurt spierglycogeen-fosforylase of myofosforylase activeert, dit enzym verschilt van het enzym dat in de lever wordt aangetroffen, maar heeft dezelfde functie.
Insuline verhoogt de glucose-6-fosfaatspiegels in spiercellen door de opname van glucose uit de bloedbaan te bevorderen. Door glucose-6-fosfaat te verhogen, wordt de defosforylering van glycogeensynthetase en de daaruit voortvloeiende activering gestimuleerd.
Het netto resultaat is een toename van de spierglycogenese en een afname of remming van glycogenolyse..
Erfelijke insufficiëntie van enkele specifieke enzymen die nodig zijn voor het hepatische en spiermetabolisme van glycogeen is een van de oorzaken van glycogeenstapelingsziekten.
Deze ziekten worden gezamenlijk glycogenose genoemd. Afhankelijk van het aanwezige enzymatische falen, worden ze gerangschikt volgens type I tot VIII en worden ze toegevoegd zodra ze worden ontdekt.
Sommige glycogenose zijn al heel vroeg in het leven fataal, hier zijn enkele voorbeelden.
De enzymatische storingen die bij glycogenose aanwezig zijn, veroorzaken een toename of overmatige ophoping van glycogeen, voornamelijk in de lever, spieren en / of nieren. Er zijn echter glycogenose die dit effect op erytrocyten of lysosomen veroorzaken.
Type I-glycogenose wordt de ziekte van Von Gierke genoemd en wordt in verband gebracht met een tekort aan glucose-6-fosfatase, waardoor de glycogeenbelasting in hepatocyten en tubulaire niercellen toeneemt. De patiënt heeft hypoglykemie, ketose, lactacidemie en hyperlipidemie.
Bij type V glycogenose of de ziekte van McArdle is er een tekort aan spierglycogeenfosforylase, wat zich vertaalt in het falen van spierglycogenolyse. Bijgevolg is er een slechte inspanningstolerantie, lage bloedlactaatspiegels na inspanning en zeer hoge glycogeenspiegels in spiercellen..
Bij type VI glycogenose of de ziekte van haar is het tekort van het leverenzym glycogeenfosforylase. In deze gevallen is er een toename van het leverglycogeen met een neiging tot hypoglykemie.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.