Glikogen
Glikogen je polisaharid glukoze koji predstavlja primarni skladišni oblik ugljikohidrata kod kičmenjaka. Po značenju u metabolizmu, analog je skrobu kod biljaka. Stvara se uglavnom u jetri i mišićima,iako gotovo sve tjelesne ćelije imaju sposobnost uskladištavanja manjih količina glikogena.
Rezerve glikogena u jetri predstavljaju skladišta glukoze koja se, pri padu koncentracije glukoze u krvi, veoma brzo mogu mobilizirati i taj pad kompenzirati. Mišićni glikogen je glavni izvor energije tokom intenzivnih fizičkih napora, pri čemu oslobođena glukoza nikada ne prelazi u krvotok. Iako daleko manje prisutne od rezervi lipida, rezerve glikogena su veoma značajne i u energetski bogatim stanjima, prve se popunjavaju, čim se poveća koncentracija glukoze.[2][3]
Struktura
Glikogen je razgranati homopolisaharid (homoglikan) sa monosaharidnim jedinicama molekula α-D-glukoze. Sadrži do oko 50.000 monosaharidnih ostataka, pri čemu molekulska masa varira između 106 i 1.6×107 daltona. Molekule glukoze su u uglavnom povezane α-(1→4)-glikozidnim vezama, čime se formiraju duži lanci, koji se dalje granaju i formiraju bočne lance preko α-(1→6)-glikozidnih veza. Razgranatost molekula varira, tako da se, u središtu molekula, bočni lanci odvajaju na svaka četiri ostatka glukoze, pri čemu nikada nisu bliži od četiri ostatka (usljed specifičnosti enzima grananja). Bočne grane na periferiji molekula su rjeđe, tek na svakih 6-10 molekula glukoze. Ovakva strukturna organizacija uvjetuje prisustvo velikog broja neredukujućih krajeva, što je bitno za brzu hidrolizu jer se razgradnja glikogena počinje sa neredukujućih krajeva. Osim toga, nelinearnost molekula omogućava nihovo gusto pakovanje. Sekundarna struktura je najčešće globularna pa zauzima veoma malo prostora, u poređenju sa molekulskom masom. Redukujući kraj glikogena nalazi se u unutrašnjosti i nije slobodan. Za njega se kovalentnom vezom, preko ostatka tirozinske grupe, spaja specifični protein — glikogenin.[4] U biosintezi glikogenina prajmer je glikogenin, onda kada počinje od prekursora sa manje od 7 ostataka glukoze.
Zastupljenost i uloga u organizmu
Ukupne rezerve glikogena u organizmu su primarno smješten u jetri i mišićima. Kod odraslih osoba, u jetri ima do 100g glikogena, a odatnih 200g je u mišićima.[5] Glikogen se skladišti u obliku zrnaca u citosolu ćelija. Ćelije jetre, u odnosu na svoju masu, mogu primiti maksimalno 5-8% glikogena, a u mišićima oko 1-3%. Zasićenost ćelija glikogenom, uglavnom ovisi o dužini gladovanja, fizičkoj aktivnosti, ali i udjelu ugljikohidrata u ishrani. Pri mirovanju, rezerve glikogena mogu zadovoljiti energetske potrebe organizma u periodu od oko 12 sati intenzivnog gladovanja.[6]
Glikogen se ne skladišti u većoj mjeri od spomenute, jer ne predstavlja najsvrsishodniji oblik deponovanja energije; veže dva puta veću količinu vode od svoje mase, a daje 2,5 puta manje energije od iste mase neutralnih masti.
Rezerve glikogena se neprestano troše i obnavljanju. Nakon uzimanja, probave i apsorpcije hrane bogate ugljikohidratima, povećanja se razina glukoze u krvi, što utiče na lučenje insulina (iz pankreasa). U nizu kompleksnih regulatornih uloga koje obavlja u metabolizmu, insulin utiče na povećan ulaz glukoze u ćelije. Pošto je glukoza osmotski veoma aktivna, normalno se ne deponira u ćelijama, nego brzo glikolizira. U ćelijama jetre i mišića, insulin istovremeno aktivira proces glikogeneza — biosinteze glikogena, što omogućava konverziju preuzete glukoze u glikogen. Nakon zasićenja ćelija glikogenom, suvišna glukoza, u nizu metaboličkih procesa, pretvara se u lipide, a suvišna energija skladišti u vidu triacilglicerola.
Promet glikogena u jetri
Okončanjem priliva glukoze iz probavnog trakta, razina insulina opada. Za homeostazu razine glukoze u krvi odgovoran je i hormonglukagon. Budući da je je glukoza najneposredniji izvor energije za ćelije, a za neurone i jedini (osim u periodu dugotrajnog gladovanja), razina glukoze u krvi posljedično počinje da opada. Glukagon smanjuje intenzitet preuzimanja glukoze iz krvotoka, inhibira nebitne anaboličke procese i regulatorno utiče na mobilizaciju rezervi glikogena. Oslobođena glukoza iz hepatocita, prelazi zatim u krvotok. Suštinski, glikogen jetre predstavlja depo glukoze koji, između obroka, obezbjeđuje konstantan dotok ovog šećera perifernim organima i tkivima. Ova uloga se označava i kaopuferska uloga jetre za glukozu.
Promet glikogena u mišićima
U mišićima, glikogenma ne učestvuje u održavanju homeostaze glukoze, nego je isključivo rezerva energije u samim mišićima. U mirovanju ili pri umjerenim fizičkim aktivnostima, energetske potrebe za održavanje mišićnog tonusa i umjerenog rada podmiruju se aerobnim metabolizmom — masne kiseline, glukoza i kisik, u dovoljnim količinama, dopremaju se do mišićnog tkiva, razgrađuju i konačno uključuju u respiratorni lanac čime se, u oksidativnoj fosforilaciji, obezbjeđuje znatna količina energije. Pod navedenim okolnostima, taj iznos zadovoljava oko 95% energetskih potreba mišića. Tokom intenzivnog fizičkog rada, potrebe za energijom se snažno povećavaju pa relativno spor aerobni metabolizam nije dovoljan da ih pravovremeno podmiri. Po utrošku kreatin-fosfata, kao najneposrednije rezerve energije koja je deponirana u mišićima, počinje glikogenoliza. Njome se brzo oslobađaju velike količine uskladištene glukoze, koja se razgrađuje do piruvata, a zatim i redukucira do laktata, uz stvaranje ATP. Anaerobni put stvaranja ATP je oko 100 puta brži od aerobnog.
Metabolizam glikogena
Katabolizam
Proces razgradnje glikogena do glukoze označava se kao glikogenoliza. To je proces koji kataliziraju tri enzima, uz odvajanje po jedane molekule glukoze, u vidu glukoze-6-fosfata (sa neredukujućih krajeva glikogena). Proces je pod kontrolom brojnih faktora, ali se u biti zasniva na alosternoj modulaciji i kovalentnoj modifikaciji enzima koji ga kataliziraju. Nastala glukoza-6-fosfat (G6P) u hepotocitima se defosforilizira pod djejstvom specifične fosfataze, nakon čega glukoza difundira u krvotok. G6P djelimično ulazi i u fosfoglukonatni put, a G6P u mišićima se primarno uključuje u glikolitički put.
Anabolizam
Proces biosinteze glikogena je glikogeneza. Taj proces Kataliziraju također tri enzima, pri čemu je prva reakcija endergonska: formiranje UDP-glukoze. Njena bit je uaktiviranju glikozidnih jedinica, koje se zatim vežu u rastući lanac glikogena, pri čemu se vezana energija troši za formiranje glikozidne veze. U ćelijama sa potpunim gubitkom glikogena, za njegovu sintezu je neophodan glikogenin, kao prajmer koji omogućava i autokatalizira vezivanje prvih 7 ostataka glukoze. Glikogeneza je također strogo kontrolirana, posebno hormonima, posredovanom kovalentnom modifikacijom glikogen-sintaze.
Poremećaji
Pošto je insulin centralni hormon metabolizma glikogena, većina stečenih poremećaja metabolizma glikogena vezana je za njegove patološki smanjene ili povišene razine. Jedan dio poremećaja je i urođene prirode, a posljedica je nedostatka ili disfunkcije enzima uključenih u metabolizam glikogena. Takvi poremećaji se općenito označavaju kao poremećaji skladištenja glikogena.
Hipoglikemija, koja je izazvana viškom insulina, koči proces glikogenolize, inhibirajući glikogen-fosforilazu, a time i oslobađanje rezervi glukoze. Manjak insulina pak sprečava ulazak glukoze u ćelije, pa i stvranje rezervi u molekulama glikogena. Normalizacija metabolizma glukoze uglavnom uravnotežava i metabolizam glikogena.
Također pogledajte
Reference
- ^ McArdle W. F., Katch I., Katch V. L. (2006): Exercise physiology: energy, nutrition, and human performance 6th Ed. Lippincott Williams & Wilkins, ISBN 0-7817-4990-5,http://books.google.dk/books?id=SRptlOx7yj4C&printsec=frontcover&hl.
- ^ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.
- ^ Hall J. E., Guyton A. C. (2006): Textbook of medical physiology, 11th edition. Elsevier Saunders, St. Louis, Mo, ISBN 0-7216-0240-1.
- ^ Koolman J., Roehm K-H. (2005): Color atlas of biochemistry, second edition, revised and enlarged, Thieme, Stuttgart-New York.
- ^ Shier D., Butler J., Lewis R. (1999): Hole's human anatomy and physiology, 8th Ed., WCB/McGraw-Hill, New York.
- ^ http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2047463/pdf/amjpathol00410-0037.pdf.