Glikogen

Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Skoči na: navigacija, iskanje
Kemijska struktura glikogena

Glikogen je polisaharid in je osnovna oblika uskladiščene glukoze v celicah pri živalih in človeku.

Živali in rastline shranjujejo glukozo oziroma energijo v obliki polisaharidov glikogena oziroma škroba. Ta dva polisaharida se v celicah nahajata v obliki citosolnih delcev, imenovanih granule. Glikogen je polisaharidna molekula, ki nastopa kot sekundarni, dolgoročni, vir energije v živalskih in človeških celicah. Ima veliko hidroksilnih skupin, zato z vodikovimi vezmi veže veliko vode. Sestavljena je iz nekaj 100 do 1000 molekul glukoze.

Zgradba[uredi | uredi kodo]

Glikogen je analog škroba, manj razvejanega polimera glukoze rastlin, zato se pogosto imenuje tudi živalski škrob. Zgrajen je iz osrednje molekule glikogenina, okoli katerega so nanizane razvejane verige glukoz. Glukoze so v verigah povezane z 1-4 ali 1-6 glikozidno vezjo. Ima podobno zgradbo kot amilopektin, razlikuje se le v tem, da ima ta več razvejitvenih mest kot glikogen. Glikogen najdemo v obliki zrnc (granul) v citosolu mnogih tipov celic. Igra pomembno vlogo v glukoznem ciklu. Predstavlja energijsko rezervo, ki se lahko začne hitro izkoriščati, če se telo sooči s pomankanjem glukoze, vseeno pa je v glikogenu shranjeno manj energije kot energijskih rezervah trigliceridov. Le glikogen, ki je shranjen v jetrih je na voljo drugim organom.

Metabolizem glikogena[uredi | uredi kodo]

Njegovo sintezo in razgradnjo regulirajo hormoni inzulin (inducira sintezo), adrenalin (pospeši razgradnjo), glukagon (pospeši razgradnjo) in kortizol (pospeši razgradnjo.)

Sinteza (Glikogeneza)[uredi | uredi kodo]

Sinteza glikogena, je za razliko od njegove razgradnje, endergonski proces. To pomeni, da je za njegovo sintezo potrebna energija. Energija za sintezo pride z molekule UTP, ki reagira z glukoza-1-fosfatom in tvori UDP-glukozo v reakciji, ki jo katalizira UDP-glukoze pirofosforilaza. Glikogen se sintetizira iz UDP-glukoze pod vplivom encima glikogen sintaze. Ta daljša verigo glikogena, dokler ne vsebuje do 11 enot glukoze, povezanih z 1-4 vezjo. Nato encim glikogen razvejajoči encim ali amilo (α1→4) do (α1→6) transglikolaza prenese 7 glukoznih molekul na C6 hidroksilno skupino glukoze, globlje v molekuli glikogena. Molekule glukoze so povezane s tako imenovano glikozidno vezjo.

Ker pa lahko glikogen sintaza le podaljšuje že obstoječo verigo glikogena, je za sintezo potreben protein glikogenin. Ta veže reducirajoči del začetne glukoze v verigi z enim izmed svojih tirozinov.

Razgradnja (Glikogenoliza)[uredi | uredi kodo]

Glikogen se začne razgrajevati na nereducirajočemu koncu verige pod vplivom encima glikogen fosforilaze. Nastanejo glukoza-1-fosfati, katere nato fosfoglukozna mutaza pretvori v glukoza-6-fosfate. Fosforilaza lahko cepi verigo, dokler ne ostanejo samo še 4 molekule glukoze. Ko ostanejo samo še 4 molekule glukoze v linearni verigi glikogena, mora encim glukanotransferaza premestiti preostale glukoze, ki so vezane na mestih 6 na mesta 4. Nato lahko fosforilaza nadaljuje. Z glukoza-6-fosfati (G6P) pa se lahko zgodijo tri različne stvari:

  • G6P nadaljuje pot glikolize in se porabi za celično energijo.
  • G6P se v jetrih in ledvicah pretvori nazaj v glukozo s pomočjo encima glukoza-6-fosfataza.
  • G6P lahko gre po poti pentozefosfatov preko encima glukoza-6-fosfat dehidrogenaza in proizvede NADPH ter pentozo.

Nahajanje in vloga v organizmu[uredi | uredi kodo]

Glikogen se v človeškem telesu nahaja v obliki granul, v citosolu celic. Njegova primarna vloga v telesu je, da nastopa kot energijska zaloga. V telesu naj bi bilo okoli 450g glikogena. Najdemo ga predvsem v jetrih ter mišicah. Vendar pa lahko nastane z glukogenezo tudi v možganih in želodcu. Nekaj glikogena najdemo tudi v ledvicah, še manj pa v določenih nevroglija celicah v možganih ter limfocitih. V času nosečnosti ga najdemo tudi v maternici, ki prehranjuje zarodek.

Funkcija in regulacija jetrnega glikogena[uredi | uredi kodo]

Ko pojemo ter prebavimo obrok, ki vsebuje ogljikove hidrate, se poveča nivo glukoze v krvi. (Polisaharidi se v prebavnem traktu pretvorijo v enostavnejše sladkorje, ki se lahko absorbirajo v kri.) Trebušna slinavka nato začne izločati endokrini hormon inzulin. Glukoza, ki prehaja skozi portalno veno v jetra, vstopi v hepatocite (jetrne celice). Inzulin stimulira le te, da sprožijo vrsto encimov, med katerimi je tudi glikogen sintaza. Molekule glukoze se dodajajo verigam glikogena, dokler ne zmanjka inzulina ali glukoze. V tej fazi jetra sprejmejo več glukoze kot je oddajo.

Ko nivo glukoze pade, se izločanje inzulina ustavi in sinteza glikogena preneha. Ko se glikogen potrebuje za energijo, se razgradi nazaj v glukozo, katero lahko celice koristijo. Najprej se porabi glikogen, ki se nahaja v mišicah. Glikogen fosforilaza je encim, ki primarno razgradi glikogen. Po obroku je naslednjih 8 do 12 ur glukoza, ki jo je telo pridobilo z razgradnjo jetrnega glikogena primarni vir glukoze, ki se uporablja za različne celične procese v telesu. Glukoza, ki nastane z razgradnjo glikogena v jetrih z glukoneogenezo se prenese do možganov. Glukagon je hormon, katerega izloča trebušna slinavka in deluje antagonistično inzulinu. Ko se nivo glukoze v krvi spusti pod normalno vrednost, trebušna slinavka v veliki meri izloča glukagon, ki stimulira razgradnjo glikogena v glukozo, čeprav je nivo inzulina visok. Tako telo prepreči, da bi raven glukoze preveč padla in bi prišlo do hipoglikemije. Podobno kot glukagon delujeta tudi adrenalin in kortikosteroidni hormon kortizon.

Glikogen v mišičnih in drugih celicah[uredi | uredi kodo]

V mišicah najdemo glikogen v precej nižjih koncentracijah (1 % vlažne teže), vendar pa je njegova skupna količina v vseh mišicah večja od tiste v jetrih (10 % vlažne teže jeter). Nivo glikogena v telesu, predvsem v eritrocitih, jetrih ter mišicah, je odvisen predvsem od fizičnega treninga, bazalnega metabolizma posameznika ter prehranjevalnih navad. Glikogen predstavlja v mišičnih celicah, kot tudi v nekaterih drugih celicah, zalogo energije, ki se lahko sprosti takoj. Mišične celice nimajo sposobnosti sproščanja glukoze v kri, saj jim manjka encim glukoza-6-fosfataza, zato se znotrajcelični glikogen uporablja izključno kot energijska zaloga.

Nepravilnosti v metabolizmu[uredi | uredi kodo]

Najbolj pogosta motnja v metabolizmu glikogena se imenuje diabetes oz. sladkorna bolezen, pri kateri se zaradi nenormalnih vrednosti inzulina, glikogen ne izgrajuje v jetrih. Poznamo več tipov diabetesa. V primeru hipoglikemije, ki jo povzroči previsoka koncentracija inzulina, je nivo glikogena v jetrih visok, vendar visoka koncentracija inzulina ne dovoli glikogenolize, ki je potrebna za vzdrževanje normalnega nivoja glukoze v krvi. Pogosto se hipoglikemija zdravi z glukagonom.

Glikogenski dolg in vzdržljivostna vadba[uredi | uredi kodo]

Maratonski tekači in kolesarji se mnogokrat podajo v glikogenski dolg, to je stanje, pri katerem se porabijo skoraj vse posameznikove zaloge glikogena zaradi dolgih naporov in premajhnega vnosa energijsko bogate hrane v organizem. Maratoncem se to zgodi približno po 32. kilometru, odvisno od velikosti ter rase tekača. Pojav glikogenskega dolga lahko zakasnimo z uživanjem ogljikovih hidratov pred tekom. Ko nastopi glikogenski dolg, se pogosto počutimo tako utrujene, da se s težavo premikamo, lahko pa pride tudi do sistemskega šoka.