Glicogeneza

Glicogenogeneza este o cale metabolică pentru sinteza glicogenului din glucoză , care are loc cu cheltuirea energiei sub formă de ATP și UTP . Glicogeneza are loc în toate țesuturile animalelor , dar are loc în principal în ficat și mușchi . Sinteza glicogenului are loc în timpul digestiei (în perioada de absorbție, adică la 1-2 ore după aportul de carbohidrați [1] [2] .

Mecanism

„Punctul de plecare” al glicogenogenezei este glucoza-6-fosfat . Glucoza-6-fosfat poate fi produsă din glucoză într-o reacție catalizată de izoenzimele hexokinaza I și hexokinaza II în mușchi și hexokinaza IV ( glucokinaza ) în ficat:

D-glucoza + ATP → D-glucoza-6-fosfat + ADP .

Cu toate acestea, glucoza alimentară poate lua o cale mai complexă către glucoză-6-fosfat. Mai întâi intră în eritrocite , unde este transformat glicolitic în lactat . Apoi lactatul intră în ficat, unde în timpul gluconeogenezei se transformă în glucoză, iar apoi glucoză-6-fosfat [2] .

Pentru a iniția sinteza glicogenului, glucoza-6-fosfatul trebuie convertit în glucoză-1-fosfat de către enzima fosfoglucomutaza :

Glucoză-6-fosfat ⇌ glucoză-1-fosfat [2] .

Glucoza-1-fosfatul este convertit în continuare în UDP-glucoză de către UDP-glucoză pirofosforilază , care este o etapă cheie în sinteza glicogenului [3] .

Glucoză-1-fosfat + UTP → UDP-glucoză + PP i

Această reacție de formare a nucleotid-zahăr în condiții celulare este ireversibilă , prin urmare, glicogenogeneza este și ireversibilă. Condensarea trifosfatului de uridină cu glucoză-1-fosfat are o ușoară modificare pozitivă a energiei Gibbs , totuși, în timpul acestei reacții, se eliberează pirofosfat (PP i ), care este hidrolizat rapid de pirofosfatază , iar această reacție este extrem de exergonic . (ΔG' o = -19,2 kJ/mol). Astfel, concentrația de pirofosfat în celulă este menținută la un nivel scăzut, iar formarea de nucleotide-zahăr este benefică din punct de vedere energetic pentru celulă. De fapt, implicarea rapidă a produsului de reacție în alte reacții, care este facilitată de valoarea negativă mare a schimbării energiei Gibbs în timpul hidrolizei pirofosfatului, stimulează reacții de biosinteză ulterioare [4] .

UDP-glucoza este un donator direct de reziduuri de glucoză în reacția catalizată de glicogen sintetaza , care catalizează transferul unui reziduu de glucoză de la UDP-glucoză la capătul nereducător al unei molecule de glicogen ramificat [3] .

Glicogen sintaza creează legături (α1→4)-glicozidice, cu toate acestea, nu este capabilă să creeze legături (α1→6)-glicozidice , care sunt situate la punctele de ramificare a glicogenului. Aceste legături sunt formate de enzima de ramificare a glicogenului , sau amil-(1→4)-(1→6)-transglicozilaza sau glicozil-(4→6)-transferaza . Enzima de ramificare a glicogenului catalizează transferul unui fragment terminal de 6 sau 7 reziduuri de glucoză de la capătul nereducător al unei ramuri de glicogen cu cel puțin 11 resturi la gruparea hidroxil de la al șaselea atom al reziduului de glucoză situat mai jos și poate aparține fie aceluiași lanț, fie altui lanț. Astfel, se creează o nouă ramură a glicogenului [5] .

Reziduuri suplimentare de glucoză pot fi adăugate la noua ramură de glicogen prin acțiunea glicogen sintetazei. Punctul biologic de ramificare a moleculei de glicogen este că crește solubilitatea glicogenului și crește numărul capetelor sale nereducătoare, care sunt locurile de activitate ale glicogen fosforilazei (enzima principală a glicogenolizei ) și glicogen sintaza [5] .

Glicogen sintaza nu poate începe sinteza unui nou lanț de glicogen de la zero. Pentru a face acest lucru, ea are nevoie de o sămânță, care poate fi un lanț de poliglucoză (α1→4) sau o ramură care conține cel puțin 8 reziduuri de glucoză. Formarea semințelor este asigurată de proteina glicogenină , care este atât locul sintezei semințelor, cât și catalizatorul acestui proces. Primul pas în sinteza unei noi molecule de glicogen este transferul unui reziduu de glucoză din UDP-glucoză în grupa hidroxil a reziduului de aminoacid tirozină Tyr 194 al glicogeninei, datorită activității glucozil transferazei a proteinei. Lanțul în creștere este prelungit prin adăugarea succesivă a 7 sau mai multe resturi de glucoză, fiecare din UDP-glucoză, reacție catalizată și de glicogenină. În această etapă, glicogen sintaza este inclusă în sinteza glicogenului, ceea ce asigură o alungire suplimentară a lanțului de glicogen. După aceea, glicogenina ca parte a unei particule β, atașată covalent de singurul capăt nereducător al moleculei de glicogen [5] .

Regulamentul

Reglarea glicogenogenezei se realizează împreună cu glicogenoliza (defalcarea glicogenului) în funcție de tipul de comutare. Această comutare are loc în timpul trecerii de la starea absorbtivă la starea post-absorbtivă, precum și atunci când starea de repaus se schimbă la modul de lucru fizic. În ficat, se efectuează cu participarea hormonilor insulină , glucagon și adrenalină , iar în mușchi - insulină și adrenalină. Efectul lor asupra sintezei și descompunerii glicogenului este mediat de o inversare a activității a două enzime cheie: glicogen sintetaza (glicogenogeneza) și glicogen fosforilaza (glicogenoliza) prin fosforilarea /defosforilarea lor [6] .

Note

  1. ↑ Severin, 2011 , p. 241.
  2. ↑ 1 2 3 Nelson, Cox, 2008 , p. 599.
  3. ↑ 12 Nelson , Cox, 2008 , p. 600.
  4. ↑ Nelson, Cox, 2008 , p. 598.
  5. ↑ 1 2 3 Nelson, Cox, 2008 , p. 601.
  6. ↑ Severin, 2011 , p. 245.

Literatură