1. Lehninger Principles of Biochemistry
David L. Nelson and Michael M. Cox
Lehninger Principles of Biochemistry
Fourth Edition
Chapter 15:
Principles of Metabolic Regulation:
Glucose and Glycogen
Copyright © 2004 by W. H. Freeman & Company
Glýkógen

3. Carl og Gerti Cori

4. Glýkógenkorn

5. Bygging, eiginleikar og hlutverk -
glýkógen er forðafjölsykra
Glýkógen er gert úr glúkósaleifum
Glýkógen er hentugt geymsluform fyrir glúkósa
af osmótískum ástæðum
Glúkósaforði í lifur, geymdur sem glýkógen,
jafngildir mólstyrk glúkósa sem er um 400 mM
Algengur blóðsykursstyrkur er 4-6 mM,
en dæmigerður glýkógenstyrkur í lifrarfrumu er 0,01 µm

6. Hlutverk glýkógens
Vöðvar geyma glýkógen til eigin þarfa,
en lifur geymir glýkógen til nota fyrir önnur líffæri
Glýkógen lifrar tekur þátt í stýringu blóðsykursstyrks
Aðeins lifrin getur losað glúkósa
í einhverju magni út í blóðrás
Fyrstu viðbrögð líkamans við lækkuðum blóðsykursstyrk
milli mála eru niðurbrot glýkógens
Eftir kolhýdrataauðuga máltíð er glúkósi
umfram orkuþarfir geymdur í lifur sem glýkógen

7. Glýkógen er greinótt og hvarfagjörn fjölliða
Greinarnar auka leysni glýkógens og hvarfagirni
Megintengin milli glúkósaleifa eru α-1,4-tengi
en hliðargreinar tengjast með α-1,6-tengjum
Hliðartengi eru með 8-12 glúkósaleifa millibili
Algengt er að glúkósaleifar séu táknaðar með hringum

8. Bygging glýkógens
Bygging glýkógens tryggir að glúkósi
er geymdur í lágmarksrúmmáli
Bygging glýkógens hentar vel til að
tryggja snöggt niðurbrot þess við loftfirrtar aðstæður
Glýkógen notað til þess að grípa til glúkósabirgða
hratt og með skömmum fyrirvara,
eða til þess að geyma glúkósa
þegar framboð hans er nægjanlegt

10. Smíð og niðurbrot glýkógens gerast í frymi í vöðva og lifur
Smíð og niðurbrot glýkógens fara fram í aðskildum ferlum
Ruglið ekki saman glycogenesis (glýkógensmíð)
og gluconeogenesis (nýmyndun glúkósa)
Ruglið ekki saman glycogenolysis (niðurbrot glýkógens)
og glycolysis (sykrurof)

11. Niðurbrot glýkógens
Megintengi glýkógens eru ekki rofin með vatnsrofi
heldur með fosfórólýsu
Ensímið fosfórýlasi hvetur niðurbrot glýkógens
Glýkósíðtengið (α-1,4 tengi) er rofið með fosfati (fosfórólýsu)
Glúkósaleifar eru teknar burt frá non-redúserandi enda
(óbundinn OH hópur tengdur C-4)
Afurðin er glúkósa-1-fosfat sem kemst ekki út úr frumunni
Bygging glýkógens tryggir hámarksvirkni fosfórýlasa

14. Hliðartengi í glýkógeni eru rofin með vatnsrofi
Fosfórýlasi virkar ekki á hliðartengi
og skilur eftir stúf með 4 glúkósaleifum
Hydrolysis: R-O-R' + HOH → R-OH + R'-OH
Phosphorolysis: R-O-R' + HO-PO32- → R-OH + R'-O-PO32-

15. “Debranching enzyme” hvetur vatnsrof hliðartengja
Fyrst flytur transferasi bút með a. m. k. 3 glúkósaleifum
Eftir er stubbur, tengdur með α-1,4 tengi
α-1,6-glúkósíðasi klippir stubbinn af, afurðin er glúkósi
Transferasavirkni og α-1,6-glúkósíðasavirkni
eru á tveimur hvarfastöðvum á sama próteini
α-1,6-glúkósíðasi er notaður í tannkrem til þess að hvetja vatnsrof glúkósafjölliðunnar dextrans í tannsýklu

18. Hvernig tengist glýkólýsa smíð og niðurbroti glýkógens?
Fosfóglúkómútasi hvetur hvörfun glúkósa-1-fosfats
í glúkósa-6-fosfat
og notar glúkósa 1,6-bisfosfat sem millistig
Svipað gerist í glýkólýsu þegar 2-fosfóglýserat
hvarfast í 3-fosfóglýserat
Aðeins lifur getur framleitt frían glúkósa í einhverjum mæli
með glúkósa-6-fosfatasa
Þau hvörf gerast í nýmyndun glúkósa (gluconeogenesis)

21. Glýkógensmíð
UDP-glúkósi er virkjað og hvarfagjarnt form glúkósa,
myndað frá UTP sem er notað að
bæta glúkósaeiningum á glýkógenfjölliðu
UDP-sykrur eru notaðar við smíð annarra
kolhýdratafjölliðna og ábót einsykra á aðrar sameindir
CDP-afleiður, myndaðar frá CTP,
eru notaðar við smíð fosfólípíða

24. Myndun megintengja
Glýkógensýnþasi hvetur smíði glýkógens
Sýnþasi er ensím sem hvetur efnasmíð án þess
að nota ATP eða annað núkleósíðatrífosfat
Sýnþetasi er ensím notar núkleósíðatrífosfat við efnasmíð

25. Dæmi um sýnþetasa:
Áður en amínósýrur tengjast tRNA gerir
amínóasýl-tRNA-sýnþetasi þær virkari
ATP + amínósýra → amínósýruadenýlat + PPi
Ruglið ekki saman sýnþasa (flestir í ensímaflokki 4, lýasar)
og sýnþetasa (ensímaflokkur 6, lígasar)

26. Glúkósa-1-fosfat er upphafsefni glýkógensmíðar
og afurð niðurbrots glýkógens
Glúkósa-1-fosfat + UTP → UDP-glúkósi + PPi
(pýrófosfat, dífosfat)
PPi + H2O → 2 Pi
glýkógenn + UDPGlúkósi → glýkógenn+1 + UDP

29. Myndun hliðartengja
Myndun hliðartengja (α-1,6 tengja) er hvött af
“branching enzyme”
Þegar beina keðjan hefur náð ákveðinni lengd
er bútur fluttur innar á keðjuna
og α-1,6 tengi myndast
“Branching enzyme” er mjög sérhæft
hvað varðar lengd bútsins sem fluttur er
og hvert hann fer

31. Upphaf glýkógensmíðar
Upphaf glýkógensmíðar var lengi ráðgáta
“Primer” er nauðsynlegur til að hefja glýkógensmíð
“Primer” er lítið ensím, glýkógenín,
sem hvetur ábót glúkósaeininga á sjálft sig
Fyrst er glúkósi fluttur af UDP-glúkósa á
týrosínleif á glýkógeníni, sykrukeðjan lengd,
svo tekur glýkógensýnþasi við
og sykrukeðjan losnar ekki af próteininu,
sem situr innst í glýkógensameindinni

32. Glýkógenín

34. Glycogenin initiates glycogen synthesis.
Glycogenin is an enzyme that catalyzes attachment of a glucose molecule to one of its own tyrosine residues.
Glycogenin is a dimer, and evidence indicates that the 2 copies of the enzyme glucosylate one another.

35. A glycosidic bond is formed between the anomeric C1 of the glucose moiety derived from UDP-glucose and the hydroxyl oxygen of a tyrosine side-chain of Glycogenin.
UDP is released as a product.

36. Glycogenin then catalyzes glucosylation at C4 of the attached glucose (UDP-glucose again the donor), to yield an O-linked disaccharide with a(1®4) glycosidic linkage.
This is repeated until a short linear glucose polymer with a(1®4) glycosidic linkages is built up on Glycogenin.

37. Það kostar ekki mikla orku að smíða glýkógen,
jafngildi eins ATP fyrir hverja glúkósaleif
1 Glúkósa-6-fosfat → glúkósa-1-fosfat
2 Glúkósa-1-fosfat + UTP → UDP-glúkósi + PPi
3 PPi + H2O → 2 Pi
4 glýkógenn + UDPGlúkósi → glýkógenn+1 + UDP
5 UDP + ATP → UTP + ADP

38. Vatnsrof pýrófosfats í ólífrænt fosfat gerir hvörfin ógagnhverf
Nettó:
Glúkósa-6-fosfat + ATP + glýkógenn + H2O → glýkógenn+1 + ADP + 2 Pi
Vatnsrof pýrófosfats í ólífrænt fosfat gerir hvörfin ógagnhverf
með brottnámi myndefnis
Algengt er að pýrófosfat sé notað á þennan hátt í frumum
til að gera efnahvörf ógagnhverf
Jöfnurnar eru frekar til þess að átta sig á heildarmyndinni,
ekki til að læra þær utanað

39. Glýkógenkvillar eru sjaldgæfir en lærdómsríkir
Nokkrir sjaldgæfir kvillar eru til þar sem
efnaskipti glýkógens raskast
Í von Gierke’s kvilla vantar glúkósa-6-fosfatasa,
ensím í nýmyndun glúkósa
Blóðsykur er lágur, laktat í blóði er hátt, einnig þríglýseríð,
kólesteról og þvagsýra
Glýkógen safnast fyrir í lifur
Unnt er að skýra þetta með því að
aðrar efnaskiptabrautir glúkósa-6-fosfats yfirfyllast

40. Í McArdle’s kvilla vantar fosforýlasa í vöðva
Lýsir sér í vöðvaverkjum eftir áreynslu,
en er furðu meinlítill kvilli
Athuganir á kvillanum leiddu til þess að
menn áttuðu sig á að smíð og niðurbrot glýkógens
færu eftir aðskildum ferlum

41. Brian McArdle