Glicogenul este o macromoleculă (masă moleculară de aproximativ 400 milioane daltoni) de α-glucoză în care există în principal legături glicozidice α-1,4 și ramificații într-un raport de 1:10, datorită legăturilor glicozidice α-1,6.
Glicogenul constituie material de rezervă și este degradat și reconstituit continuu; în întreaga masă celulară a corpului, există aproximativ 100 g de glicogen: cea mai mare parte este în ficat unde este mobil și, prin urmare, poate fi folosit ca rezervă pentru alte organe (glicogenul din mușchi nu este mobil).
Enzimele care catalizează degradarea și sinteza glicogenului sunt toate în citoplasmă, de aceea este necesar un sistem de reglare care să facă o cale inactivă atunci când cealaltă este activă: dacă există glucoză disponibilă, aceasta din urmă se transformă în glicogen (anabolism) care este o rezervă, invers, dacă c "este necesar pentru glucoză, atunci glicogenul este degradat (catabolism).
Enzima implicată în principal în descompunerea glicogenului este glicogen fosforilaza; această enzimă este capabilă să scindeze o legătură α-1,4 glicozidică folosind un ortofosfat anorganic ca agent litic: scindarea are loc pe cale fosforolitică și se obține 1-fosfat de glucoză.
La cinci sau șase unități dintr-un punct de ramificare, enzima glicogen fosforilază nu mai poate acționa, prin urmare se detașează de glicogen și este înlocuită de o enzimă deramificatoare care este o transferază: în situl catalitic al acestei enzime c "este o" histidină care permite transferul a trei unități zaharide la cel mai apropiat lanț glicozidic (histidina atacă primul carbon al unei molecule de glucoză). glicoziltransferaza; la sfârșitul acțiunii acestei enzime, doar o unitate de glucoză rămâne pe lanțul lateral cu primul carbon legat de al șaselea carbon al unei glucoză din lanțul principal. Ultima unitate de glucoză din lanțul lateral este eliberată prin acțiunea "enzimă α-1,6 glicozidază (această enzimă constituie a doua parte a enzimei deramifiante); având în vedere că ramurile din glicogen sunt într-un raport de 1:10, din degradarea completă a macromoleculei obținem aproximativ 90% din glucoză 1-fosfat și aproximativ 10% din glucoză.
Acțiunea enzimelor menționate mai sus permite eliminarea unui lanț lateral din molecula de glicogen; activitatea acestor enzime poate fi repetată până când are loc degradarea completă a lanțului.
Să luăm în considerare un hepatocit; glucoza (asimilată prin dietă), atunci când intră în celulă este transformată în glucoză 6-fosfat și astfel este activată. Glucoza 6-fosfat, prin acțiunea de fosfoglucomutaza, se transformă în glucoză 1-fosfat: acesta din urmă este un precursor non-imediat al biosintezei; în biosinteză se folosește o formă activată de zaharuri care este reprezentată de zahăr legat de un difosfat: de obicei uridildifosfatul (UDP). Glucoza 1- fosfat este apoi transformat în UDP-glucoză, acest metabolit sub acțiunea lui glicogen sintază care este capabil să lege UDP-glucoza de un capăt nereducător al glicogenului în creștere: se obține glicogen alungit al unei unități glucozidice și UDP UDP este transformat de enzima difosfokinazei nucleozidată în UTP care revine în circulație.
Degradarea glicogenului are loc prin acțiunea glicogen fosforilaza care eliberează o moleculă de glucoză și o transformă în glucoză 1-fosfat. Ulterior, fosfoglucomutaza transformă glucoza 1-fosfat în glucoză 6-fosfat.
Glicogenul este sintetizat, mai ales, în ficat și mușchi: în organism există 1-1,2 hectograme de glicogen distribuite în toată masa musculară.
Glicogenul unui miocit reprezintă o rezervă de energie numai pentru această celulă, în timp ce glicogenul conținut în ficat este, de asemenea, o rezervă pentru alte țesuturi, adică poate fi trimis, ca glucoză, către alte celule.
6-fosfatul de glucoză obținut în mușchi din degradarea glicogenului este apoi trimis, în caz de necesitate energetică, la glicoliză; în ficat, glucoza 6-fosfat este transformată în glucoză prin acțiunea de glucoză 6-fosfat fosfatază (enzima caracteristică a hepatocitelor) și este transportată în sânge.
Glicogen sintază și glicogen fosforilază funcționează pe unitățile nereducătoare ale glicogenului, deci trebuie să existe un semnal hormonal care să comande activarea unei căi și blocarea celeilalte (sau invers).
În laborator a fost posibilă prelungirea lanțului glicogen prin exploatarea glicogen fosforilazei și utilizarea glucozei 1-fosfat într-o concentrație foarte mare.
În celule, glicogen fosforilaza catalizează doar reacția de degradare, deoarece concentrațiile metaboliților sunt astfel încât să deplaseze echilibrul următoarei reacții spre dreapta (adică spre degradarea glicogenului):
Să vedem mecanismul de acțiune al glicogen fosforilazei: oxigenul acetal (care acționează ca o punte între unitățile de glucoză) se leagă de hidrogenul fosforilului: se formează un intermediar de reacție dat de o carbocație (pe glucoză care este tot " extremități) de care se leagă foarte repede fosforilul (Pi).
Glicogen fosforilaza necesită un cofactor care este fosfat piridoxal (această moleculă este și un cofactor pentru transaminaze): are un fosforil parțial protonat (fosfatul piridoxal este înconjurat de un mediu hidrofob care justifică prezența protonilor legați de acesta). Fosforilul (Pi) este capabil să transfere un proton la glicogen deoarece acest fosforil reabucă apoi protonul din fosforil parțial protonat al fosfatului piridoxal. Probabilitatea ca, la pH fiziologic, fosforilul să-și piardă protonul și să rămână complet deprotonat este foarte scăzută.
Să vedem acum cum funcționează fosfoglucomutaza.Această enzimă prezintă, în situl catalitic, un reziduu de serină fosforilată; serina dă fosforil la 1-fosfat de glucoză (în poziția șase): 1,6-bisfosfatul de glucoză se formează pentru o perioadă scurtă de timp, apoi serina este refosforilată luând fosforilul în poziția unu. Fosfogluco mutaza poate funcționa în ambele direcții, adică transformarea glucozei 1-fosfat în glucoză 6-fosfat sau invers; dacă se produce glucoză 6-fosfat, acesta poate fi trimis direct la glicoliză, în mușchi, sau transformat în glucoză în ficat.
Enzima uridil fosfogluco transferază (sau UDP glucoză pirofosforilază) catalizează reacția de transfer a glucozei 1-fosfat la UTP prin atașare la fosforil a.
Enzima tocmai descrisă este o pirofosforilază: acest nume se datorează faptului că reacția opusă celei descrise tocmai este o pirofosforilare.
Glucoza UDP, obținută așa cum este descrisă, este capabilă să prelungească lanțul de glicogen, printr-o unitate monozaharidică.
Este posibil ca reacția să evolueze spre formarea glucozei UDP prin eliminarea unui produs care este pirofosfatul; enzima pirofosfataza transformă pirofosfatul în două molecule de ortofosfat (hidroliza unei anhidri) și, prin aceasta, menține concentrația de pirofosfat atât de scăzută încât să facă procesul de formare a glucozei UDP favorizat termodinamic.
După cum sa menționat, glucoza UDP, datorită acțiunii glicogenului sintază, este capabilă să prelungească lanțul glicogenului.
Ramificațiile (într-un raport de 1:10) se datorează faptului că, atunci când un lanț de glicogen este format din 20-25 de unități, intervine o enzimă de ramificare (având o „histidină pe situl său catalitic), capabilă să transfere o serie de 7-8 unități glicozidice în aval de 5-6 unități: astfel se generează o nouă ramificare.
Din motive de origine nervoasă sau dacă este nevoie de energie datorită efortului fizic, adrenalina este secretată din glandele suprarenale.
Celulele țintă ale adrenalinei (și noradrenalinei) sunt cele ale ficatului, mușchilor și țesutului adipos (în acesta din urmă există degradarea trigliceridelor și circulația acizilor grași: în consecință, glucoza este produsă în mitocondriile 6-fosfat, pentru a fi trimis la glicoliză, în timp ce în adipocite, glucoza 6-fosfat este transformată în glucoză prin acțiunea enzimei glucoză 6-fosfat fosfatază și exportată în țesuturi).
Să vedem acum modalitățile de acțiune ale adrenalinei. Adrenalina se leagă de un receptor plasat pe membrana celulară (a miocitelor și hepatocitelor) și aceasta determină translația semnalului din exterior în interiorul celulei. Se activează proteina kinază care acționează simultan asupra sistemelor care reglează sinteza și degradarea glicogenului:
Glicogenul sintază există în două forme: o formă defosforilată (activă) și o formă fosforilată (inactivă); proteina kinază fosforilează glicogen sintază și îi blochează acțiunea.
Glicogen fosforilaza poate exista sub două forme: o formă activă în care este prezentă o serină fosforilată și o formă inactivă în care serina este defosforilată. Glicogen fosforilaza poate fi activată de enzimă glicogen fosforilaz kinaza. Glicogen fosforilaza kinaza este activă dacă este fosforilată și inactivă dacă este defosforilată; proteina kinaza are ca substrat glicogen fosforilaza kinaza, adică este capabilă să fosforileze (și, prin urmare, să o activeze) pe aceasta din urmă care, la rândul său, activează glicogen fosforilaza.
Odată ce semnalul de adrenalină se termină, efectul pe care îl are asupra celulei trebuie să se încheie și: enzimele fosfatazei intervin apoi asupra speciilor de proteine.
