Det glycogenolyse tjener organismen til tilvejebringelse af glukose-1-phosphat og glukose fra kulhydratlagringen i form af glycogen. Der opbevares meget glycogen i leveren og knoglemusklerne. Blandt andet påvirkes blodsukkerniveauet også af glycogenmetabolismen i leveren.
Hvad er glycogenolyse?
Glycogenolyse er kendetegnet ved opdeling af glycogen til glucose-1-phosphat og glucose. Dette producerer omkring 90 procent glucose-1-phosphat og ti procent glucose. Glykogen er oplagringsformen for glukose svarende til hvad stivelse er i planter.
Det fremstår som et forgrenet molekyle, i hvis kæder glucoseenhederne alfa-1-4 O-glycosidisk er knyttet til hinanden. På forgreningspunktet er der en alfa-1-4O-glykosidbinding såvel som en alfa-1-6O-glykosidbinding.
Glykogen er ikke helt nedbrudt. Det grundlæggende molekyle findes altid. Enten nye glukosemolekyler er glycosidisk bundet til dette eller opdelt. Effektiv energilagring er kun mulig i form af dette trælignende, forgrenede molekyle.
Glykogen er til stede i alle celler og er derfor direkte tilgængelig til energiforsyning. Dog opbevares den i leveren og i knoglemusklerne for at garantere energiforsyningen i en bestemt overgangsperiode, selv når der ikke er mad. Om nødvendigt opdeles det hovedsageligt i den intracellulære form glukose-1-fosfat. For at regulere blodsukkerniveauet dannes i stigende grad fri glukose i leveren gennem enzymatiske reaktioner.
Funktion & opgave
Glykogenolyse forsyner organismen med energi i form af fri glukose og den fosforylerede form af glukose. Til dette formål nedbrydes kulhydratlageret fra glycogen. Da der er glycogen i alle celler i kroppen, finder glycogenolyse sted overalt.
Glykogen opbevares også i knoglemuskler og i leveren. På denne måde kan de høje energikrav fra knoglemusklerne hurtigt imødekommes, selv når der ikke er mad. Leveren sikrer også, at der er tilstrækkelig glukose til rådighed til at regulere blodsukkerniveauet. Et yderligere enzym, glucose-6-phosphatase, er tilgængeligt i leveren til at omdanne glukose-1-phosphat til glucose-6-phosphat. Glucose-6-phosphat kan derefter sættes til glycolyse, dvs. dannelsen af glukose.
De første trin i glycogenolyse er stort set de samme i knoglemuskler og lever. De alfa-1-4O-glycosidisk bundne glukosemolekyler i kæderne i det trælignende forgrenede molekyle glycogen deles af med enzymet glycogen phosphorylase. Glukosemolekylet, der er opdelt, er forbundet med en fosfatrest. Resultatet er glukose-1-phosphat, som umiddelbart kan bruges til at generere energi eller omdanne den til andre biomolekyler.
Denne spaltningsproces finder kun sted op til den fjerde glukoseenhed i kæden inden forgreningspunktet. Det såkaldte debranching-enzym (4-alfa-glucanotransferase) bruges til at opdele de resterende glukosenheder. Dette enzym gør to ting. På den ene side katalyserer det adskillelsen af tre af de fire glukoseenheder før forgreningspunktet og dets overførsel til en fri, ikke-reducerende ende af glykogen. På den anden side katalyserer det hydrolysen af forgreningspunktet alpha-1-6, hvilket skaber fri glukose.
På grund af forholdet mellem kæder og forgreningspunkter i glykogen producerer denne proces kun nogensinde ti procent fri glukose. Dog dannes endnu større mængder fri glukose i leveren. Som allerede nævnt har leveren et yderligere enzym (glucose-6-phosphatase), som katalyserer isomeriseringen af molekylet glucose-1-phosphat til glucose-6-phosphat.
Glucose-6-phosphat kan let omdannes til fri glukose. På denne måde sikrer leveren, at blodsukkerniveauet forbliver konstant, når der ikke er mad. Hvis blodsukkerniveauet falder på grund af fysisk stress eller madlavning, øges hormonerne glukagon og adrenalin. Begge hormoner stimulerer glycogenolyse og sikrer således et afbalanceret blodsukkerniveau.
Glucagon er antagonisten for hormonet insulin, som øges, når blodsukkerniveauet er højt. Insulin hæmmer glycogenolyse.
Sygdomme og lidelser
Hvis glycogenolyse bliver mere alvorlig, kan det være et symptom på en patologisk proces. Hormonet glukagon stimulerer glycogenolyse direkte ved at aktivere en G-protein-koblet receptor (GPCR). Som et resultat af reaktionskaskaden, der starter, aktiveres en glycogenphosphorylase (PYG) katalytisk. Glykogenphosphorylasen katalyserer på sin side dannelsen af glucose-1-phosphat fra spaltningen af glukoseenheder fra glycogen.
Med en øget koncentration af hormonet glukagon er der en øget nedbrydning af glukogen. Hoveddelen er, at der skabes større mængder glukose, hvilket fører til øgede blodsukkerniveauer. Stærkt øgede koncentrationer af glukagon forekommer i det såkaldte glukagonom. Glukagonomaen er en neuroendokrin tumor i bugspytkirtlen, der kontinuerligt producerer enorme mængder glukagon. Glukagon-plasmaniveauet kan øges op til 1000 gange normen.
Symptomer på sygdommen er diabetes mellitus på grund af den øgede glycogenolyse, ekstremt destruktiv eksem i ansigtet, hænder og fødder og anæmi. Tumoren er normalt ondartet. Behandlingen består af dets kirurgiske fjernelse. Hvis der er metastaser eller inoperabilitet, udføres kemoterapi.
Med den øgede dannelse af adrenalin nedbrydes også mere glukogen. Adrenalin produceres blandt andet i høje koncentrationer i et pheochromocytoma uden at hormonniveauet kan reguleres. Et pheochromocytoma er hormonelt aktive tumorer i binyremedulla. Årsagerne til disse tumorer kan normalt ikke bestemmes. I de fleste tilfælde er det dog godartede tumorer, som imidlertid også kan blive ondartede.
Foruden højt blodtryk og hjertearytmier øges blodsukkerniveauet meget på grund af den øgede glycogenolyse. Ikke-specifikke symptomer er hovedpine, sved, bleghed, rastløshed, træthed og leukocytose. Terapi består hovedsageligt af kirurgisk fjernelse af tumoren.
