ग्लाइकोजन संश्लेषण और विखंडन

ग्लाइकोजन जानवरों में ग्लूकोज का प्रमुख भंडारण रूप है, एक बड़ा शाखित बहुलक जो मुख्य रूप से यकृत और कंकाल की मांसपेशियों में होता है। इसका संश्लेषण (ग्लाइकोजेनेसिस) ग्लूकोज को तब संग्रहीत करता है जब आपूर्ति प्रचुर मात्रा में होती है, और इसका विखंडन (ग्लाइकोजेनोलिसिस) मांग बढ़ने पर ग्लूकोज इकाइयों को जारी करता है। दोनों प्रक्रियाएं अलग-अलग एंजाइमों द्वारा उत्प्रेरित होती हैं और पारस्परिक रूप से विनियमित होती हैं ताकि कोशिका एक साथ दोनों किए बिना, आवश्यकतानुसार ग्लूकोज का भंडारण या जुटाव करे।

Definition

ग्लाइकोजन चयापचय प्रतिक्रियाओं का एक समन्वित समूह है जो ग्लाइकोजन सिंथेज़ और ब्रांचिंग एंजाइम (ग्लाइकोजेनेसिस) के माध्यम से ग्लूकोज-1-फॉस्फेट से ग्लाइकोजन का निर्माण करता है और ग्लाइकोजन फॉस्फोराइलेज और डीब्रांचिंग एंजाइम (ग्लाइकोजेनोलिसिस) के माध्यम से इसे ग्लूकोज-1-फॉस्फेट में नीचा दिखाता है, जो पारस्परिक हार्मोनल और एलोस्टेरिक नियंत्रण के तहत होता है।

Scope

यह विषय ग्लाइकोजन संश्लेषण और क्षरण के एंजाइमी मार्गों, ग्लाइकोजन कण की संरचना, और हार्मोनल और एलोस्टेरिक नियंत्रण को शामिल करता है जो भंडारण और जुटाव के बीच स्विच करता है। यह यकृत और मांसपेशियों के ग्लाइकोजन की विशिष्ट भूमिकाओं के विपरीत है और ग्लाइकोजन टर्नओवर की जैव रसायन का इलाज करता है न कि ग्लाइकोजन भंडारण विकारों के नैदानिक ​​प्रबंधन का।

Core questions

• शाखित ग्लाइकोजन बहुलक का निर्माण और विस्तार कैसे होता है?
• मांग पर ग्लाइकोजन से ग्लूकोज कैसे जारी होता है?
• संश्लेषण और विखंडन को एक साथ चलने से कैसे रोका जाता है?
• यकृत और मांसपेशी ग्लाइकोजन विभिन्न उद्देश्यों की पूर्ति क्यों करते हैं?

Key concepts

• ग्लाइकोजन सिंथेज़
• ग्लाइकोजन फॉस्फोराइलेज
• ब्रांचिंग और डीब्रांचिंग एंजाइम
• ग्लाइकोजेनिन प्राइमर
• पारस्परिक फॉस्फोराइलेशन नियंत्रण
• इंसुलिन और ग्लूकागन/एड्रेनालाईन द्वारा हार्मोनल विनियमन
• यकृत बनाम मांसपेशी ग्लाइकोजन की भूमिकाएँ

Mechanisms

ग्लाइकोजन संश्लेषण प्रोटीन ग्लाइकोजेनिन पर शुरू होता है, जिसके बाद ग्लाइकोजन सिंथेज़ UDP-ग्लूकोज से ग्लूकोज इकाइयाँ जोड़कर रैखिक श्रृंखलाएँ बनाता है और ब्रांचिंग एंजाइम शाखा बिंदु प्रस्तुत करता है जो अणु को सघन और तेजी से गतिशील बनाता है। ग्लाइकोजन का विखंडन ग्लाइकोजन फॉस्फोराइलेज द्वारा होता है, जो ग्लूकोज इकाइयों को ग्लूकोज-1-फॉस्फेट के रूप में तोड़ता है, जिसमें डीब्रांचिंग एंजाइम शाखा बिंदुओं को संभालता है। सिंथेज़ और फॉस्फोराइलेज को सहसंयोजक फॉस्फोराइलेशन और एलोस्टेरिक प्रभावकों द्वारा पारस्परिक रूप से विनियमित किया जाता है, ताकि हार्मोन-प्रेरित फॉस्फोराइलेशन कैस्केड एक को एक साथ सक्रिय करे और दूसरे को निष्क्रिय करे। इंसुलिन संश्लेषण का पक्षधर है, जबकि ग्लूकागन (यकृत में) और एड्रेनालाईन (मांसपेशियों में) विखंडन का पक्षधर है; यकृत ग्लाइकोजन रक्त ग्लूकोज को बनाए रखने का कार्य करता है, जबकि मांसपेशी ग्लाइकोजन मांसपेशी की अपनी संकुचन संबंधी मांग की आपूर्ति करता है।

Clinical relevance

ग्लाइकोजन चयापचय के एंजाइमों में वंशानुगत दोष ग्लाइकोजन भंडारण रोगों का उत्पादन करते हैं, विकारों का एक समूह जो बाधित संश्लेषण या विखंडन के परिणामों को दर्शाता है। सामान्य ग्लाइकोजन टर्नओवर का ज्ञान इन स्थितियों और व्यायाम और उपवास में ईंधन के उपयोग की समझ को रेखांकित करता है। यह प्रविष्टि शैक्षिक है और निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

ग्लाइकोजन चयापचय बीसवीं सदी की जैव रसायन का एक मूलभूत विषय था। कार्ल और गर्टी कोरी ने ग्लाइकोजन विखंडन और एंजाइम फॉस्फोराइलेज की विशेषता बताई, और अर्ल सदरलैंड के फॉस्फोराइलेज के हार्मोनल सक्रियण पर काम से चक्रीय एएमपी और द्वितीय-संदेशवाहक सिग्नलिंग की खोज हुई। बाद के काम ने सिंथेटिक प्राइमर के रूप में ग्लाइकोजेनिन की भूमिका को स्पष्ट किया और पारस्परिक एंजाइम नियंत्रण के नियामक मॉडल को परिष्कृत किया।

Key figures

• Carl Cori
• Gerty Cori
• Earl Sutherland
• Peter Roach

Seminal works

• roach-2012
• shulman-1992

Frequently asked questions

ग्लाइकोजन सीधी श्रृंखला के बजाय शाखित क्यों होता है?

शाखन अणु को अधिक सघन बनाता है और कई गैर-अपचायक सिरे बनाता है, ताकि ग्लूकोज को एक साथ कई बिंदुओं पर तेजी से जोड़ा या हटाया जा सके, जिससे तेजी से भंडारण और जुटाव की अनुमति मिलती है।

कार्य में यकृत ग्लाइकोजन मांसपेशी ग्लाइकोजन से कैसे भिन्न होता है?

यकृत ग्लाइकोजन को रक्त में ग्लूकोज जारी करने और पूरे शरीर के लिए रक्त ग्लूकोज बनाए रखने के लिए तोड़ा जाता है, जबकि मांसपेशी ग्लाइकोजन का उपयोग स्थानीय रूप से मांसपेशी के अपने संकुचन को बढ़ावा देने के लिए किया जाता है।