Glikojen Sentezi ve Yıkımı
Glikojen, hayvanlarda glikozun başlıca depolama şekli olup, esas olarak karaciğer ve iskelet kasında bulunan büyük, dallı bir polimerdir. Sentezi (glikojenez), glikoz arzı bol olduğunda glikozu depolarken, yıkımı (glikojenoliz) talep arttığında glikoz birimlerini serbest bırakır. Bu iki süreç ayrı enzimler tarafından katalize edilmekte ve karşılıklı olarak düzenlenmektedir, böylece hücre, koşullar gerektirdiğinde glikozu depolar veya mobilize eder, her ikisini aynı anda gerçekleştirmez.
Tanım
Glikojen metabolizması, glikojen sentaz ve dallanma enzimi (glikojenez) aracılığıyla glikoz-1-fosfattan glikojenin sentezlendiği ve glikojen fosforilaz ile dallanma çözücü enzim (glikojenoliz) aracılığıyla glikoz-1-fosfata yıkıldığı, karşılıklı hormonal ve allosterik kontrol altında gerçekleşen koordineli reaksiyonlar bütünüdür.
Kapsam
Bu konu, glikojen sentezi ve yıkımının enzimatik yollarını, glikojen partikülünün yapısını ve depolama ile mobilizasyon arasında geçişi sağlayan hormonal ve allosterik kontrolü kapsamaktadır. Karaciğer ve kas glikojeninin farklı rollerini karşılaştırmakta ve glikojen depolama hastalıklarının klinik yönetimi yerine glikojen döngüsünün biyokimyasını ele almaktadır.
Temel sorular
- Dallı glikojen polimeri nasıl inşa edilir ve uzatılır?
- Glikoz, talep üzerine glikojenden nasıl salınır?
- Sentez ve yıkım aynı anda gerçekleşmekten nasıl alıkonulur?
- Karaciğer ve kas glikojeni neden farklı amaçlara hizmet eder?
Anahtar kavramlar
- Glikojen sentaz
- Glikojen fosforilaz
- Dallanma ve dallanma çözücü enzimler
- Glikojenin primeri
- Karşılıklı fosforilasyon kontrolü
- İnsülin ve glukagon/adrenalin tarafından hormonal düzenleme
- Karaciğer ve kas glikojeninin rolleri
Mekanizmalar
Glikojen sentezi, glikojenin proteini üzerinde başlamaktadır; ardından glikojen sentaz, UDP-glikozdan glikoz birimlerini ekleyerek doğrusal zincirler oluşturur ve dallanma enzimi, molekülü kompakt ve hızla mobilize edilebilir kılan dallanma noktalarını ekler. Glikojen yıkımı, glikoz birimlerini glikoz-1-fosfat olarak parçalayan glikojen fosforilaz tarafından ilerletilirken, dallanma çözücü enzim dallanma noktalarını ele almaktadır. Sentaz ve fosforilaz, kovalent fosforilasyon ve allosterik efektörler tarafından karşılıklı olarak düzenlenmektedir, böylece hormon güdümlü fosforilasyon kaskadı birini aynı anda aktive ederken diğerini inaktive eder. İnsülin sentezi desteklerken, glukagon (karaciğerde) ve adrenalin (kasta) yıkımı desteklemektedir; karaciğer glikojeni kan glikozunu korumaya hizmet ederken, kas glikojeni kasın kendi kasılma ihtiyacını karşılamaktadır.
Klinik önem
Glikojen metabolizması enzimlerindeki kalıtsal kusurlar, bozulmuş sentez veya yıkımın sonuçlarını gösteren bir grup bozukluk olan glikojen depolama hastalıklarına yol açmaktadır. Normal glikojen döngüsü bilgisi, bu durumların ve egzersiz ile açlık sırasındaki yakıt kullanımının anlaşılmasının temelini oluşturmaktadır. Bu madde eğitsel nitelikte olup, tanı veya tedavi için bir temel teşkil etmemektedir.
Tarihçe
Glikojen metabolizması, yirminci yüzyıl biyokimyasının temel konularından biri olmuştur. Carl ve Gerty Cori, glikojen yıkımını ve fosforilaz enzimini karakterize etmiş; Earl Sutherland'ın fosforilazın hormonal aktivasyonu üzerine yaptığı çalışmalar ise siklik AMP ve ikinci haberci sinyalizasyonunun keşfine yol açmıştır. Daha sonraki çalışmalar, glikojeninin sentetik primer rolünü açıklığa kavuşturmuş ve karşılıklı enzim kontrolünün düzenleyici modelini geliştirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Carl Cori
- Gerty Cori
- Earl Sutherland
- Peter Roach
İlgili konular
Temel eserler
- roach-2012
- shulman-1992
Sıkça sorulan sorular
- Glikojen neden düz bir zincir yerine dallı yapıdadır?
- Dallanma, molekülü daha kompakt hale getirir ve birçok indirgen olmayan uç oluşturur, böylece glikoz aynı anda birçok noktadan hızla eklenebilir veya çıkarılabilir, bu da hızlı depolama ve mobilizasyona olanak tanır.
- Karaciğer glikojeni, işlev açısından kas glikojeninden nasıl farklılık gösterir?
- Karaciğer glikojeni, glikozu kana salmak ve tüm vücut için kan glikozunu sürdürmek üzere yıkılırken, kas glikojeni kasın kendi kasılmasını beslemek için yerel olarak kullanılır.