Glycogenolysis

Các Glycogenolysis phục vụ sinh vật cung cấp glucose-1-phosphate và glucose từ dạng lưu trữ carbohydrate glycogen. Rất nhiều glycogen được lưu trữ trong gan và cơ xương nói riêng. Ngoài ra, lượng đường trong máu cũng bị ảnh hưởng bởi quá trình chuyển hóa glycogen trong gan.

Glycogenolysis là gì?

Glycogen có trong tất cả các tế bào và do đó có sẵn trực tiếp để cung cấp năng lượng. Tuy nhiên, nó được dự trữ trong gan và trong cơ xương để đảm bảo cung cấp năng lượng cho một giai đoạn chuyển tiếp nhất định ngay cả khi không có thức ăn.

Glycogenolysis được đặc trưng bởi sự phân hủy glycogen thành glucose-1-phosphate và glucose. Điều này tạo ra khoảng 90 phần trăm glucose-1-phosphate và mười phần trăm glucose. Glycogen là dạng lưu trữ của glucose, tương tự như tinh bột trong thực vật.

Nó xuất hiện như một phân tử phân nhánh, trong chuỗi của nó, các đơn vị glucose alpha-1-4 O-glycosid được liên kết với nhau. Tại điểm phân nhánh có liên kết alpha-1-4 O-glycosidic cũng như liên kết alpha-1-6 O-glycosidic.

Glycogen không bị phân hủy hoàn toàn. Phân tử cơ bản luôn tồn tại. Các phân tử glucose mới được liên kết glycosid với điều này hoặc tách ra. Việc lưu trữ năng lượng hiệu quả chỉ có thể thực hiện được ở dạng phân tử nhánh, giống cây này.

Glycogen có trong tất cả các tế bào và do đó có sẵn trực tiếp để cung cấp năng lượng. Tuy nhiên, nó được dự trữ trong gan và trong cơ xương để đảm bảo cung cấp năng lượng cho một giai đoạn chuyển tiếp nhất định ngay cả khi không có thức ăn. Nếu cần thiết, nó chủ yếu được phân hủy thành glucose-1-phosphate nội bào. Để điều chỉnh lượng đường trong máu, glucose tự do ngày càng được hình thành trong gan thông qua các phản ứng enzym.

Chức năng & nhiệm vụ

Glycogenolysis cung cấp năng lượng cho sinh vật dưới dạng glucose tự do và dạng phosphoryl hóa của glucose. Vì mục đích này, glycogen lưu trữ carbohydrate sẽ bị phá vỡ. Vì có glycogen trong tất cả các tế bào của cơ thể, quá trình phân giải glycogenolysis diễn ra ở khắp mọi nơi.

Glycogen cũng được lưu trữ trong cơ xương và trong gan. Bằng cách này, nhu cầu năng lượng cao của cơ xương có thể được đáp ứng nhanh chóng ngay cả khi không có thức ăn. Gan cũng đảm bảo rằng có đủ glucose để điều chỉnh lượng đường trong máu. Một loại enzyme bổ sung, glucose-6-phosphatase, có sẵn trong gan để chuyển glucose-1-phosphate thành glucose-6-phosphate. Glucose-6-phosphate sau đó có thể được thêm vào quá trình đường phân, tức là sự hình thành glucose.

Các bước đầu tiên trong quá trình glycogenolysis về cơ bản giống nhau ở cơ xương và gan. Các phân tử glucose liên kết alpha-1-4 O-glycosidic trong chuỗi của phân tử glycogen phân nhánh giống cây được tách ra bởi enzyme glycogen phosphorylase. Phân tử glucoza bị tách ra được kết nối với một phần dư photphat. Kết quả là glucose-1-phosphate, có thể được sử dụng ngay lập tức để tạo ra năng lượng hoặc biến đổi nó thành các phân tử sinh học khác.

Quá trình phân cắt này chỉ diễn ra đến đơn vị glucose thứ tư của chuỗi trước điểm phân nhánh. Cái gọi là enzym phân nhánh (4-alpha-glucanotransferase) được sử dụng để phân chia các đơn vị glucose còn lại. Enzyme này thực hiện hai việc. Một mặt, nó xúc tác sự phân tách của ba trong số bốn đơn vị glucose trước điểm phân nhánh và chuyển nó đến đầu tự do, không khử của glycogen. Mặt khác, nó xúc tác quá trình thủy phân điểm phân nhánh alpha-1-6, tạo ra glucose tự do.

Do tỷ lệ chuỗi và điểm phân nhánh trong glycogen, quá trình này chỉ tạo ra 10% glucose tự do. Tuy nhiên, lượng glucose tự do còn lớn hơn được hình thành trong gan. Như đã đề cập, gan có một enzym bổ sung (glucose-6-phosphatase) xúc tác quá trình đồng phân hóa phân tử glucose-1-phosphate thành glucose-6-phosphate.

Glucose-6-phosphate có thể dễ dàng chuyển hóa thành glucose tự do. Bằng cách này, gan đảm bảo lượng đường trong máu không đổi khi không có thức ăn. Nếu lượng đường trong máu giảm do căng thẳng thể chất hoặc kiêng ăn, các hormone glucagon và adrenaline sẽ tăng lên. Cả hai loại hormone đều kích thích quá trình phân giải glycogenolysis và do đó đảm bảo lượng đường trong máu cân bằng.

Glucagon là chất đối kháng của hormone insulin, được tăng lên khi lượng đường trong máu cao. Insulin ức chế quá trình phân giải đường phân.

Bệnh tật & ốm đau

Nếu quá trình glycogenolysis trở nên nghiêm trọng hơn, nó có thể là một triệu chứng của một quá trình bệnh lý. Hormone glucagon kích thích quá trình phân giải glycogenolysis trực tiếp bằng cách kích hoạt thụ thể kết hợp với protein G (GPCR). Kết quả của dòng phản ứng bắt đầu, glycogen phosphorylase (PYG) được kích hoạt xúc tác. Đến lượt nó, glycogen phosphorylase lại xúc tác sự hình thành glucose-1-phosphate từ sự phân cắt các đơn vị glucose từ glycogen.

Khi nồng độ hormone glucagon tăng lên, sẽ làm tăng sự phân hủy glucogen. Điểm mấu chốt là lượng glucose lớn hơn được tạo ra, dẫn đến tăng lượng đường trong máu. Nồng độ glucagon tăng mạnh xảy ra trong cái gọi là glucagonome. Khối u glucagonoma là một khối u thần kinh nội tiết của tuyến tụy liên tục tạo ra một lượng lớn glucagon. Mức glucagon trong huyết tương có thể được tăng lên đến 1000 lần so với tiêu chuẩn.

Triệu chứng của bệnh là đái tháo đường, do tăng phân giải glycogenolysis, các vết chàm trên mặt, tay và chân vô cùng tàn phá và thiếu máu. Khối u thường ác tính. Điều trị bằng cách phẫu thuật cắt bỏ nó. Nếu có di căn hoặc không hoạt động, hóa trị được thực hiện.

Khi sự hình thành adrenaline tăng lên, nhiều glucogen bị phân hủy hơn. Adrenaline được sản xuất với nồng độ cao trong một khối u tế bào sắc tố, trong số những thứ khác, mà mức độ hormone không thể điều chỉnh được. U pheochromocytoma là các khối u hoạt động nội tiết tố của tủy thượng thận. Nguyên nhân của những khối u này thường không thể xác định được. Tuy nhiên, trong phần lớn các trường hợp, đó là các khối u lành tính, tuy nhiên, chúng cũng có thể trở thành ác tính.

Ngoài huyết áp cao và rối loạn nhịp tim, lượng đường trong máu tăng lên rất nhiều do quá trình phân giải glycogenolysis tăng. Các triệu chứng không đặc hiệu là nhức đầu, vã mồ hôi, xanh xao, bồn chồn, mệt mỏi và tăng bạch cầu. Liệu pháp chủ yếu bao gồm phẫu thuật cắt bỏ khối u.