Glikojen Yapısı ve Metabolizması

Dosyayı isterseniz görüntüleyebilir isterseniz indirebilirsiniz.


GoogleDocs üzerinden indirmek için : İndir –Açılan sayfadan indirebilirsiniz–

Önizleme ;

 

GLİKOJEN: YAPISI & METABOLİZMASI
A- Glikojenin yapısı
B- Glikojen sentezi: glikojenez
C- Glikojenin yıkımı: glikojenoliz
D- Glikojenin lizozomal yıkımı
E- Glikojen yıkımının düzenlenmesi
F- Glikojen sentezinin düzenlenmesi
Glikojen, hayvanlarda glukozun başlıca depo formudur alfa-1,4 bağı ile bağlı glukoz artıklarının oluşturduğu zincirler, alfa-1,6 bağlarıyla bağlanan zincirler ile dallanmıştır.
Glikojen, glukozdan sentezlenir.
UDP-glukoz, glikojen sentaz tarafından bir glikojen primerin indirgenmeyen ucuna ilave olan glukoz parçalarını sağlar.
Dallar, dallandırıcı enzim (glukozil 4:6 transferaz) tarafından oluşturulur.
Glikojenin yıkımıyla başlıca ürün olarak glukoz 1-P elde edilir. Ayrıca az olarak serbest glukoz da oluşur.
Glukoz birimleri, glukoz 1P halinde glikojen zincirlerinin indirgenmeyen ucundan glikojen fosforilaz tarafından kaldırılır.
Bir dallanma noktasındaki dört glukozdan üçü, diğer zincirin indirgenmeyen ucuna glukozil 4:4 transferaz tarafından aktarılır.
Geriye kalan glukoz birimi (dallanma noktasından ana zincire alfa-1,6 bağıyla bağlı) alfa-1,6 glukozidaz enzimiyle serbest glukoz halinde serbestleştirilir.
Karaciğer glikojeni, açlık veya egzersiz esnasında kan glukozunu korumak için kullanılır.
Yıkımı siklik adenozin monofosfatı (cAMP) içeren bir mekanizmayla glukagon ve epinefrin tarafından uyarılır.
Kas glikojeni, kas kasılmasında ATP elde etmek için kullanılır.
Epinefrin cAMP yoluyla, kas glikojeninin yıkımını uyarır.
A- Glikojenin yapısı
Glikojen, D-glukoz artıklarından oluşan büyük, dallı-zincirli bir polimerdir.
Glukoz artıkları arasındaki bağlar, alfa-1,4’tür; dallanma noktasında ise alfa-1,6’dır.
Dallanma, molekülün iç tarafında daha sıktır, periferde ise daha az sıktır.
Her 8-10 artıkta alfa-1,6 bağlanma görülür.
Glikojenin yapısı…
Her bir glukojen molekünün indirgeyici ucunda bulunan glukoz birimi, glikogenin proteinine bağlıdır (glikojenin kök kısmı).
Glikojen molekülü, bir ağacın dalları gibi sentezi ve yıkımında bir çok indirgenmeyen uca sahiptir.
Böylece yıkım ve sentez çok hızlı olur.
B- Glikojen sentezi: glikojenez
Glikojenez, başlıca kas ve karaciğerde meydana gelir.
UDP-glukoz, glikojen sentezinin prokürsörüdür.
Glikojen sentezi şu basamaklardan oluşur;
  1. UDP-glukozun sentezi
  2. Glikojen sentazın etkisi
  3. Dalların oluşumu
  4. Glikojen zincirlerinin büyümesi
  5. UDP-glukoz’un sentezi
Glukoz, hücrelere girer ve hekzokinaz (krc’de glukokinaz) tarafından ATP’den alınan fosfat grubu eklenerek glukoz 6P’a fosforillenir.
Fosfoglukomutaz, glukoz 6P’ı, glukoz 1P’a çevirir.
Glukoz 1P, UDP-glukoz pirofosforilaz tarafından katalizlenen bir reaksiyonla UTP ile reaksiyona girerek UDP-glukoz oluşur.
Bu reaksiyonda serbestleşen pirofosfat (PPi), bir pirofosfataz ile 2 inorganik fosfata (Pi) parçalanır. Bu ürünün ortamdan bu şekilde kaldırılışı, işlemin glikojen sentezi yönünde ilerlemesine yardımcı olur.
  1. Glikojen sentazın etkisi
Glikojen sentaz, glikojen sentezinde anahtar düzenleyici enzimdir. Glikoz artıklarını UDP-glukozdan, bir glikojen primer’in indirgenmeyen ucuna aktarırlar.
UDP serbestleşir ve ATP ile reaksiyona girerek UTP’ye çevrilir.
Glikogenin adlı protein, glikojen sentezi için bir primer olarak fonksiyon görür.
Glikogenin, üzerindeki tirozin artığı glikozillenerek indirgenmeyen uç oluşturulmuş olur.
  1. Dalların oluşumu
Bir zincir 11 glukoz artığını geçince, 6-8 artık uzunluğundaki bir oligomer, zincirin indirgenmeyen ucundan alınıp, alfa-1,6 bağı ile tekrar dal yapacak şekilde bağlanır.
Bu dallar, alfa-1,4 bağını koparan ve bir alfa-1,6 bağını oluşturan dallandırıcı enzim (amilo 4:6 tansglukozidaz) tarafından oluşturulur.
Yeni dallanma noktaları, önceden var olan dallanma noktalarından en az 4 artık, ortalama 7-11 artık uzaklıkta bulunur.
  1. Glikojen zincirlerini büyümesi
Glikojen sentaz, oluşan tüm indirgenmemiş dalların ucuna glukoz eklemeye devam eder.
Zincirler büyüdükçe, dallandırıcı enzim tarafından ilave dallar eklenerek glikojen molekülü gittikçe büyür.
C- Glikojenin yıkımı: glikojenoliz
  1. anahtar düzenleyici enzim glikojen fosforilaz’dır.
  2. Dallar, dal koparıcı enzim ile kaldırılır.
  3. Glikojen zinciri tamamen yıkılır.
  4. Glikojenden salınan glikoz birimleri farklı şekilde kullanılır.
  5. Glikojen fosforilaz’ın etkisi
Glikojen fosforilaz, glikojen yıkımında anahtar düzenleyici enzimdir ve glikojen molekülünün indirgenmeyen ucundan bir defada bir glukoz artığını koparır.
Fosforilaz, inorganik fosfatı (Pi) kullanarak alfa-1,4 bağını parçalar ve glukoz-1P açığa çıkar.
Fosforilaz, bir dallanma noksandan dört glukoz birimi kalıncaya kadar etki edebilir.
  1. Dalların kaldırılması
Bir dalda kalan dört birim, hem 4:4 transferaz (glukoz transferaz) ve hem de alfa-1,6 glikozidaz aktivitesine sahip dal koparıcı enzim tarafından kaldırılır.
Dallanma noktasında kalan dört glukoz artığından üçü 4:4 transferaz tarafından bir trisakkarid halinde kaldırılıp diğer zincirin indirgenmeyen ucuna aktarılır (4:4 transferaz, bir alfa-1,4 bağını parçalar ve yeni bir alfa-1,4 bağını oluşturur).
Dallanma noktasındaki alfa-1,6 bağıyla bağlı son glukoz birimi, alfa-1,6-glukozidaz tarafından hidroliz edilir ve serbest glukoz oluşur.
  1. Glikojen zincirinin yıkılması
Fosforilaz / dal koparıcı enzimlerin işlemleri tekrarlanarak glukoz-1P ve serbest glukoz oluşur (oranları 10/1’dir). Bu durum, glikojen molekülünün dış tarafındaki zincirin uzunluğunu yansıtır.
  1. Glukojenden salınanların sonu
Karaciğerde glikojen, kan glukozunu korumak için yıkılır.
Glukoz-1P, fosfoglukomutaz tarafından glukoz-6P’a çevrilir.
İnorganik fosfat, endoplazmik retikulumda glukoz-6-fosfataz tarafından serbestleştirilir ve serbest glukoz kana verilir. Bu enzim aynı zamanda glukoneogenezde de görev alır.
Kastaki glikojen ise kasılma için gerekli enerjiyi elde etmek için yıkılır.
Fosfoglukomutaz, glukoz-1P’ı glukoz-6P’a çevirir.
Glukoz-6P, glikoliz yoluna girerek ya laktata ya da ATP üreterek CO2 ve H2O’ya çevrilir.
Kas, glukoz-6-fosfataz içermez ve bu nedenle kana glukoz katkısı söz konusu değildir.
D- Glikojenin lizozomal yıkımı
Glikojen, lizozomlarda bulunan alfa-glukozidaz tarafından yıkılabilir.
Lizozomal  yıkım, normal kan glukoz düzeylerini korumada gerekmez.
Lizozomlarda glikoyjenin parçalanamaması; POMPE HASTALIĞI (lizozomal alfa-glikozidaz eksikliği, glikojen depo hastalığı tip 2)
E- Glikojen yıkımının düzenlenmesi
İkinci haberci olan 3’,5’-siklik AMP (cAMP)’yi kullanan hormonlar, enzimlerin fosforilasyonuyla sonuçlanan mekanizmaları devreye sokarlar.
Glikojen metabolizmasının enzimleri fosforillendiğinde glikojen yıkımı uyarılır ve sentezi inhibe olur.
Glukagon, karaciğer hücrelerine ve epinefrin (adrenalin) hem karaciğer hen de kas hücrelerine etki yaparak glikojen yıkımını uyarırlar.
Hormonların etki mekanizmaları
Bu hormonlar, G proteinleri aracılığı ile hücre membarınındaki adenilat siklazı aktive ederek ATP’yi cAMP‘ye çevirirler.
Adenilat siklaz, ayrıca adenil veya adenilil siklaz olarak da adlandırılır.
cAMP, iki düzenleyici (R) ve iki katalitik (C) alt birimlerinden oluşan protein kinaz A’yı aktive eder. Alt birimler bağlı iken inhibitör etki gösteren düzenleyici alt birimlere cAMP bağlanınca katalitik alt birimler serbestleşip aktif hale geçerler.
Fosfatlanarak aktif hale geçen protein kinaz A, glikojen sentazı fosforilleyerek inaktif hale getirir; böylece glikojen sentezi durdurulur.
Aktif protein kinaz A, fosforilaz kinazı aktive eder.
Fosforilaz kinaz, fosforilaz b’yi fosforiller ve onu aktif formu olan fosforilaz a’ya çevirir.
Fosforilaz a, glikojen zincirlerinin indirgenmeyen ucundan glukoz artıklarını serbestleştirir ve glukoz-1P elde edilir.
Glukoz-1P, ya okside olur ya da karaciğerde kan glukozuna çevrilerek kana salınır.
cAMP şelalesi
cAMP‘nin aktive ettiği işlem, başlangıçtaki hormonal uyarının bir çok kez güçlendirildiği bir şelale gibidir.
Bir hormon molekülü adenilat siklaz enzimini aktive ederek bir çok cAMP molekülü üretir. cAMP ise protein kinaz A’yı aktifler.
Bir aktif protein kinaz A molekülü, bir çok fosforilaz kinaz molekülünü fosforiller. Fosforilaz kinaz, fosforilaz b’yi aktif formu olan fosforilaz a’ya çevirir.
Bir molekül fosforilaz a, glikojenden birçok glukoz-1P molekülü üretir.
Sonuçta bir hormon molekülü, glukoz-6P’a çevrilen onbinlerce glukoz-1P molekülü üretir.
Kastaki diğer düzenleyici mekanizmalar
cAMP-aracılı düzenlemeye ilave olarak kasta adenozin monofosfat (AMP) ve Ca+2 ’nin varlığı glikojen yıkımını uyarır.
Fosforilaz b, kas kasılması ile oluşan AMP’deki yükselişle aktive olur.
  kontraksiyon
  2ATP  2ADP + 2Pi
  adenilat kinaz
  2ADP  AMP+ATP
Toplam:      ATP  AMP + 2Pi
Fosforilaz kinaz, kas kasılması sırasında sarkoplazmik retikulumdan salınan Ca+2 tarafından aktive edilir.
Ca+2 , fosforilaz kinazın bir alt birimi gibi çalışan kalmoduline bağlanır.
Dört molekül Ca+2 ‘un kalmoduline bağlanması ile bir takım konformasyonel değişiklik olur ve aktif Ca+2 –kalmodulin kompleksi meydana gelir.
Aktif kompleks, çeşitli proteinlere (özellikle enzimlere) bağlanarak bunları aktif hale getirir.
F- Glikojen sentezinin düzenlenmesi
İnsülinin yemek sonrası yükselmesi, kas ve karaciğerdeki glikojen sentezini uyarır.
Aksine glikojen yıkımı azalır, çünkü glukagon seviyesi düşmüştür ve cAMP şelalesi inaktiftir.
Yani insülin, karaciğerde glikojen sentazı aktive ederken, fosforilazı inhibe eder.
  1. Karaciğerde glikojen sentezini uyaran faktörler
cAMP, hücre membran fosfodiesterazı tarafından AMP’ye çevrilir.
cAMP azaldıkça, protein kinaz A’nın düzenleyici (R) alt birimleri, katalitik (C) alt birimleriyle tekrar birleşir ve enzim inaktif olur.
Fosforilaz kinaz ve fosforilaz a’nın defosforilasyonu, bu enzimleri inaktive eder. İnsülin, bu reaksiyonu katalizleyen fosfatazı aktive eder. İnsülin bu etkisini indirekt yoldan glukoz-6P’ın konsantrasyonunu artırarak göstermektedir. Glu-6P, fosforilaz kinazın potent bir inhibitörüdür.
Glikojen sentezi, hepatik portal kandan karaciğer hücrelerine giren glukozun artmış konsantrasyonuyla ve glikojen sentazın aktivasyonuyla uyarılır. Glikojen sentazın inaktif, fosforillenmiş formunun defosforile hale gelmesi, enzimi aktifleştirir. İnsülin, bu reaksiyonu katalizleyen fosfatazı (Glu-6P üzerinden) aktifleştirir.
  1. Kasta glikojen sentezini uyaran faktörler
Bir yemek sonrası kasta cAMP, AMP ve kasılma yoksa Ca+2 ve epinefrin düşük olacaktır (böylece kas glikojeni yıkılmaz).
İnsülin, karaciğerdeki benzer mekanizmalarla glikojen sentezini uyarır.
Ayrıca, insülin kas hücrelerine glukozun transportunu uyararak glikojen sentezi için substrat (glukoz) elde edilmesine yol açar.

Bir Cevap Yazın