گلیکوژنولیز چیست
header
آموزش کف پوش سه بعدی

گلیکوژنولیز چیست

گلیکوﮊنولیز مسیری متابولیک است که گلیکوژن را به پیش‌ساز کربوهیدراتی ساده خود یعنی گلوکز-۱-فسفات و زنجیره گلیکوژن با یک کربوهیدرات کمتر تجزیه میشود.

آنزیم دخیل در این واکنش گلیکوژن فسفریلاز است .این مسیر یکی از راهکارهایی است که بدن انسان و برخی جانوران جهت جلوگیری از افت سطح گلوکز خون در کنار گلوکونئوژنز انجام می‌دهند.

what-glycogenolysis

گیلکولیز:(Glycolysis)

 گلیکولیز یا راه آمبون _میرهوف، واکنش های تجزیه گلوکز که شرایط غیر هوازی بوده وبه ایجاد اسید پیروویک (یا اسید لاکتیک )منجر می شود. واکنش های گیلکولیز شامل مراحل زیر است :

 ۱_گلوکز پس از ورود به داخل سلول ها تحت تاثیر آنزیم هگزوکیناز و در حضور ATP به گلوکز _۶ فسفات تبدیل می گردد. در کبد آنزیم دیگری به نام گلوکوکیناز وجود دارد که نسبت به هگزوکیناز ،Km بیشتری دارد .

 ۲_گلوکز _۶فسفات توسط فسفوهگزوزایزومراز تبدیل به فروکتوز _۶فسفات می شود .

 ۳_ فروکتوز _ ۶فسفات به کمک آنزیم فسفو فروکتوکیناز ۱ که یک انزیم ناظم (آلوستریک )می باشد و در حضور یک مولکول ATP تبدیل به فروکتوز ۱_ ۶ دی فسفات می شود.

 ۴_ فروکتوز _۱ و ۶بیس فسفات در اثر آنزیمی به نام آلدولاز شکسته شده و دو قند سه کربنی به نام دی هیدروکسی استون فسفات و گلیسر آلدئید ۳_فسفات تولید می شود .

 ۵_ قندهای سه کربنی حاصل توسط آنزیمی به نام فسفوتریوز ایزومراز قابل تبدیل به یکدیگر می باشند .

 ۶_ گلیسرآلدئید ۳_فسفات تحت تاثیر آنزیم گلیسرآلدئید۳_فسفات دهیدروژناز (با کو آنزیم NAD+ و در حضور فسفات معدنی )به ۱و۳بیس فسفوگلیسرات تبدیل می شود.

 ۷_ اسید ۱_۳ بیس فسفو گلیسریک ذر اثر آنزیم فسفو گلیسرات کیناز و در حضور یک مولکول ADP به اسید ۳_فسفو گلیسریک مبدل می گردد. در حالی که یک مولکول ATP نیز تولید می گردد. ATP در این مرحله بدون مصرف اکسیژن تولید شده و واکنش از نوع فسفریلاسیون در سطح سوبسترا است.   (Substrate Level Phosphorylation ) .

 ۸_ آنزیمی به نام فسفو گلیسرات موتاز باعث انتقال ریشه فسفات از کربن ۳ در اسید ۳_ فسفوگلیسریک بر روی کربن ۲ گشته و اسید ۲_ فسفو گلیسریک ایجاد می شود.

 ۹_ ترکیب ۲_ فسفو گلیسرات توسط انولاز یک مولکول آب از دست داده و به فسفوانول پیرووات تبدیل می شود.

 ۱۰_ فسفوانول پیرووات در حضور آنزیم پیرووات کیناز و یک مولکول ADP به اسید پیروویک مبدل می شود.

 اهمیت بالینی گلیکولیز:

 نقص ژنتیکی در آنزیم  آلدولازA  و پیرووات کیناز در گلبول قرمز، موجب کم خونی های همو لیتیک و نقصان ژنتیکی در آنزیم فسفو فروکتو کیناز در عضلات موجب ضعف عضلانی و کاهش توانایی ورزش می شود.

 گلوکونئوژنز:

 واکنش های گلوکونئوژنز در کبد و کلیه ها انجام می شود که در نهایت مواد غیر قندی مانند برخی از اسیدهای آمینه به گلوکز یا گلیکوژن تبدیل می شوند. سه واکنش در مسیر گلیکولیز یک طرفه است. بنابر این مسیرهای برگشت توسط آنزیم های دیگری انجام می شود:

 ۱_ تبدیل پیرووات به فسفوانول پیرووات:

الف_کربوکسیلاسیون اسید پیروویک به کمک آنزیم پیرووات کربوکسیلاز و ایجاد اسید اگزال استیک

ب _ اسید اگزال استیک به کمک آنزیم فسفوانول پیرووات کربوکسی کیناز با از دست دادن یک مولکول گاز کربنیک و پذیرفتن یک ریشه فسفات بر روی کربن دوم به اسید فسفوانول پیروویک مبدل می شود.

 ۲_ تبدیل شدن فروکتوز ۱_۶ بیس فسفات به فروکتوز ۶_فسفات : توسط آنزیم فروکتوز ۱و۶ بیس فسفاتاز.

 ۳_تبدیل گلوکز ۶_فسفات به گلوکز : در کبد وکلیه ها آنزیم گلوکز ۶_فسفاتاز با جدا کردن گروه فسفات، موجب آزاد شدن گلوکز میشود که از طریق جریان خون در اختیار بافتهای بدن قرار میگیرد.

 چرخه گلوکز الانین

در عضلات اسکلتی، متابولیسم گلوکز در شرایط بی هوازی منجر به تشکیل  پیرووات میشود. آنزیم آلانین ترانس آمیناز (ALT, GPT)، پیرووات را به آلانین تبدیل میکند. آلانین از طریق جریان خون به کبد انتقال یافته و توسط آنزیم آلانین ترانس آمیناز به پیرووات و  سپس در طی  گلوکونئوژنز به گلوکز تولید شود.  انتقال گلوکز از کبد به عضلات موجب تکمیل چرخه گلوکز- آلانین میشود.

 چرخه کوری

در عضلات اسکلتی و گلبول های قرمز، متابولیسم گلوکز در شرایط بی هوازی  همچنین منجر به تشکیل لاکتیت میشود که ازطریق جریان خون به کبد و کلیه ها انتقال یافته و در طی روند گلوکونئوژنز مجددا گلوکز تولید شود. گلوکز حاصل، وارد جریان خون شده و به بافت ها  انتقال می یابد. این روند به چرخه کوری معروف است.

  متابولیسم گلیکوژن

ذخیره قند در جانوران بصورت گلیکوژن است. در یک انسان بالغ با وزن ۷۰ کیلوگرم، ذخیره گلیکوژن در عضلات و کبد به ترتیب ۲۴۵ و ۹۰ گرم است.

 گلیکوژنز:(Glycogenesis)

 سنتز گلیکوژن یا گلیکوژنز در طی مراحل زیر انجام میشود:

 ۱-      گلوکز توسط آنزیم گلوکوکیناز (در کبد) یا هگزکیناز در عضله به گلوکز ۶- فسفات تبدیل می شود.

  ۲-      گلوکز ۶- فسفات توسط آنزیم فسفوگلوکوموتاز به گلوکز ۱ فسفات تبدیل می شود.

 ۳-       گلوکز ۱فسفات، توسط آنزیم پیروفسفریلاز به UDPG تبدیل می شود. آنزیم پیروفسفوریلاز ، UTP (یوریدین تری فسفات) را تجزیه می کند و انرژی حاصل از شکسته شدن پیوند فسفودی استر، صرف انتقال UDP به گلوکز میشود.

 ۴- آنزیم گلیکوژن سنتاز گلوکز را از UDPG به گلیکوژن منتقل می کند. زمانی که در سلول گلیکوژن نباشد، پروتئینی به نام گلیکوژنین از طریق آمینواسیدهای الکلی، با گلوکز پیوند گلیکوزیدی برقرار می کند و گلیکوزیله می شود.

 ۵-  آنزیم شاخه ساز با ایجاد پیوند آلفا ۱ به ۶ موجب تشکیل شاخه میشود (پیوندهای گلیکوزیدی در زنجیره اصلی گلیکوژن از نوع آلفا ۱ به ۴ و در محل انشعاب از نوع آلفا ۱ به ۶ است).

 گلیکوژنولیز (Glycogenolysis)

 تجزیه گلیکوژن توسط آنزیم گلیکوژن فسفوریلاز انجام میشود که پس از جدا کردن واحدهای گلوکز و افزودن یک گروه فسفات، مولکولهای G1P را تولید میکند.

 شکستن پیوند آلفا ۱ به ۶ در محل انشعابات نیز توسط آنزیم شاخه شکن (آمیلو آلفا ۱ به ۶ گلیکوزیداز) انجام میشود.

 تنظیم گلیکوژنولیز و گلیکوژنز

آنزیم های کنترل کننده در متابولیسم گلیکوژن، شامل گلیکوژن فسفریلاز و گلیکوژن سنتاز است. در کبد آدنیلیل سیکلاز تحت تاثیر هورمونهای اپی نفرین و گلوکاگون فعال می شود و با تولید cAMP ، غلظت این پیامبر ثانویه را در سلول افزایش میدهد. cAMP اثر تنظیمی مثبت بر گلیکوژن فسفوریلاز و اثر تنظیمی منفی بر گلیکوژن سنتاز دارد. انسولین موجب کاهش غلظتcAMP  در سلولهای کبدی میشود و بنابر این اثراتی در خلاف جهت هورمونهای اپی نفرین و گلوکاگون اعمال مینماید. تخریب cAMP  به وسیله فسفودی استراز صورت می گیرد.

 بیماریهای ذخیره گلیکوژن(Glycogen storage diseases: GSD)

اختلالات آنزیمی در متابولیسم  گلیکوژن موجب انواع بیماریهای ذخیره گلیکوژن میشود

سنتز گلیکوژن:

برای ساخت گلیکوژن در بدن، گلوکز باید به شکل فعال خود تبدیل شود. این شکل فعال که به نام UDP-گلوکز است توسط آنزیم UDP-گلوکز پیروفسفریلاز کاتالیز می شود. در مرحله بعد نیاز به طویل شدن این زیرواحدها است که واحدهای گلوکزیل به واحدهای انتهایی گلکوژن نو ساخته اضافه می شود. این واکنش در حقیقت توسط آنزیم گلیکوژن سنتاز که یک آنزیم تنظیمی کلیدی در سنتز گلیکوژن است کاتالیز می شود. در مرحله بعد باید ساختار خطی حاصل به شکل ساختار شاخه دار بوجود آید. این تبدیل نیز توسط آنزیم شاخه دار سبب می شود. شاخه دار شدن سبب افزایش حلالیت گلیکوژن می گردد و از این نظر سبب افزایش سرعت سنتز و تجزیه ی گلیکوژن خواهد شد.

تجزیه و سنتز گلیکوژن به صورت متقابل و از طریق آبشاری تنظیم می گردد که در آن هورمون ها و آنزیم ها دارای نقش های متعددی هستند.

فسفریلاز کیناز یکی از این آنزیم هاست که اضافه نمودن گروه فسفریل به گلیکوژن سنتاز را سبب می شود. فعالیت این آنزیم توسط پروتئین کینازها تنظیم می گردد. حال اگر آنزیم هایی دیگری فعالیت پروتئین کینازها را دستخوش تغییر قرار گیرند فعالیت آنها نیز معکوس می گردد. این تغییر توسط آنزیم پروتئین فسفاتاز ها حاصل می گردد. از این خانواده آنزیمی می توان به آنزیم پروتئین فسفاتاز ۱ اشاره نمود که نقش کلیدی در تنظیم متابولیسم گلیکوژن ایفا می کند. این آنزیم سرعت تجزیه گلیکوژن را کاهش می دهد  و سبب سنتز گلیکوژن می گردد. همانطور که ذکر شد هورمون ها نیز می توانند روی سنتز و تجزیه گلیکوژن اثر گذارند. زمانی که انسان در حالت گرسنگی است گلوکاگون مترشحه از پانکراس سبب تجزیه گلیکوژن می گردد. اما زمانی که قند خون بالا می رود انسولین سبب فعال شدن آنزیم پروتئین فسفاتاز شده و سنتز گلیکوژن را تحریک می کند.

 

منبع : http://mehrmihan.ir/what-glycogenolysis/

این مطلب را به اشتراک بگذارید :

a b