Glikojen, büyük dallı bir polisakkarittir ve hayvanlarda ve insanlarda glikozun ana depolama şeklidir. Birden fazla glikoz molekülü zincirinden oluşan karmaşık bir polimerdir ve kırmızı kan hücreleri hariç tüm hücre tiplerinde bulunur. Ana depolama organları karaciğer ve iskelet kaslarıdır. Glikojen ayrıca mantarlarda ve bakterilerde önemli bir glikoz depolama şeklidir. Vücudun enerjiye ihtiyacı olduğunda, glikojen, daha sonra pentoz fosfat yoluna, glikolize giren veya kan dolaşımına salınan glikoza dönüşür.
İçindekiler
glikojen yapısı
Glikojen, glikozdan oluşan dallı bir polimerdir. Glikoz kalıntıları, a-1,4 glikosidik bağlarla doğrusal olarak bağlanır ve yaklaşık olarak her on kalıntıda, bir glikoz kalıntısı zinciri, a-1,6 glikosidik bağlar yoluyla dallanır. A-glikosidik bağlar sarmal bir polimer yapısına yol açar. Glikojen, üç ila dört kısım su ile hidratlanır ve sitoplazmada 10-40 nm çapında granüller halinde bulunur. Glikojen sentezinde yer alan glikojen adı verilen bir enzim, her glikojen granülünün merkezinde bulunur. Glikojen bir nişasta analoğudur ve çoğu bitkide glikozun ana depolama şeklidir, ancak nişastanın daha az dalı vardır ve glikojenden daha az yoğundur.
Canlı organizmalarda glikojenin işlevi
Glikojen esas olarak hayvanlarda ve insanlarda kas ve karaciğer hücrelerinde bulunur. Glikojen, kan şekeri seviyeleri yüksek olduğunda glikozdan sentezlenir ve kan şekeri seviyeleri düşük olduğunda vücuttaki tüm dokular için hazır bir glikoz kaynağı görevi görür. Glikojen, yağ asitleri gibi indirgenmez ve bu nedenle enerji bakımından zengin değildir. Glikojen, birkaç nedenden dolayı önemli bir yakıt rezervidir. Glikojenin kan şekeri düzeylerini korumadaki rolü özellikle önemlidir çünkü glikoz beynin uzun süreli açlık dışında kullandığı tek yakıttır. Glikoz glikojenden kolayca mobilize olur, bu nedenle ani yorucu aktiviteler için iyi bir enerji kaynağıdır. Serbest bırakılan glikoz, oksijen yokluğunda enerji sağlayabilir ve böylece anaerobik aktivite için (oksijen olmadan) enerji sağlayabilir.
karaciğer hücrelerinde glikojen
Glikojen konsantrasyonu karaciğerde kaslardan daha yüksektir ve karaciğerin ağırlığının %6-10’unu oluşturur. Vücuda yiyecek alındığında kan şekeri seviyeleri yükselir ve pankreastan salınan insülin karaciğer hücrelerine glikoz alımını destekler. İnsülin ayrıca glikojen sentaz gibi glikojen sentezinde yer alan enzimleri de aktive eder. Glikoz ve insülin seviyeleri yeterince yüksek olduğunda, glikojen zincirleri, glukoneogenez adı verilen bir işlem olan glikoz molekülleri eklenerek uzatılır. Glikoz ve insülin seviyeleri düştükçe glikojen sentezi durur. Kan şekeri seviyeleri belirli bir seviyenin altına düştüğünde, pankreastan salınan glukagon, karaciğer hücrelerine glikojeni parçalaması için sinyal verir. Glikojen, glikoza dönüştürülen ve dolaşıma salınan glikojenoliz ile glikoz-1-fosfata parçalanır. Kontrollü glikojenoliz ve glikoz salınımı, öğünler arasında mevcut olan glikoz miktarını artırır. Bu nedenle glikojen, kan şekeri seviyelerini korumak için bir tampon görevi görür. Glukagona ek olarak, kortizol, epinefrin ve norepinefrin de glikojenin parçalanmasını uyarır.
kas hücrelerinde glikojen
Karaciğer hücrelerinin aksine, glikojen kas kütlesinin ağırlıkça %1-2’sini oluşturur. Vücuttaki daha büyük kas kütlesi göz önüne alındığında, kaslarda depolanan toplam glikojen miktarı karaciğerde depolanandan daha fazladır. Kas ayrıca karaciğerden farklıdır, çünkü glikojen sentezi ve parçalanması, vücudun tüm ihtiyaçlarını karşılamak için gereken kan şekeri seviyelerini korumak için karaciğerde düzenlenir. Aksine, kas glikojeni yalnızca kas hücresinin kendisine glikoz sağlar. Kas liflerinde glikojenin parçalanmasıyla üretilen glikoz-1-fosfat, glikoz-6-fosfat molekülüne dönüştürülür ve egzersiz sırasında veya strese yanıt olarak, örneğin savaş ya da kaç tepkisi gibi, kaslara enerji sağlar.
diğer dokulardaki glikojen
Karaciğer ve kaslara ek olarak, kırmızı kan hücreleri, beyaz kan hücreleri, böbrek hücreleri ve bazı glial hücreler dahil olmak üzere diğer dokularda daha küçük miktarlarda glikojen bulunur. Glikojen ayrıca fetüsün enerji ihtiyacını karşılamak için rahimde (uterus) glikoz depolamak için kullanılır.
Mantar ve bakterilerde glikojen
Mikroorganizmalar, sınırlı çevresel kaynakların durumuyla başa çıkmak için enerji depolama mekanizmalarına sahiptir ve glikojen, enerji depolamanın ana şeklidir. Besin kısıtlaması (düşük seviyelerde karbon, fosfor, nitrojen veya kükürt) mayada glikojen oluşumunu uyarabilirken, bakteriler diğer besin maddelerini sınırlayarak hali hazırda mevcut karbon enerji kaynaklarına yanıt olarak glikojen üretir. Bakteriyel büyüme ve maya oluşumu (spor oluşumu) da glikojen birikimi ile ilişkilendirilmiştir.
glikojen metabolizması
Glikojen homeostazı, vücudun enerji ihtiyaçlarına bağlı olarak glikozu depolamasına veya salmasına izin veren oldukça düzenlenmiş bir süreçtir. Glikojen metabolizması, başta kan şekerini normal düzeye indiren insülin ve kan şekerini yükseltmeye yardımcı olan glukagon ve epinefrin olmak üzere hormonal aktivitelerle düzenlenir. Glikoz metabolizmasındaki birincil adımlar, glikojenogenez (glikojen sentezi) ve glikojenoliz veya glikojenolizdir.
Glikojenogenez: Glikojen sentezi, üridin trifosfat (UTP) ve glukoz-1-fosfatın reaksiyonuyla oluşan aktif bir glukoz, glukoz-üridin difosfat (UDP-glukoz) formu gerektirir. Glikojen sentezi beş reaksiyon içerir:
1-glikoz-6-fosfatın glikoz-1-fosfata dönüştürülmesi
2-glukoz-1-fosfat ve UTP’den UDP-glukoz sentezi
(UDP-glikoz, glikojen moleküllerinin indirgeyici olmayan ucuna eklenir.)
3- Glikojenin üzerinde bir miktar glikoz sentezinin otomatik olarak uyarılması
4- Glikojen sentaz tarafından katalize edilen glikoz oligomerinin doğrusal uzantısı
5- Glikojen dallanma enzimi ile katalize edilen dalların oluşumu
Son iki reaksiyonun tekrarı, büyük, geniş dallı glikojen polimerleri ile sonuçlanır.
Glikojenoliz: Glikojenoliz üç aşamadan oluşur:
1-Glikojenden glikoz-1-fosfat salınımı
2- Daha fazla bozunmaya izin vermek için glikojen substratının yeniden modellenmesi
3- Daha fazla metabolizma için glikoz 1-fosfatı glikoz 6-fosfata dönüştürün
Glikojenolizden türetilen glukoz-6-fosfat üç şekilde kullanılabilir:
1- Glikoliz için ilk substrattır.
2- NADPH ve riboz türevlerini vermek için pentoz fosfat ile işlenebilir.
3-Kan dolaşımına salınmak üzere serbest glikoza dönüştürülebilir. Bu dönüşüm esas olarak karaciğerde ve daha az ölçüde bağırsaklarda ve böbreklerde gerçekleşir.
Egzersiz ve glikojen eksikliği
Dayanıklılık egzersizlerinde, glikojenin çoğu kaslardan harcandığından, sporcular glikojen eksikliği yaşayabilir. Bu, aşırı yorgunluğa ve hareket etmede zorluğa neden olabilir. Glikojen eksikliği, egzersiz sırasında glikozun bir kısmının yerini alacak olan yüksek glisemik indeksli karbonhidratların sürekli tüketilmesiyle hafifletilebilir. Kasların enerji için daha yüksek oranda yağ asitleri kullanması ve böylece glikojenin parçalanmasını azaltması için özel egzersiz rejimleri de kullanılabilir. Sporcular, karbonhidrat tüketmenin büyük bir yolu olan karbonhidrat yüklemesini glikojen depolama kapasitesini artırmak için de kullanabilirler.
Glikojen depo hastalıklarına örnekler
Glikojen depo hastalıklarının iki ana kategorisi vardır: karaciğerdeki glikojen dengesizliğinden kaynaklananlar ve kaslardaki glikojen dengesizliğinden kaynaklananlar. Karaciğerde zayıf glikojen depolanmasının neden olduğu hastalıklar genellikle hepatomegaliye (karaciğer büyümesi), hipoglisemiye ve siroza (karaciğerde skarlaşma) neden olur. Bozulmuş kas glikojen deposundan kaynaklanan hastalıklar sıklıkla miyopatiye ve bozulmuş metabolizmaya neden olur. Glikojen depolama hastalıklarının örnekleri arasında Pompe hastalığı, McArdle hastalığı ve Anderson hastalığı yer alır.
Pompe hastalığı: Pompe hastalığına, asit maltaz olarak da adlandırılan lizozomal asit alfa-glukozidazı kodlayan ve iskelet kaslarını ve kalbi etkileyen GAA genindeki mutasyonlar neden olur. Asit maltaz, glikojenin parçalanmasında yer alır ve hastalığa neden olan mutasyonlar, hücrede zararlı glikojen birikmesine yol açar. Üç tip Pompe hastalığı vardır: yetişkin, genç (genç) ve çocukluk (çocukluk) yüksek riskli. İnfantil form, tedavi edilmezse 1 ila 2 yaş arasında ölüme yol açar.
McArdle hastalığı: McArdle hastalığına, kasta bulunan glikojen fosforilazın bir izoformu olan miyofosforilazı kodlayan PYGM genindeki mutasyonlar neden olur. Semptomlar çoğunlukla çocuklarda görülür, ancak hastalık yetişkinliğe kadar teşhis edilemeyebilir. Semptomlar kas ağrıları ve yorgunluğu içerir ve hastalık uygun şekilde tedavi edilmezse yaşamı tehdit edebilir.
Andersen hastalığı: Andersen hastalığına, bir glikojen dallanma enzimini kodlayan ve kasları ve karaciğeri etkileyen GBE1 genindeki bir mutasyon neden olur. Semptomlar genellikle birkaç aylıkken ortaya çıkar ve büyüme geriliği, karaciğer büyümesi ve sirozu içerir. Hastalığın komplikasyonları yaşamı tehdit edici olabilir.
Kısacası, yüksek oranda dallanmış bir glikoz polimeri olan glikojen, çoğu insan dokusunda oluşur ve hidrolize edilir, ancak ana depolanmış yakıt olarak hizmet ettiği karaciğer ve kaslarda bol miktarda bulunur. Glikojen metabolizması, karaciğer ve iskelet kaslarında kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Diğer dokulardaki glikojen metabolizması kapsamlı bir şekilde incelenmemiştir, ancak kasınkine benzer olduğu düşünülmektedir.
kaynak:
https://biologydictionary.net/glycogen/
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21190/#:~:text=Glycogen%20degradation%20consists%20of%20thre,6-phosphate%20for%20fMore%20metabolism.
https://reactome.org/content/detail/R-HSA-8982491
https://www.supplementler.com/bilgi-bankasi/glikojen-nedir-ne-ise-yarar
yazar: Özdaş süpervizörü
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]