Glikogenas — kas tai: gyvūnų gliukozės saugykla ir funkcija

Sužinokite, kas yra glikogenas — gyvūnų gliukozės saugykla, jos struktūra, funkcijos kepenyse ir raumenyse bei reikšmė greitai prieinamai energijai.

Glikogenas (paprastai vadinamas gyvuliniu krakmolu, nors šis pavadinimas netikslus) yra polisacharidas, kuris yra pagrindinė gliukozės saugojimo forma gyvūnų ląstelėse.

Glikogenas randamas daugelio tipų ląstelių citozolyje granulių pavidalu ir atlieka svarbų vaidmenį gliukozės cikle. Glikogenas sudaro energijos atsargas, kurios gali būti greitai mobilizuojamos staigiam gliukozės poreikiui patenkinti, tačiau yra mažiau kompaktiškos nei trigliceridų energijos atsargos. Tik kepenyse saugomas glikogenas gali būti prieinamas kitiems organams.

Struktūra ir cheminiai ryšiai

Glikogenas yra sudarytas iš daugybės gliukozės vienetų, susietų α-1,4 glikozidiniais ryšiais pagrindinėje grandinėje ir α-1,6 ryšiais ten, kur formuojasi šakos. Dėl intensyvaus šakojimosi glikogeno molekulė primena medį arba labai tankią kriaučių formos granule. Granulės centre yra baltymas glikogeninas, kuris inicijuoja molekulės formavimąsi ir veikia kaip „pirminis“ liekanas, prie kurių prisijungia pirmieji gliukozės vienetai.

Funkcijos organizme

• Trumpalaikė energijos atsarga: greitai skaidoma į gliukozę, kuri naudojama energijai gaminti ypač raumenyse fizinio krūvio metu ir kepenyse palaikant kraujo gliukozės koncentraciją badavimo metu.
• Greitas mobilizavimas: palyginti su riebalais, glikogenas gali būti mobilizuotas ir panaudotas žymiai greičiau.
• Organų skirtumas: kepenyse esantis glikogenas palaiko kraujo gliukozę ir gali būti prieinamas kitiems audiniams; raumenų glikogenas daugiausia tarnauja pačiam raumeniui energijai.

Glikogenezė ir glikogenolizė – sintezė ir skaidymas

Glikogenezė (glikogeno sintezė) vyksta tada, kai organizme yra pakankamai gliukozės. Pagrindiniai fermentai: glikogeno sintazė (prideda gliukozės vienetus į grandinę) ir šakojimo fermentas (formuoja α-1,6 ryšius). Priešįgliai, glikogenas skyla glikogenolizės metu: pagrindinis skaidantis fermentas yra glikogeno fosforilazė, o šakojimo vietose veikia dešakojimo fermentas.

Šiuos procesus reguliuoja hormonai ir energijos signalai: insulinas skatina glikogenezę (gliukozės kaupimą), o gliukagonas ir adrenalinas skatina glikogenolizę (gliukozės išlaisvinimą). Taip pat svarbūs yra vietiniai energijos kaupikliai (ATP, AMP) ir fosforilinimo/dezfosforilinimo mechanizmai.

Paskirstymas ir kiekiai

• Kepenys: laikomos pagrindiniu kraujo gliukozės tiekėju per badavimo periodus; suaugusio žmogaus kepenyse paprastai saugoma apytiksliai 80–100 g glikogeno (priklauso nuo kūno masės ir mitybos).
• Raumenys: kaupia daugiausia glikogeno pagal bendrą kiekį (gali siekti ~300–400 g ar daugiau priklausomai nuo raumenų masės), tačiau šis glikogenas paprastai nėra išlaisvinamas į kraują — jis naudojamas lokaliai raumenų susitraukimams.

Fizinė veikla ir mityba

Atliekant intensyvų fizinį krūvį, raumenų glikogeno atsargos išsekina greitai — tai limituoja ištvermę. Sportininkai dažnai „pildo“ glikogeno atsargas tinkama angliavandenių mityba prieš varžybas (angliavandenių „carbo-loading“). Ilgalaikė mažai angliavandenių turinti mityba sumažina glikogeno atsargas ir gali paveikti fizinį pajėgumą.

Klininė reikšmė

Glikogeno metabolizmo sutrikimai sukelia vadinamąsias glikogeno saugojimo ligas (GSD). Keletas žymesnių pavyzdžių:

• Von Gierke (I tipo): trūksta gliukozės-6-fosfatazės — progresuojanti hipoglikemija ir kepenų padidėjimas.
• Pompe (II tipo): lizosominė alfa-glukozidazės (acid maltase) stoka — glikogeno kaupimasis ląstelių lizosomose, veikiantis širdį ir raumenis.
• McArdle (V tipo): raumenų glikogeno fosforilazės stoka — pasireiškia raumenų silpnumu ir intolinacija atliekant fizinį krūvį.

Tyrimai, apimantys genetinius testus, fermentų aktyvumo nustatymą ir vaizdinius tyrimus (kai kuriais atvejais biopsijos), naudojami šių ligų diagnozei.

Praktiniai pastebėjimai

• Glikogeno kiekis kinta priklausomai nuo mitybos, hormonų ir fizinio krūvio.
• Greitas gliukozės tiekimas iš glikogeno yra gyvybiškai svarbus smegenims ir eritrocitams, kurie priklauso nuo gliukozės kaip pagrindinio energijos šaltinio.
• Glikogeno granulių tyrimai molekuliniame lygyje padeda suprasti medžiagų apykaitos ir paveldimų ligų mechanizmus.

Apibendrinant: glikogenas yra būtina trumpalaikės energijos atsarga gyvūnų organizme, turinti specifinę struktūrą, sudėtingą reguliaciją ir didelę klinikinę reikšmę, ypač kai sutrinka jo sintezė ar skaidymas.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra glikogenas?

K: Kur randamas glikogenas?

K: Kokį vaidmenį glikogenas atlieka gliukozės cikle?

K: Kaip glikogeno kompaktiškumas skiriasi nuo trigliceridų energijos atsargų?

K: Ar visas organizme sukauptas glikogenas gali būti prieinamas kitiems organams?

K: Kokia yra kepenyse sukaupto glikogeno funkcija?

K: Kodėl glikogenas svarbus gyvūnų ląstelėms?

Paieška pagal raidę