Stadi di glicogenolisi, destinazione del glucosio, regolazione, malattie

IL glucogenolisi È il processo di lisi o la rottura del glicogeno. È un percorso enzimatico di tipo catabolico (distruzione) che implica la degradazione del glicogeno e la liberazione del glucosio-6-fosfato.

Il glicogeno è una sostanza che viene utilizzata come riserva di glucosio. Si trova nel citoplasma delle cellule ed è particolarmente abbondante nel fegato e nelle cellule muscolari degli animali.

È una molecola che alcuni autori definiscono un "albero di glucosio", poiché ha una struttura ramificata. È un omopolimero composto da unità ripetute di rifiuti di glucosio, che si legano tra loro attraverso collegamenti α-1,4 e α-1,6.

Quando è necessario il glucosio, questo può essere ottenuto da diverse fonti: mediante glucogenolisi, di glucosio che circola nel sangue o nei meccanismi di produzione di glucosio mediante sostanze non glucosidiche. Quest'ultimo meccanismo si chiama gluconeogenesi e si verifica principalmente nel fegato e nel rene.

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Dove viene e dove è diretto il glucosio?

- La glicemia deriva dal sistema digestivo e dai processi di contributo quasi esclusivi del fegato.

- Quando la glicogenolisi si verifica nei muscoli, il glucosio liberato entra nei processi metabolici destinati alla produzione di ATP (energia cellulare).

- Nel fegato il glucosio dalla glucogenolisi passa nel sangue, producendo concomita in concomitanza un aumento del glucosio nel sangue (concentrazione di glucosio nel sangue).

Fase di glicogenolisi

Schema di un segmento di una molecola di glicogeno in cui sono mostrati i due tipi di collegamenti glicosidici (ALFA 1.4 e ALFA 1.6) (Fonte: GKFXTalk 12:08, 5 settembre 2017 (UTC) / dominio pubblico, tramite Wikimedy Commons)

La glicogenolisi è un processo che non può essere considerato come il retro della sintesi di glicogeno o glucogenesi, è un percorso diverso.

Fase 1: liberazione dei rifiuti di glucosio 1-fosfato

La degradazione del glicogeno inizia con l'azione di un enzima specifico chiamato glicogeno fosforilasi, che è responsabile della "rottura" dei legami di glicogeno α-1,4, rilasciando glucosio 1-fosfato. Il meccanismo diviso è una fosforolisi.

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Grazie a questo enzima, lo spreco glicosidico delle catene più esterne del glicogeno è divisa, fino a quando non ci sono circa quattro residui di glucosio su ciascun lato di ciascun ramo.

Nel glicogeno, le molecole di glucosio sono collegate da legami α-1,4, ma in siti di ramificazione i collegamenti sono di tipo α-1,6.

Fase 2: eliminazione delle ramificazioni

Quando quattro residui di glucosio vicini ai punti di ramo, un enzima, il trasferimento di glucano α-1,4 → α-1.4, trasferisce un'unità di trisaccaride da un ramo, lasciando esposto il punto di filiale 1 → 6.

L'enzima senza remple, in particolare l'amyle 1 → 6 glucosidasi, idrolizza i legami α-1,6. In questo modo, a causa dell'azione sequenziale di questi tre enzimi (fosforilasi, glucano transferasi e enzima non rempante) si verifica la divisione del glicogeno completo.

Il glucosio 1-fosfato dal glicogeno viene trasformato in glucosio 6-fosfato attraverso una reazione reversibile catalizzata dalla fosfoglucomutasi. In questa reazione, il fosfato di carbonio 1 è "muto" al carbonio 6 a causa di questo enzima ed è così che finisce la glucogenolisi.

Destinazione del glucosio

Nel fegato c'è un enzima chiamato glucosio 6-fosfatasi che rimuove il fosfato di carbonio glicosio e lo rende glucosio "libero", che viene trasportato attraverso pareti cellulari e passa nel sangue.

Il muscolo non può contribuire con il glucosio al torrente circolatorio, poiché non ha tale enzima e glucosio fosforilato è "intrappolato" all'interno delle cellule muscolari.

Il glucosio 6-fosfato nel muscolo entra nella glicolisi, il processo catabolico destinato alla produzione di ATP (adenosina trifosfato), particolarmente importante durante la contrazione muscolare anaerobica.

Regolamento

Il metabolismo del glicogeno è regolato dall'equilibrio dell'attività di due enzimi; uno che viene utilizzato per la sintesi, che è glicogeno-sintetasi e un altro che viene utilizzato per la divisione, che è glicogeno-fosforilasi.

L'equilibrio nell'attività di questi enzimi stimolerà la sintesi o la degradazione del glicogeno. I meccanismi di regolazione sono dati attraverso substrati e attraverso un sistema ormonale complesso che coinvolge, almeno quattro ormoni: almeno quattro ormoni:

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- l'adrenalina

- noreprenalina

- il glucagone e

- insulina

- Regolazione della glucogenolisi nel fegato

Il fegato (Fonte: il caricatore originale era Flonight presso l'inglese Wikipedia.Le versioni ly sono state caricate dalla solarcaina in in.Wikipedia. / Dominio pubblico, via Wikimedia Commons)

Gli ormoni possono agire attraverso un secondo messaggero che può essere gli ioni AMPC o calcio.

AMPC attiva il glicogeno-fosforilasi e, allo stesso tempo, inattivo alla glicogeno-sintetasi. Per questo motivo, il catabolismo aumenta e diminuisce o inibisce la sintesi del glicogeno (anabolismo).

Adrenalina e noradrenalina

Adrenalina e noradrenalina, agendo attraverso recettori β-adrenergici e il glucagone, agendo attraverso recettori specifici, aumenta i livelli di AMPC nelle cellule epatiche. Questo aumento dell'AMPC attiva il catabolismo del glicogeno-fosforilasi e del glicogeno.

L'adrenalina e la noreparanalina stimolano anche la glucogenolisi da parte di un meccanismo AMPC indipendente e attraverso i recettori α1-adrenergici. Questo meccanismo stimola la mobilizzazione del calcio dai mitocondri.

Insulina

L'insulina aumenta l'attività di un enzima chiamato fosfodiesterasi, responsabile della distruzione dell'AMPC. Come conseguenza dell'effetto dell'insulina sul fegato, i livelli di AMPC diminuiscono, quindi l'attività della fosforilasi viene ridotta e quella della sintesi aumenta.

L'equilibrio di questa attività ormonale è quello che determina la "direzione" del metabolismo del glicogeno.

- Regolazione della glicogenolisi nei muscoli

Muscolo (Fonte: Stiller Beobachter di Ansbach, Germania/CC di (https: // creativeCommons.Org/licenze/by/2.0) via Wikimedia Commons)

La glicogenolisi nel muscolo aumenta immediatamente dopo l'inizio della contrazione muscolare. Il calcio è l'intermediario che sincronizza l'attivazione della fosforilasi con contrazione.

Il calcio attiva una chinasa fosforilasi che, a sua volta, attiva il glicogeno-fosforilasi muscolare o la miofosforilasi, questo enzima è diverso da quello che si trova nel fegato, ma ha la stessa funzione.

L'insulina aumenta i livelli di glucosio a 6-fosfato all'interno delle cellule muscolari, promuovendo l'ingresso del glucosio dal torrente circolatorio. Aumentando il glucosio 6-fosfato, viene stimolata la glicogeno-sinfore de la lasforilazione e la sua conseguente attivazione.

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Il risultato netto è un aumento della glicogenesi muscolare e una diminuzione o inibizione della glicogenolisi.

Malattie relative alla conservazione del glicogeno

L'insufficienza ereditaria di alcuni enzimi specifici necessari per i metabolismi epatici e muscolari del glicogeno è una delle cause delle malattie di conservazione del glicogeno.

Queste malattie sono nominate insieme come glicogenesi. A seconda dell'attuale guasto enzimatico, sono elencati da tipi di da I a VIII e vengono aggiunti nella misura in cui vengono scoperti.

Alcune glicogenesi sono mortali nelle prime fasi della vita, quindi alcuni esempi.

I fallimenti enzimatici presenti nella glucogenosi generano un eccessivo accumulo di glicogeno, principalmente nel fegato, nei muscoli e/o nel rene. Tuttavia, ci sono glicogenesi che causano questo effetto su eritrociti o lisosomi.

La malattia di Von Gierke

La glicogenesi di tipo I si chiama malattia di von Gierke ed è accompagnata da un'insufficienza al glucosio 6-fosfatasi, che aumenta il carico del glicogeno negli epatociti e nelle cellule tubulari renali. Il paziente ha ipoglicemia, chetosi, lattacidemia e iperlipidemia.

Malattia di McArdle

Nella malattia di tipo V di McArdle, esiste un deficit glicogeno della fosforilasi muscolare, che si traduce in un fallimento della glucogenolisi muscolare. Di conseguenza c'è poca tolleranza all'esercizio fisico, bassi livelli di lattato nel sangue dopo l'esercizio.

La sua malattia

Nella glicogenesi di tipo VI o la sua malattia, il deficit è dell'enzima epatico glicogeno-fosforilasi. In questi casi c'è un aumento del glicogeno epatico con una tendenza all'ipoglicemia.

Riferimenti

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