Metabolizam glikogena Flashcards
1
Q
Kako je strukturno građen glikogen? Veze, grananja?
A
- razgranati polisharid glukoze
- glukoze međusobno povezane a(1->4) glikozidnom vezom dok na mjestima di se grananja povezuju a(1->6) glikozidnom vezom
- 1 grana svakih 10 glikozidnih jedinica
2
Q
Gdje se skladišti i gdje ga ima više?
A
- jetra i skeletni mišići
- citosol hepatocta i miocita
- u jetri je veća koncentracija ali jer su mišići veći tamo ga ima više
3
Q
Koje su metaboličke svrhe glikogena u jetri i mišićima?
A
- jetra - sinteza i razgradnja glikogena se odvijaju u svrhu održavanja stalne razine glukoze u krvi, čime mozak i mišići dobivaju dovoljno glukoze za svoje metaboličke potrebe
- mišići - sinteza i razgradnja glikogena se odvijaju u svrhu dobivanja energije potrebne za mišićni rad
4
Q
Zašto je grananje glikogena binto? 2 razloga
A
- grananjem se povećava topljivost glikogena
- na kraju svake grane je nereducirajući kraj(reducirajući kraj je samo 1) na koji djeluju enzimi sinteze i razgradnje glikogena(olakšava se djelovanje enzima)
5
Q
Zašto se glukoza ne skladišti u monomenrom obliku?
A
- jer koncentracija uskladištenog glikogena od 0,01 μM odgovara koncentraciji slobodne glukoze od 0,4 M –> osmotski tlak visok –> ulazak vode u stanicu –> narušavanje integriteta stanice
- budući da je prosječna koncentracija glukoze u krvi 5,5 mM, ulazak glukoze u stanicu bio bi nasuprot gradijentu koncentracije, za što bi bilo potrebno uložiti veliku energiju
6
Q
Budući da se glikogeneza i glikogenoliza odvijaju u istom staničnom dijeljku, što je potrebno da se regulira konc. glukoze u krvi?
A
- recipročna regulacija enzima navedenih putova
- hormonska i alosterička
7
Q
Koja tri enzima sudjeluju u razgradnji glikogena?
A
- glikogen-fosforilaza
- enzim za odgradnju ogranaka
- fosfoglukomutaza
8
Q
Koja su tri koraka glikogenolize ukratko?
A
- postupno odcjepljivanje glukoznih jedinica
- restrukturiranje molekule glikogena što omogućava daljnju razgradnju
- pretvorba produkta razgradnje glikogena u supstrat pogodan za daljnje metaboliziranje
9
Q
Što se događa u 1. reakciji glikogenolize? 2 Koja je uloga enzima koji sudjeluje u reakciji? 4
A
- cijepanje glukozne jedinice s nereduktivnih krajeva
- nastaje G-1-P
- enzim: glikogen-fosforilaza
–>katalizira fosforilitičko cijepanje a(1->4) glikozidne veze dodatkom Pi(ne može 1,6)
–> glavno regulacijsko mjesto glikogenolize
–>prostetička skupine piridoksal-fosfat(PLP)
–> prekida fosforilitičko cijepanjekad dosegne glukozni ostatak koji je 4. po redu od mjesta grananja
10
Q
Zašto je promjena Gibbsove energije 1. reakcije glukogenolize mala?
A
- jer se glikozidna veza zamjenjuje fosfoesterskom(šećer-fosfat) vezom koja je približno jednakih energija
11
Q
Koje dvije aktivnosti ima bifunkcionalni enzim za odgradnju ogranaka?
A
- transferaza = transferazu
- a-1,6- glukozidaza = glukozidaznu
12
Q
Što se događa u 2. reakciji glikogenolize? Što rade koji enzimi?
A
- transferaza - katalizira uklanjanje 3 glukozna ostatka s jedne grane te prijenos i stvaranje(1->4) glikozidne veze na drugoj strani
- a-1,6-glukozidaza - katalizira hidrolitičko cijepanje a(1->6) glikozidne veze, nastaje glukoza(heksokinazom se fosforilira za mišić ili ode u krvotok iz jetre)
- oba enzima pretvaraju razgranatu strukturu glikogena u linearnu –> omogućava se daljnja fosforilitička razgradnja glikogena putem glikogen-fosforilaze
13
Q
Što se događa u 3. reakciji glikogenolize?
A
- G-1-P(nastala u 1.) se prevodi u G-6-P preko intermedijera G-1,6-BP
- enzim: fosfoglukomutaza
–> ima fosforilirani serinski ostatak na aktivnom mjestu - fosfatna skupina serina se veže na 6. mjesto i tamo ostaje, dok se fosfatna skupina a 1. mjesta veže za serin
14
Q
Koje su tri sudbine G-6-P nastalom glukogenolizom?
A
- u jetri - pomoću glukoza-6-fosfataze(unutrašnjost ER) se hidrolizira na glukozu i Pi -> odlazi u krvotok
- u mišići - odlazi direktno u glikolizu za ATP
- razna tkvia - odlazi u PPP te se dobiva NADPH i riboze
15
Q
Koja je prednost fosforilitičkog cijepanja glikogena u odnosu na hidrolitičko? 3
A
- dobiva se fosforilirana glukoza:
–> ne treba ju dodatno fosforilirati
–> spremna za uključivanje u metabolizam
–> ostaje zarobljena u stanici, ne može difundirati tj. pobjeći
16
Q
Koja su 4. koraka sinteze glikogena ukratko?
A
- pretvorba i aktivacija molekula glukoze čime nastaje supstrat pogodan za sintezu glikogena
- inicijacija sinteze stvaranjem početnice, tj. klice (engl. primer)
- postupni rast lanca dodavanjem aktiviranih glukoznih jedinica
- restrukturiranje molekule glikogena što omogućava daljnju sintezu
17
Q
Koj 4 enzima sudjeluju u sintezi glikogena?
A
- UDP-glukoza-pirofosforilaza
- glikogenin
- glikogen-sintaza
- enzim grananja
18
Q
Što se događa s glukozom nakon što uđe u stanicu?
A
- fosforilira se u G-6-P uz utrošak 1ATP –>heksoiknaza, glikokinaza
- G-6-P -> G-1-P(fosfoglukomutaza)
19
Q
Što se događa u 1. reakciji sinteze glikogena? 3
A
- reagiraju G-1-P i uridin-trifosfat(UTP)
- enzim: UDP-glukoza-pirofosforilaza
- nastaje UDP-glukoza
20
Q
Zašto je važno da u 1. reakciji sinteze glikogena nastaje nukleozid-trifosfat-šećer UDP-glukoza? 3
A
- osigurava se ireverzibilnost
- nukleotid ima brojne skupine koje mogu pomoći interakciji između enzima i supstrata
- oblježavanje šećera nukleotidom određuje njegovu metaboličku sudbinu(npr. UDP-glukoza za glikosintezu)
21
Q
Čemu služi enzim glikogenin u reakciji sinteze glikogena i zašto je potreban?
A
- budući da glikogen-sintaza nema mogućnost sinteze glikogena de novo; može dodavati glukozne jedinice samo na oligosaharidni lanac koji već sadrži najmanje 8 glukoznih ostataka
- zbog toga je, za aktivnost glikogen-sintaze, potrebna klica, tj. početnica (engl. primer)
- glikogenin služi kao:
1. inicijator sinteze glikogena
2. samoglikozilirajući enzim
22
Q
Koje dvije aktivnosti ima enzim glikgenin i što rade? 2. reakcija sinteze glikogena
A
- glukoziltransferazna aktivnost
- katalizira vezanje prve glukozne jedinice
- katalizira prijenos glukozne jedinice s UDP-glukoze na vlastiti tirozinski ostatak - aktivnost produljenja lanca
- katalizira daljnju autoglikozilaciju
- katalizira oligomerizaciju (stvaranje α(1→4)
glikozidne veze) lanca s narednih 7 glukoznih jedinica
- donor glukoznih jedinica je UDP-glukoza
–> stvara se primer od 8 glukoznih jedinica
23
Q
Što se odvija u 3. reakciji sinteze glikogena?
A
- rast lanca glikogena prijenosom glukoznih jedinica s UDP-glukoze na nereduktivne krajeve
- enzim: glikogen-sintaza
–> katalizira stvaranje 1(1->4) glikozidne veze tj. linearnog dijela molekule(ne katalizira a(1->6) vezu)
–> glavno mjesto regulacije
24
Q
Što se događa u 4. reakciji sinteze glikogena?
A
- stvaraju se grananja, iz linearne strukture se prelazi u razgranatu čime je omogućeno daljnje djelovanje glikogen-sintaze
- puca a(1->4) glikozidna veza i stvara se a(1->6)
- skupina od oko 7 glukoznih ostataka, koja mora sadržavati nereduktivni kraj i mora potjecati od lanca dugog najmanje 11 glukoznih ostataka, prenosi se dublje u unutrašnjost molekule
- novo mjesto grananja mora biti barem 4 glukozna ostatka udaljeno od prethodnog
- enzim: glikozil-(4->6)-trasnferaza
25
Kolika je cijena skladištenja slobonde glukoze i G-6-P?
- slobodna glukoza: 2ATP
- G-6-P: 1ATP(za regeneraciju UDP)
26
Kolika je cijena hidroltičkog i fosforilitičkog razgradnja glikogena?
- hidrolitičko - 1ATP(samo 10% se tako razgrađuje)
- fosforilitičko - 0ATP
27
Kako je građen enzim glikogen-fosforilaza?
- dva oblika a i b
1. aktivan oblik glikogen-fosforilaza a (pretežno u R stanju)
2. neaktivan oblik glikogen fosforilaza b (pretežno u T stanju)
- imaju serinske ostatke koji se fosforiliraju odnosnu defosforiliraju te se tako aktiviraju odnosno inaktiviraju
28
Kako se odvija kontrola razgradnje glikogena tj. enzima glikogen-fosforilaze u jeti i mišićima?
1. JETRA
- visoke konc. glukoze -->signalizacija da je ima dovoljno -->enzim prelazi u manje aktivno T (b oblik) stanje --> utišava se razgradnja(R u T)
- i obrnuto
2. MIŠIĆI
- visoke konc. AMP-a --> aktivacija aktinvog R stanja
- visoke konc. ATP i G-6-P --> aktivacija manje ktivnog stanja T
29
Kako i koji hormoni utječu na razgradnju glikogena?
- GLUKAGON (lučii ga a-stanice gušterače, djeluje na jetru) i EPINEFRIN (luči ga nadbubrežna u stanjima stresa, djeluje na mišić) ===> potiču razgradnju glikogena
- IINZULIN– utišava razgradnju glikogena
- vežu se na transmembranski receptor i potiču singalizaciju putem cAMP i ostalih kinaza ili fosfataza što dovodi do fosforilacije ili defosforilacije glikogen-fosforilaze(prijelza između R i T oblika)
30
Na koja dva načina se kontrolira aktivnost enzima fosforilaza-kinaza, koji je odgovoran za fosforiliranje glikogen-fosforilaze?
1. djelomično se aktivira fosforilacijom koju katalizira protein kinaza A
2. djelomično se aktivira vezanjem Ca2+ iona za podjedinicu kalmodulin(važno za mišiće jer otpuštanje Ca2+ iz ER uzrokuje kontrakciju)
- maksimlana aktivnost postiže se na oba načina zajedno
31
U kakvim oblicima može biti enzim glikogen-sintaza i kako prelaze u te oblike?
- može postojati u dva oblika a i b:
1. aktivan oblik glikogen-sintaza a
2. inaktivan oblik glikogen-sintaza b
- fosforilacijom glikogena-sintaze a prelazi se u glikogen-sintazu b --> i obrnuto
32
Koja molekula je alosterički aktivator glikogen-sintaze b?
G-6-P
33
Kako i koji hormoni utječu na sintezu glikogena?
- glukagon (jetra) i epinefrin (mišić) – utišavaju sintezu glikogena
- inzulin – potiče sintezu glikogena
- vežu se za membranske receptore te aktiviraju signalizaciju putem G proteina i cAMP-a ---> fosforilacija inaktivira se glikogen sintaza(B oblik), defosforilacija aktivira se glikogen sintaza(A oblik)
- ZA GLIKOGEN- FOSFORILAZU OBRNUTO
34
Što su glikogenoze?
- skupina nasljednih poremećaja koje karakterizira nakupljanje “nenormalnih” oblika glikogena ili poremećaji u njegovoj razgradnji
35
Von- Gierkeova bolest, koji je enzim deficijentan i što pogađa?
- glukoza-6-fosfataza
- jetra i bubrezi
36
McArdleov sindrom, koji je enzim deficijentan i što pogađa?
- mišićna fosforilaza - skeletni mišići
