07. Glycogenstoffwechel

• schnell mobilisierbare Speicherform der Glucose

• großes verzweigtes Polymer, das bei Energiebedarf wieder zu Glucose umgewandelt wird

• ist weniger energiereich als Fettsäuren, wird aber benötigt, um den Blutzuckerspiegelzu regulieren (Leber)

• wird in Leber und Skelettmuskulatur gespeichert

• Glucosemoleküle sind 𝛂-1,4-glycosidisch verknüpft und 𝛂-1,6-glycosidisch quervernetzt

  —> die Quervernetzung findet alle 10 Moleküle statt

  —> nur 𝛂-Glucose

• liegt in der Leber aks dichtes Partikel vor (Glycogengranula)

  —> kann bis zu 10% des gewichtes der Leber ausmachen

• Regulation über eine Signalkaskade die durch Adrenalin ausgelöst wird

  —> Energiefreisetzung bei körperlicher Belastung

  —> durch adrenalin wird am Ende der Signalkaskade die PKA und andere Effektoren freigesetzt

• Umwandlung von Glucose in Glycogen oder andersrum über 4/3 Schritte

Abbau:

1. Freisetzung von Glucose-1-phosphat aus Glycogen

   —> durch debranching enzymes

2. Umformung des Glycogens zum weiteren Abbau

3. Umwandlung von Glucose-1-phosphat zu Glucose-6-phosphat

   —> dann gibt es drei Möglichkeiten:

   1. Glycolyse

   2. wird als freie Glucose ins Blut entlassen

   3. Penthosephosphatweg

Synthese:

1. Umwandlung von Glucose zu Glucose-6-phosphat über die Hexokinase (ATP verbrauch)

2. Umwandlung von Glucose-6-phospht zu Glucose-1-phosphat durch die Glucosephosphat-Mutase

3. Umwandlung von Glucose-1-phosphat zu UDP-Glucose durch die UDP-Glucose-Pyrophosphorylase unter UTP verbrauch

   —> es werden zwei P frei

4. Synthese von Glycogen unter Anspaltung des UDP

   —> durch branching enzyme

• katalysiert den ersten Schritt des Abbaus von Glycogen

  —> kann nur lineare Teile des Glycogens abbauen, weshalb debranching Enzyme nötig sind, um den weiteren Abbau durch die Glycogenphosphorylase zu ermöglichen

  —> Debranching Enzym: Transverase und 𝛂-1,6-Glucosidase, die linearisieren und so für den weiteren Abbau vorbereiten

  —> kein ATP Verbrauch !!!

  —> hat eine prosthetische Gruppe im aktiven Zentrum (Pyridoxalphosphat, PLP), diese bindet kovalent an einen Lysinrest

• ist ein prozessives Enzym, d.h. es bindet einmal an Glycogen und es wid mehrmals Glucose abgespalten

• Phosphorylase wird durch Phosphorylierung in aktivere Form umgewandelt

• Phosphorylase-Kinase wird durch Hormone wie Glucagon und Adrenalin (aktivieren PKA) und CA2+ aktiviert

  —> Glucagon wird beim Fasten ausgeschüttet

  —> Adrenalin wird durch Aktivität ausgeschüttet

• Phosphorylierung + Ca2+ = voll aktiv

1. über Glycogensynthase katalysierte verknüpfung von UDP-Glucose und Glycogen

   —> Schlüsselenzym der Glycogensynthese

1. Verzweigung des Glycogens durch die Amylo-𝛂(1,4—>1,6)-Transglycogenase

   —> branching Enzym !!

   —> greift an Donorketten mit mindestens 11 Glucoseeinheiten an, vier verbleiben

• durch Phosphorylierung, Glucose-6-Phosphat und ATP/AMP

• Inaktivierung der Glycogensynthase-kinase durch Phosphorylierung

  —> insulin aktiviert die Glycogensynthase

• durch die Proteinphosphatase 1

  —> inaktiviert die Phosphorylase und die Phosphorylasekinase

  —> aktiviert die Glycogensynthase

• PKA inhibiert PP1, da bei der aktivierung der PKA durch Hormone der Glycogenabbau wichtig ist

• aktivität von PP1 muss reduziert werden, sie wird durch PKA inhibiert

1. Glucose bindet an die Glycogenphosphorylase a der Leber, wodurch die T-Form begünstigt wird

2. es kommt zur Dissoziation der Phosphatase von der Phoyphorylase, wodurch die Phosphatase aktiviert wird

3. die Phosphatase dephosphoryliert die Phosphatase a und die Glycogenase b