ما هو الجليكوجين واين يوجد ؟

تعريف الجليكوجين

الجليكوجين : الجليكوجين هو نوع من السكريات ذات الفروع الكبيرة ويعتبر الشكل الأساسي لتخزين الجلوكوز في البشر والحيوانات، ويمثل خزانا ضروريا للطاقة .

عندما يحتاج الجسم إلى الطاقة، يبدأ الجليكوجين في التحلل إلى الجلوكوز، ويتبع المسار الفوسفاتي الخاص بالجلوكوز أو البنتوز، أو يُطلق في مجرى الدم. ويعتبر الجليكوجين صورةً ضروريةً من صور تخزين الجلوكوز في الفطريات والبكتيريا .

اين يتم بناء الجليكوجين

الجليكوجين هو بوليمر الجلوكوز ذو التفرعات، حيث يتم ربط بقايا الجلوكوز خطياً عن طريق الروابط (α-1،4 glycosidic)، وتتفرع سلاسل من بقايا الجلوكوز عن طريق الروابط (α-1،6 glycosidic)، وتحتوي كل (10) بقايا تقريباً على سلسلة من بقايا الجلوكوز المتفرعة .

تؤدي روابط (α-glycosidic) إلى تشكيل بنية بوليمر حلزونية، ويتم ترطيب الجليكوجين بنسبة (3:4) من الماء ويتكوّن في السيتوبلازم علىشكل حبيبات بقطر يتراوح بين 10-40 نانومتر.

يوجد بروتين الجليكوجين في كل حبيبة جليكوجين ويساعد على بناء الجليكوجين، وهو يشبه النشا ويستخدم لتخزين الجلوكوز في النباتات، لكنه يحتوي على أكثر فروع وضغط أعلى من النشا .

تخزين الجليكوجين

في الأجسام السليمة، يظهر البنكرياس استجابة لزيادة مستويات الجلوكوز في الدم، مثل استجابته لتناول الطعام، من خلال إفراز الأنسولين الذي يقلل من مستويات الجلوكوز في الدم عن طريق تحفيز الكبد والعضلات لامتصاص الجلوكوز من الدم وتخزينه في شكل الجليكوجي .

تخزين الجليكوجين في مرضي السكر

يعاني الأشخاص الذين يعانون من مرض السكري إما من عدم إنتاج كمية كافية من الأنسولين، أو عدم قدرة الأنسولين على القيام بوظيفته بصورة فعالة، مما يؤدي إلى عدم قدرة البنكرياس على التعامل بشكل فعال مع ارتفاع نسبة السكر في الدم .

اين يتم تخليق الجليكوجين

يحتاج تخليق الجليكوجين إلى طاقة توفرها يوريدين ثلاثي الفوسفات (UTP) وإما إنزيم hexokinase أو glucokinase، وهو يساعد على تحويل الجلوكوز إلى جلوكوز 6-فوسفات بدون فوسفات .

يتم تحويل الجلوكوز إلى جلوكوز-1 فوسفات عن طريق طفرة الفوسفوجلوكوموتاز، ويتم تنشيط الجلوكوز بعد ذلك بواسطة UTP-glucose-1-phosphate uracil transferase .

يتفاعل اليوريدين ثلاثي الفسفات (UTP) مع الجلوكوز -1 فوسفات لإنتاج UDP-الجلوكوز في تخليق الجلايكوجين الجديد، كما يحفز بروتين الجليكوجينين ارتباط UDP بالجلوكوز بنفسه .

زبروتينات الجليكوجين هي جزء من جهاز homodimer يتكون من بقايا التيروزين في كل وحدة فرعية، وهي تعمل كنقاط ربط أو مرساة ربط للجلوكوز، حيث يتم إضافة جزيئات الجلوكوز الإضافية إلى الطرف المختزل من جزيء الجلوكوز السابق .

يقوم سينثيز الجليكوجين بإطالة سلسلة تتألف من حوالي ثماني جزيئات جلوكوز عن طريق إضافة الجلوكوز من خلال الروابط الجليكوزيدية α-1،4 .

مركب amylo- (1،4 to 1،6) -transglucosidase يحفز التفرع ، ويسمى هذا الإنزيم أيضا الجليكوجيناز المتفرع ، وينقل إنزيم الجليكوجين ذو السلسلة المتفرعة ستة إلى سبعة جزيئات جلوكوز من نهاية السلسلة إلى C6 لجزيء الجلوكوز داخل جزيء الجليكوجين لتكوين روابط (α-1،6 glycosidic) .-تحلل الجليكوجين .

يقوم `فوسفوريليز الجليكوجين` بإزالة الجلوكوز من الجليكوجين، ويزيل جزءًا واحدًا من الجلوكوز من الطرف غير المختزل لينتج الجلوكوز-1 فوسفات، ويتم تحويل الجلوكوز-1 فوسفات الناتج عن تحللالجليكوجين إلى جلوكوز-6 فوسفات .

يتطلب هذا العملية وجود طفرة في إنزيم الفوسفوجلوكوموتاز، حيث يقوم هذا الإنزيم بنقل مجموعة الفوسفات من بقايا السيرين فسفرة في الموقع النشط C6 من الجلوكوز-1 فوسفات .

وبالتالي، يتم إنتاج جلوكوز-1،6-ثنائي الفوسفات، ثم يتم توصيل جلوكوز الفوسفات C1 بالموقع النشط سيرين في فسفوجلوكوموتاز، ويتم إطلاق جلوكوز 6 فوسفات .

يتعذر على فوسفوريليز الجليكوجين قطع الجلوكوز من نقطة التفرع، ويتطلب إزالة الأميلو -1،6-جلوكوزيداز 4-α-glucosyltransferase أو إنزيم إزالة تفرعات الجليكوجين (GDE) بالإضافة إلى نشاط الجلوكوترانسفيراز والجلوكوزيداز .

فوسفوريلاز الجليكوجين له أربع بقايا نقاط فرعية وهو غير قادر على إزالة الجلوكوز، ويقطع (GDE) الثلاث بقايا الأخيرة للفرع ويربطها بجزيء الجلوكوز في نهاية الفرع الآخر .

يزيل GDE بقايا الجلوكوز النهائية المرتبطة بـ α-1،6 من نقطة التفرع، ولكنه لا يزيل الجلوكوز α-1،6 المرتبط بالنقطة التفرع الفسفورية، وهذا يعني تحرر الجلوكوز الحر .

من الممكن، نظرياً، إطلاق الجلوكوز الحر من العضلات إلى الدم دون الحاجة إلى عملية الجلوكوز 6 فوسفاتاز، ولكن هذا الجلوكوز الحر سيتفكك بسرعة بفعل إنزيم “هيكسوكيناز .

يتم تحويل الجلوكوز 6 فوسفات من تفكك الجليكوجين إلى جلوكوز عن طريق الفوسفاتاز 6 وتدفقه في الدم، ويحدث هذا في الكبد والأمعاء والكلية، ولكن ليس في العضلات التي لا يحتوي عليها هذا الإنزيم .

يدخل الجلوكوز 6-فوسفات في مسار تحلل السكر في العضلات ويوفر الطاقة للخلايا، كما يمكن للجلوكوز 6-فوسفات أن يدخل في مسار فوسفات البنتوز مما يؤدي إلى إنتاج NADPH وخمس سكريات كربون .

وظيفة الجليكوجين

يوجد الجليكوجين في البشر والحيوانات بشكل أساسي في خلايا الكبد والعضلات، ويتم إنتاجه عندما تكون مستويات الجلوكوز مرتفعة في الدم، ويعمل كمخزون جاهز للجلوكوز في الأنسجة في كافة أنحاء الجسم عندما تنخفض مستويات الجلوكوز في الدم .

• خلايا الكبد

يعمل الجليكوجين على استهلاك حوالي 6-10% من وزن الكبد عند تناول الطعام، مما يؤدي إلى زيادة مستوى الجلوكوز في الدم، ويحث الأنسولين المفرز من البنكرياس على امتصاص الجلوكوز في خلايا الكبد .

يعزز الأنسولين أيضًا الإنزيمات التي تساعد في بناء الجليكوجين، مثل إنزيم الجليكوجين سينثيز. عندما تكون مستويات الجلوكوز والأنسولين عالية بشكل كافٍ، تبدأ سلاسل الجليكوجين في التمدد من خلال إضافة جزيئات الجلوكوز .

يُطلق على هذه العملية، استحداث السكر، في حال انخفضت مستويات الجلوكوز والأنسولين، حيث يتوقف بناء الجليكوجين عندما تنخفض مستويات الجلوكوز في الدم إلى مستوى أقل من المعدل الطبيعي .

يساعد الجلوكاجون على إطلاق إشارات من الكبد إلى خلايا الكبد لتكسير الجليكوجين، حيث يتمتحطيم الجليكوجين وتحليله إلى (جلوكوز-1 فوسفات) الذي يتحول إلى جلوكوز وينتقل في الدم .

يُعَدُّ الجليكوجين مخزَّنًا أساسيًّا لمستويات الجلوكوز في الدَّم من خلال تخزين الجلوكوز عندما يكون مستواه مرتفعًا، وإفراز الجلوكوز عندما يكون مستواه منخفضًا .

تعد عملية تحطيم الجليكوجين في الكبد أمرًا حيويًا لتوفير الجلوكوز اللازم لتلبية احتياجات الجسم النشط، وبالإضافة إلى ذلك، يحفز هرمون الجلوكاجون بالإضافة إلى الكورتيزول والإبينفرين والنورادرينالين تحطيم الجليكوجين .

• خلايا العضلات

يمثل الجليكوجين حوالي 1-2% فقط من وزن العضلات، ويرى فريق من الخبراء أنه بالرغم من ذلك ونظرًا لارتفاع كتلة العضلات في الجسم، إلا أن إجمالي كمية الجليكوجين التي يتم تخزينها في العضلات أكبر من تلك التي تخزينها فيالكبد .

تختلف العضلات عن الكبد في أن الجليكوجين الموجود في العضلات يعمل على توفير الجلوكوز فقط لخلية العضلات نفسها، ولا تفصح خلايا العضلات عن ماهية الإنزيم اللازم لتدفق الجلوكوز في الدم، والذي هو إنزيم الجلوكوز 6-الفوسفاتاز .

يتحول الجلوكوز إلى -1 فوسفات بعد تدمير الغليكوجين في ألياف العضلات، ويتحول الجلوكوز إلى جلوكوز 6 فوسفات، وهو مصدر الطاقة للعضلات أثناء التمرين أو الإجهاد، مثلما يحدث في حالات القتال أو الطيران .