ايض الجليكوجين – تكوينه واحلاله

ايض الجليكوجين

تكوينه واحلاله

A) What is glycogen?

Definition:

  • It is the storage form of excess glucose in blood formed from a great number of glucose α-unit and synthesized and stored mainly in skeletal muscle and liver.

الجليكوجين هو عبارة عن الشكل التخزيني للجلوكوز لما الجلوكوز يزيد تركيزه في الدم وبيتكون من عدد كبير من جزيئات الجلوكوز والجليكوجين بيتخزن في العضلات الهيكلية اللى هى المسئولة عن الحركة الارادية والكبد

Site of storage:

  • Mainly the skeletal muscle and liver

المخازن الرئيسية للجليكوجين هو العضلات الهيكلية والكبد

Function:

  1. Glycogen stored in the liver: its function is to maintain normal blood glucose level during fasting and between meals.
  2. Glycogen stored in the muscle: its function isn’t maintenance blood glucose level but is only immediate source of energy for muscle contraction (i.e. depleted during contraction and then reformed during rest).

وظيفته … بالنسلة للجليكوجين المخزن في الكبد بيكون وظيفته انه يحافظ على مستوى السكر في الدم عند المستوى الطبيعي اثناء الصيام او بين الوجبات …. والجليكوجين المخزن في العضلات بيتكون وظيفته مشانه يحافظ على مستوى السكر في الدم لكن عشان يكون مصدر فعال سريع للحصول على الطاقة اثناء انقباض العضلات وبيرجع يتكون تاني في فترة الراحة

Structure

  • Glycogen is homopolysaccharide formed from branched D-glucose units linked by 1,4 and 1 ,6 glycosidic bonds but 1-4-linkage is the primary glycosidic bond.
  • Each branch is made of 6 -12 glucose units.
  • At the branching point, the chain is attached by 1-6 linkage.
  • Extensively branched and compact than starch.

تركيبه … هو مركب سكري معقد يتركب من سلاسل متفرعة من الجلوكوز من خلال ترابط جزيئات الجلوكوز (ايزومر D-glucose) بواسطة روابط 1,4 و1,6 ولكن روابط 1,4 هى الاولية والروابط دى يقصد بيها الروابط بين ارقام الكربونات يعنى مثلا الرابطة 1,4 يقصد بيها ارتباط الكاربونة رقم 1 في جزئ جلوكوز مع الكاربونة رقم 4 في جزء جلوكوز تاني ونفس الكلام بالنسبة للرابطة رقم 1,6 وشوف الصور الجاية عشان تفهمها اكتر …. كل فرع من التفرعات بيتركب من 6 ل12 جزئ جلوكوز … نقطة التفرع بتكون مربوطة بالرابطة 1,6  ….. والجليكوجين بيكون متفرع ومضغوط اكتر من النشا

Glycogen-structure

Why branched? Because degrading enzymes work on the non-reducing ends of branches thus the More branches is the more nonreduing ends and the faster degradation is.

ليه الجليكوجين متفرع …. عشان الانزيمات اللى بتكسره بتعمل على نهايات الافرع اللى لا تختزل وبالتالي ده معناه ان كل ما يكون فيه تفرعات اكتر يبفى فيه نهايات غير قابلة للاختزال اكتر يبقى التفاعل هيكون اسرع لما نكسر الجليكوجين لجلوكوز.

Why glucose is stored as polymer glycogen polymer? Because the concentration of glycogen in the liver cells is 0.01μM which is equivalent to 0.4 μM glucose, thus if 0.4 glucose is stored, it will lead to high osmolarity of the liver cell causing cell rupture:

بالعربى بيقول عشان الجليكوزن تركيزه اقل جوة الخلية و0.01μ glycogen بيكافئ 0.4 glucose يبقى لو الجلوكوز اتخزن ذى ماهو كدة مشفصورة جليكوجين يبقى تركيزه هيكون عالى في الخلية فيعمل ضغط اسموززى داخل الخلية ويسحب الماء من برة الخلية لجواها يعنى هيخلى الماء يتركز جوة الخلية لحد متنفجر بس ادى كل الحكاية

B) Processes of glycogen metabolism:

We know that glycogen is the storage form of glucose and this means that our body synthesize glycogen when glucose concentration increase and break it down back to glucose when the cells need glucose in case of low blood glucose level …. This means that glycogen metabolism consists of 2 processes; glycogen synthesis which is called glycogenesis and glycogen degradation which is called glycogenolysis

هنا هنبدأ نتكلم عن ايض الجليكوجين او الميتبولزم بتاعة الجليكوجين … طبعا عرفنا ان الجليكوجن هو عبارة عن الشكل التخزيني للجلوكوز وده معناه ان الجسم بيكون جليكوجين لما تركيز الجلوكوز يزيد وبيرجع يكسره تاني لجلوكوز لما الخلايا تحتاج جلوكوز في حالة نقص مستوى الجلوكوز في الدم وده معناه ان ايض الجليكوجين بيشمل عمليتين؛ الاولى تكوين الجليكوجين واسمها جليكوجينسس (glycogenesis) والتانية عملية تكسيره واسمها جليكوجينوليسس (glycogenolysis)

  1. Glycogenesis (= glycogen synthesis):

Definition:

  • It is the process of glycogen synthesis which occurs when blood glucose level is high after a meal rich in carbohydrate or during rest.

Required enzymes:

It requires:

  • Glycogen synthase enzyme for adding glucosyl units in an α-[1,4]-linkage of the branch
    • This enzyme is inactivated by phosphorylation.
  • Branching enzyme

طبعا عشان في العملية دى هنبنى جليكوجين يبقى عايزين انزيم يربط الجلوكوز مع بعضه وعايزين انزيم يربط الفروع فبعضها تانى بس ناخد بالنا انزيم الglycogen synthase ده بيبقى inactive لما يحصله phosphorylation وبيحتاجوا انزيمات عشان تربط الفروع

  1. Glycogenolysis (= glycogen degradation):

Definition:-

  • It is the process of glycogen degradation which occurs when blood glucose level is low during fasting, between meals or during high exercises.

Required enzymes:

It requires:

  • Glycogen phosphorylase enzyme for removing glucosyl units that form an α-[1,4]-linkage of the branch
    • This enzyme is activated by phosphorylation.
  • Debranching enzyme

طبعا عشان في العملية دى هنكسر الجليكوجين يبقى عايزين انزيم يخلع الجلوكوز من بعضه وعايزين انزيم يفك الفروع من بعضها وناخد بالنا انزيم الglycogen phosphorylase ده بيبقى active لما يحصله phosphorylation بالاضافة الى الانزيمات اللى هتربط الحروف

Pathways:


glycogen-metabolism

Don’t panic from this diagram:-

Glycogenesis pathway:- (demonstrated by the blue lines)

Suppose that glucose will be stored in liver in the form of glycogen. First, Glucose will be converted to Glucose-6-phospate (G6P) … in this reaction, a phosphate group is added to glucose and hence hexokinase enzyem or glucoinase enzyme is needed (as we said before in glycolysis) …. Second, G6P will be converted into glucose-1-phosphate (G1P) by make a mutation in G6P by the enzyme phosphoglucomutase which just transfer the phosphate group from carbon number one of the glucose molecule to the carbon number six …. Third, G1P react with uridyl triphosphate (UTP) where the G1P will replace 2 phosphate groups of the UTP (as shown in the following figure) to produce UDP-Glucose… Fourth, Here will glycogen synthase appear and start to add the glucose of the UDP-glucose to the glucose strip [make it from (glucose)2 to (glucose)n+1 ] .. Fifth, the branching enzyme start to connect the glucose strips to make glycogen as seen in the previous figure…. But note that, glycogen synthase is in an inactive form called glycogen synthase D which should be activated by kinase enzyme to glycogen synthase I.

Glucose-1-phospate-and-UTP

طبعا الناس ممكن تتوه في الصور دى …. ببساطة ايه حكايتها؟

الاسهم الزرقاء هى مسار تكوين الجليكوجين…. ولنفرض ان الكبد هيخزن جلوكوز في صورة جليكوجين … هيحول الجلوكوز الاول الى G6P وهنا ضاف مجموعة فوسفات على الجلوكوز وعشان كدة هيستخدم انزيم هيكسوكاينيز hexokinase او الglucokinase ذي ما قولنا في الglycolysis لما اتكلمنا عن الكاربوهيدرات وبعدة كده الG6P بيتحول لG1P وهنا حصل نقل لمجموعة فوسفات من الكاربونة رقم 6 للكربونة رقم 1 يعنى عدلنا في تركيب المركب فعشان كدة احتاجنا انزيم phosphoglucomutase ومقطع mutase جاية من mutation يعنى طفرة والطفرة معناها تغيير وعشان كدة اختارو اسم mutase وبعد كدة الG1P بيتفاعل مع uridyltriphospate (UTP) وهنا هيحصل ايه؟؟؟ مجموعتين فوسفات من الUTP هيخرجوا وهيمسك مكانهم الG1P عشان يدينا UDP-glucose ويجي هنا دور مين؟ دور انزيم الجليكوجين سينسيز glycogen synthase وده بياخد الجلوكوز من اللUDP-Glucose ويضيفه على جزئ جلوكوز تاني عشان يعمل شريط من الجلوكوز وبعد كدة يجي دور الانزيمات اللى بتربط الفروع اللى هى branching enzymes عشان تربط الفروع وتعمل الجليكوجين بالشكل اللى شفناه فوق …. بس ناخد بالنا ان الglycogen synthase بيكون الاول في صورة غير نشطة وبيكون اسمه glycogen synthase D وبيحصله تنشيط عن طريق phosphorylation يعنى عن طريق اضافة مجموعة فوسفات عليه بوساطة انزيم الkinase وبيبقى في الصورة النشطة اسمه glycogen synthase I …..

Glycogenolysis pathway:- (demonstrated by the green lines)

As we said before that there are enzymes that first break the branches called debranching enzymes, so, first these debranching enzymes should break the branches…. Second, glycogen phosphorylase start to break the glucose strips that were branches into individual glucose units and convert it into G1P … Third, G1P will converted to G6P by phosphoglucomutase which will transfer the phosphate group from carbon number 1 to carbon number 6 ….. Fourth, G6P continue the way according to the body needs where if there is low blood sugar then the liver will convert the G6P to glucose to enter the blood to be carried to all tissues or it can be enter glycolysis if it in muscles…But note that, glycogen phosphorylase is in an inactive form called glycogen phosphorylase b which should be activated by kinase enzyme to glycogen phosphorylase a.

نيجي للاسهم الزرقاء اللى هى مسار تكسير الجليكوجين ….. طبعا ذي ما قولنا فوق فيه انزيمات بتكسر الفروع لوحدها، يبقى اول حاجة هنفكر فيها في عملية التكسير هى ايه؟؟؟ ان الانزيمات اللى بتكسر الفروع تبدا تكسرالفروع الاول وبعد كدة يجي دور انزيم الglycogen phosphorylase وده بيمسك شريط الجلوكوز اللى هو في الاصل فرع من فروع الجليكوجين ويكسر الجلوكوز بتاعه ويحولها لG1P اللى هيحتاج انزيم الفوسفوجلوكوميوتيز phosphoglucomutase اللى هينقل مجموعة فوسفات من الكربونة رقم 1 في الجلوكوز للكربونة رقم 6 عشان يدينا G6P وهنا بقى الG6P لو كان في الكبد يبقى الكبد ممكن يحوله لجلوكوز تاني عشان ايه؟؟ ينزله في الدم عشان يحافظ على تركيز الجلوكوز في الدم في حالة نقص الجلوكوز وممكن تدخل في الglycolysis اللى هى عملية اكسدة الجلوكوز للحصول على الطاقة >>>> . بس ناخد بالنا ان الglycogen phosphorylase بيكون الاول في صورة غير نشطة وبيكون اسمه glycogen phosphorylase b وبيحصله تنشيط عن طريق phosphorylation يعنى عن طريق اضافة مجموعة فوسفات عليه بوساطة انزيم الkinase وبيبقى في الصورة النشطة اسمه glycogen phosphorylase a …..

تنظيم ايض الجليكوجين في الصفحة الثانية

Comments

Facebook Comments

Leave a Reply