4 Glykogenstoffwechsel - Medi

4 Glykogenstoffwechsel
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Glykogenstoffwechsel
Fragen in den letzten 10 Examen: 8
Zwischen den Mahlzeiten und beim Fasten
ist es notwendig, einen gewissen Blutglucosespiegel zu sichern. Das ist deshalb wichtig,
weil manche Zellen obligat auf Glucose angewiesen sind die:
–– Zellen des Nierenmarks,
–– Erythrozyten und
–– Zellen des Gehirns.
Die Blutglucosekonzentration kann auf zwei
unterschiedliche Arten erhöht werden:
–– durch vermehrte Gluconeogenese und
–– durch Freisetzung von Glucose aus zellulären Speichern.
Die Gluconeogenese wurde ab S. 44
bereits behandelt. Dieses Kapitel befasst
­
sich mit den zellulären Glucosespeichern,
also mit dem Glykogenaufbau, dem Glykogenabbau und der Regulation des Glykogenstoffwechsels.
4.1
Glykogensynthese
Glykogen ist das Speicherkohlenhydrat der
Tiere. Wie bereits in Kapitel 1.6.1, S. 17 besprochen, kommt Glykogen vor allem in der
Leber (etwa 10 % ihres Gewichts) und im Muskel (etwa 1 % seines Gewichts) vor. Daneben ist
Glykogen – wenngleich nur in geringen Mengen – auch in anderen Organen nachweisbar.
Eine Ausnahme bilden die Erythrozyten, die
KEIN Glykogen enthalten. Mithilfe von Glykogen ist der Körper in der Lage, für 12–48 h die
obligat auf Glucose angewiesenen Zellen – wie
Erythrozyten und Nervenzellen – mit Energie
zu versorgen. Ausgangssubstrat für die Glykogensynthese ist das z. B. in der Hexokinase-Reaktion entstandene ­Glucose-6-Phosphat
(s. Abb. 56, S. 57). Glucose-6-Phosphat ist
ohnehin ein sehr wichtiges Molekül, da es außer in der Glykolyse und dem Glykogenstoffwechsel auch noch im Pentosephosphatweg
(s. 5.1, S. 63) vorkommt.
56
Glucose
Glucose-6-Phosphat
Glykolyse
GlykogenStoffwechsel
PentosePhosphatweg
Abb. 55: Glucose-6-Phosphat als Substrat
medi-learn.de/6-bc3-55­
Erklärung zu Abb. 56
1. Glucose-6-Phosphat wird durch die Phosphoglucomutase in Glucose-1-Phosphat
überführt.
2. Zum Einbau ins Glykogen muss Glucose1-Phosphat zunächst mit Uridintriphosphat
(UTP) zu UDP-Glucose aktiviert werden.
3. UDP-Glucose ist das Substrat für die Glykogensynthase, die schrittweise Glucose – unter Abspaltung von UDP – α-(1,4)glykosidisch auf eine vorbestehende
Glykogenkette überträgt. Die Verknüpfung
erfolgt hierbei zwischen dem C1-Atom der
UDP-Glucose und dem nicht-reduzierenden
C4-Atom der Glykogenkette.
4. UDP reagiert in einer ATP-abhängigen Reaktion zu UTP zurück und steht damit für ein
neues Glucose-1-Phosphat zur Verfügung.
5. Da das Glykogen sowohl α-(1,4)-, als auch
α-(1,6)-glykosidische Bindungen enthält
(s. a. 1.6.1, S. 17), die Glykogensynthase aber nur α-(1,4)-glykosidische Bindungen knüpfen kann, benötigt man, um die
Verzweigungsstellen hinzukriegen, ein
weiteres Enzym, das branching enzyme
(Amylo-(1,4 g 1,6)-Transglykosylase). Das
branching enzyme wird aktiv, sobald die
Glykogensynthase die Kette auf sechs bis
elf Glucosemoleküle verlängert hat. Dann