Glykogen

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Das Glykogen (auch Glycogen) ist ein verzweigtes Polysaccharid (Vielfachzucker). Glykogen ist die Speicherform der Kohlenhydrate in Mensch und Tier. Bei vermehrtem Energiebedarf des Körpers wird es wieder zu Glucose aufgespalten, was man Glykogenolyse nennt.

Mit der Nahrung aufgenommenes Glykogen findet sich vor allem in der Leber (höchste Konzentration) und in der Muskulatur (größte Menge).

Inhaltsverzeichnis

Struktur des Glykogens

Es ist alpha 1,4-glykosidisch verknüpft. Alle 8 bis 12 Monosaccharid-Bausteine erfolgt eine alpha 1,6-glykosidische Verknüpfung, wodurch das Molekül sehr stark verzweigt wird. So kann bei Bedarf an vielen verschiedenen Stellen innerhalb eines Moleküls Glykogen zu Glucose abgebaut werden. Das Molekulargewicht des Glykogens beträgt etwa 106 bis 107Dalton.

Glykogen im menschlichen Stoffwechsel

Mit der Nahrung aufgenommenes Glykogen wird durch das Enzym alpha-Amylase im Darm in die beiden Disaccharide Maltose und Isomaltose gespalten, welche wiederum durch Enzyme schließlich in Glucose überführt werden.

Der Muskel nutzt seinen Glykogenvorrat ausschließlich selbst, die Leber dient als Glykogen-Speicher und stellt es hauptsächlich anderen Zellen zur Verfügung. Dies ist vor allem im Schlafzustand als Energieversorgung für Gehirnzellen, Zellen des Nebennierenmarks und Erythrozyten wichtig, da diese Zellen auf Glucose als Energielieferant angewiesen sind.

Der Blutzucker-Spiegel wird u.a. mittels Glykogenauf- und abbau durch verschiedene Hormone reguliert: Adrenalin und Glucagon regen den Glykogenabbau an, Insulin fördert den Glykogenaufbau. Dadurch ist der Glykogengehalt der Leber starken Schwankungen unterworfen. Im Hungerzustand beträgt er weniger als 1% des Gewichtes. Bei gutem Ernährungszustand und kohlenhydratreicher Kost kann er bis auf 10% des Lebergewichtes anwachsen.

Glykogen-Synthese

Für die Synthese eines Glykogenmoleküls wird jeweils ein so genanntes Core-Protein benötigt. Dieses Glykogenin getaufte Molekül bildet das Zentrum eines jeden Glykogen-Moleküls. Es besitzt selbst einige Moleküle alpha-1,4-glykosidisch gebundene Glucose, die von der Glykogen-Synthase als Primer benötigt werden. Die Glykogen-Synthase ist ein Enzym, das aktivierte Glucose-Moleküle linear (= unverzweigt) an eine bestehende Kette anfügen kann. Es benötigt einen Primer, d.h. es gleitet wie der "Zipper" eines Reissverschlusses auf der bestehenden Kette von Glucose-Molekülen entlang und kann nicht selbst einen Startpunkt festlegen.

Die Aktivierung der Glucose erfolgt durch Uridintriphosphat - es entsteht UDP-Glucose und freies Phosphat.

Während die Glykogen-Synthase eine lange Kette erzeugt, ist ein anderes Enzym für die Verzweigung zuständig: Das branching enzyme (= Verzweigungsenzym) zerschneidet die Kette alle 8-12 Glucose-Moleküle und fügt das abgeschnittene Stück "seitlich" (alpha-1,6-glykosidisch) wieder an.


Bild:Glykogen-schema.png


Glykogen-Abbau

Der lineare Anteil des Glykogens wird von dem Enzym Glykogen-Phosphatase abgebaut. Es katalysiert die Bindung freien Phosphats am C-Atom 1 der Glucose. Dabei wird die glykosidische Bindung zwischen den Glucose-Molekülen aufgespalten und es entsteht Glucose-1-Phosphat. Dieses kann von einer Mutase in Glucose-6-Phosphat überführt werden. Glucose-6-Phosphat ist die normale Form der Glucose in einer Zelle. Entstünde freie Glucose, müßte die Hexokinase, ein Enzym der Glykolyse, unter Energieverbrauch Glucose-6-Phosphat herstellen, da freie Glucose aus der Zelle herausdiffundieren würde.

Die Glykogen-Phosphatase kann Glykogen nur bis zum vierten Glucose-Molekül vor einer Verzweigungsstelle abbauen. An dieser Stelle kommt die Transferase ins Spiel: Dieses Enzym überträgt drei der vier Glucose-Moleküle vor der Verzweigungsstelle auf eine andere Kette und fügt sie linear an. Das verbleibende alpha-1,6-glykosidisch gebundene Glucose-Molekül wird nun von einem weiteren Enzym, dem debranching enzyme abgespalten, wobei freie Glucose entsteht. Beim Glykogen-Abbau entstehen somit zu etwa 90% Glucose-1-Phosphat, da im Schnitt nur jedes zehnte Glucose-Molekül an einer Verzweigungsstelle sitzt.

Mengenmäßig besitzt die Muskulatur die größte Glykogenmenge. Aber ihr fehlt das Enzym Glucose-6-Phosphatase, welches den Phosphatrest am C-Atom 6 der Glucose abspalten kann. Dieses kommt nur in den Leberzellen vor. Somit kann die Leber ihren Glykogen-Speicher effektiv dazu benutzen, einen geringen Blutzuckerspiegel (z.B. nachts) abzupuffern.

Siehe auch

Kohlenhydrate -- Glucose -- Insulin -- Glucokinase -- Leber -- Blutzucker

Weblinks

Von "http://de.freepedia.org/Glykogen.html"


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