medical-notes/content/Biokemi/Metabolism/🧂 Glykogen/Anteckingar.md

föreläsare, tags, date

föreläsare	tags	date
Martin Lidell	biokemi glykogen anteckningar	2025-12-03

Översikt

• Cori-cykeln illustrerar hur muskler och lever samarbetar: muskler frisätter laktat som levern omvandlar till nytt glukos.
• Kroppens energireserver:
  • triglycerider i fettväv ≈ 83 %
  • proteiner ≈ 15 % (nedbrytning medför muskelförlust, inget önskat lager)
  • glykogen ≈ 0,9 % i muskler och 0,3 % i lever
• Glykogen binder vatten och är därför betydligt mindre energitätt än fett (≈7× skillnad).
• Hjärnan kräver kontinuerlig glukostillgång i normalläge.

---

Struktur och byggstenar

• Glykogen består av glukos kopplat via 𝛼-1,4-bindningar med 𝛼-1,6-förgreningar var 8–12:e enhet.
• Kedjorna byggs och bryts vid de icke-reducerande (4′) ändarna; den reducerande (1′) änden sitter kovalent fast i glykogenin.
• Hydrolys klyver 𝛼-1,6-bindningar i grenpunkter.
• Fosforylys (med oorganiskt fosfat) klyver 𝛼-1,4-bindningar och lämnar glukos-1-fosfat.

---

Glykogenolys – översikt

1. Fosforylys: glykogenfosforylas spjälkar glukos-1-fosfat från icke-reducerande ändar.
2. Remodellering: debranching-enzymet flyttar förgreningar så att fler enheter blir åtkomliga.
3. Isomerisering: fosfoglukomutas konverterar glukos-1-fosfat till glukos-6-fosfat.

!

När fyra glukosenheter återstår före en gren tar steriska hinder stopp för fosforylaset. Utan remodellering hade endast cirka en tredjedel av glykogenlagret varit åtkomligt.

Debranching-enzymet

!Pasted image 20251203104338.png

• Har två aktiviteter. Transferasdelen flyttar en trimer av glukos från en kort gren till en längre intilliggande kedja.
• Den sista glukosen i förgreningen klyvs genom 𝛼-1,6-glukosidasaktivitet och lämnar som fritt glukos (övriga enheter lämnar som glukos-1-fosfat).

Fosfoglukomutas

!Pasted image 20251203104752.png

• Flyttar fosfatet från C1 till C6 via ett fosforylerat enzymintermediat.
• Reaktionen är reversibel, kräver inget ATP och ger glukos-6-fosfat som kan gå vidare till glykolys, pentosfosfatvägen eller gluconeogenes.

Glukos-6-fosfatas

• Glykogen byggs och bryts ner i cytosolen, men glukos-6-fosfatas finns i ER-membranet i lever och njure.
• Enzymet omvandlar glukos-6-fosfat till fritt glukos, som lämnar cellen via GLUT2. Detta är ett centralt steg i både glykogenolys och glukoneogenes.

---

Glykogensyntes – fyra huvudsteg

1. Aktivering: glukos-1-fosfat + UTP → UDP-glukos + PPi via UDP-glukospyrofosforylas; PPi hydrolyseras och driver reaktionen framåt.
2. Initiering: glykogenin autokatalyserar addition av glukos (från UDP-glukos) på en tyrosinrest tills en primer på minst fyra enheter bildats.
3. Elongering: glykogensyntas binder UDP-glukos till icke-reducerande ändar genom 𝛼-1,4-bindningar.
4. Förgrening: branching-enzymet flyttar 6–7 glukoser från en lång kedja och skapar en 𝛼-1,6-förgrening cirka fyra enheter bort från befintlig gren. Grenpunkter kan inte placeras för tätt.

!

---

Regleringsprinciper

Nyckelenzymer: glykogenfosforylas (nedbrytning) och glykogensyntas (uppbyggnad).

Reglering sker via:

• allosteri (energinivåer i cellen)
• reversibel fosforylering styrd av hormoner
• Ca²⁺-beroende aktivering vid muskelarbete

!Pasted image 20251203112517.png

Glykogenfosforylas växlar mellan två konformationer:

• R-state (a-formen): aktiv, stabiliseras av fosforylering.
• T-state (b-formen): mindre aktiv, stabiliseras av defosforylering och vissa ligander.

Lever vs. muskel

• Levern prioriterar blodglukos. Glukagon aktiverar fosforylas. När glukosnivån stiger binder glukos allosteriskt och gynnar T-state → nedbrytning stoppas.
• Muskeln använder glykogen för egen ATP-produktion och reagerar inte på glukosnivåer. AMP (lågt energiläge) aktiverar fosforylas, medan högt ATP och/eller glukos-6-fosfat hämmar.

---

Reglering av glykogensyntas

• Den defosforylerade formen är mest aktiv (motsatsen till fosforylaset).
• Minst tre fosforyleringsställen bidrar till finjustering; flera kinaser deltar (PKA, GSK3 m.fl.).
• Glukos-6-fosfat är en stark allosterisk aktivator och speglar cellens glukostillgång.

!Pasted image 20251203113615.png

---

Hormoner

• Insulin: frisätts från pankreas β-celler vid högt blodglukos, stimulerar glykogensyntes och defosforylering via fosfataser.
• Glukagon: frisätts från α-celler vid lågt blodglukos, verkar främst på levern och stimulerar glykogenolys + glukoneogenes.
• Adrenalin (epinefrin): produceras i binjuremärgen från tyrosin, förbereder muskler för akut arbete genom att mobilisera glykogen.

---

Hormonella signalvägar

!

1. Hormon (glukagon/adrenalin) binder receptor.
2. Adenylatcyklas höjer [cAMP].
3. Protein kinas A (PKA) aktiveras och fosforylerar nedströms mål.
4. Fosforylaskinas aktiveras och omvandlar glykogenfosforylas b → a.

Fosforylaskinas och Ca²⁺

• Har katalytiska och reglerande subenheter (calmodulin-lika enheter binder Ca²⁺).
• Ca²⁺ från muskelsammandragning kan delvis aktivera fosforylaskinas även utan hormon, vilket kopplar muskelarbete till glykogenolys.

Proteinfosfatas 1 (PP1)

• Tar bort fosfatgrupper från glykogenfosforylas, fosforylaskinas och glykogensyntas.
• Insulin aktiverar PP1 → stoppar nedbrytning och stimulerar syntes.
• Glukagon och adrenalin hämmar PP1 via PKA-medierade mekanismer → bibehåller fosforylerade (aktiva) nedbrytningsenzymer.

GSK3 och insulin

• GSK3 (glykogensyntaskinas) fosforylerar glykogensyntas och gör det mindre aktivt.
• Insulinaktiverad PKB/Akt fosforylerar och hämmar GSK3 samt stimulerar PP1.
• Resultatet blir defosforylerat (aktivt) glykogensyntas och defosforylerat (inaktivt) glykogenfosforylas.

!

!

Glukagons primära målorgan är levern, medan adrenalin framför allt riktar sig till muskler.

---

Sammanfattning

!

Glykogenolys – viktiga enzymer

• Glykogenfosforylas
• Debranching-enzym (transferas + 𝛼-1,6-glukosidas)
• Fosfoglukomutas
• Glukos-6-fosfatas
• Protein kinas A
• Fosforylaskinas
• Proteinfosfatas 1

Glykogensyntes – viktiga enzymer

• Hexokinas/Glukokinas
• Fosfoglukomutas
• UDP-glukospyrofosforylas + oorganiskt pyrofosfatas
• Glykogenin
• Glykogensyntas
• Branching-enzym
• Protein kinas A
• Glykogensyntaskinas (GSK3)