Bilgi

Glikozun glikojene dönüştürülmesi ve depolanması

Glikozun glikojene dönüştürülmesi ve depolanması


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Glikojene sentezlenen fazla glikoz, vücudumuzda depolanan lipidler/trigliseritlerle karşılaştırıldığında neden sadece sınırlı miktarlarda depolanır?

Olgun glikojen neden 12 katmanlı polimerde düzenlenir (polimerize edilir)?


Glikojen depolama sınırlaması, bu ek gerçeklerden de kaynaklanmaktadır:

  1. Glikojen hidrofilik bir moleküldür. Bu, glikojen konsantrasyonundaki bir artışın, su birikimi nedeniyle orantılı bir hücre ağırlığı artışına neden olacağı anlamına gelir. Hücreler yalnızca sınırlı hacim içerebildiğinden, glikojen depolarının miktarı sınırlıdır. Lipitler hidrofobiktir, dolayısıyla su birikimi nedeniyle hücrenin hacmini ve ağırlığını arttırmadan birikebilir.
  2. Bir enerji kaynağı olarak lipitler, glikozdan yaklaşık 2,5 kat daha verimlidir.

Stanford.edu'dan yapılan bu sunumda, granüllerin sayısının doğrudan mevcut glikojenin moleküllerinin sayısına bağlı olduğu ve granül boyutunun doğrudan glikojen sentaz ve glikojenin ile fiziksel birleşme ihtiyacına bağlı olduğu belirtilmektedir. .


Glikozun glikojene dönüştürülmesi ve depolanması - Biyoloji

NS pankreas çoğu midenin alt yarısının arkasında yer alan uzun, ince bir organdır (Şekil 1). Esas olarak çeşitli sindirim enzimleri salgılayan bir ekzokrin bez olmasına rağmen, pankreasın bir endokrin işlevi vardır. Onun pankreas adacıkları-önceden Langerhans adacıkları olarak bilinen hücre kümeleri- iki ana hücre salgılar. hormonlar glukagon ve insülin. Bu iki hormon vücuttaki glikoz metabolizması / homeostaz oranını düzenler.

Şekil 1. Pankreatik ekzokrin işlevi, pankreas kanalı tarafından ince bağırsağa taşınan sindirim enzimlerini salgılayan asiner hücreleri içerir. Endokrin işlevi, pankreas adacıkları içinde insülin (beta hücreleri tarafından üretilen) ve glukagon (alfa hücreleri tarafından üretilen) salgılanmasını içerir. Bu iki hormon vücuttaki glikoz metabolizmasının hızını düzenler. Mikrograf pankreas adacıklarını ortaya koyuyor. LM × 760. (Michigan Üniversitesi Tıp Fakültesi Regents tarafından sağlanan mikrograf © 2012) Pankreas Adacıklarının Hücreleri ve Salgıları

Pankreas adacıklarının her biri iki ana hücre tipi içerir:

  • NS alfa hücresi üretir hormon glukagon ve her adacığın yaklaşık yüzde 20'sini oluşturur. Glukagon, kan şekerinin düzenlenmesinde önemli bir rol oynar, düşük kan şekeri seviyeleri, salınımını uyarır.
  • NS beta hücresi üretir hormon insülini ve her adacığın yaklaşık yüzde 75'ini oluşturur. Yüksek kan şekeri seviyeleri insülin salınımını uyarır.

Oligosakkarit Sentezi

Glikojen sentezi gibi, oligosakarit sentezi de şekerin bir nükleotit ile birleştirilmesinin ilk adımını gerektirir. Memelilerde, ana disakkarit, bir galaktoz ve bir glikozun bağlantısı olan laktozdur ve oluşum, laktoz sentaz tarafından katalize edilir. Bununla birlikte, laktoz sentazın hareket edebilmesinden önce, galaktozun ilk olarak bir UDP-galaktoz formunda olması gerekir. Benzer şekilde, bitkilerde ana disakkarit, UDP-glukoz ve fruktoz-6-fosfatın bağlanmasıyla oluşan sakarozdur. Bu, sakaroz-6-fosfat ile sonuçlanır, bu daha sonra kolayca sakaroza defosforile edilir. Bu tür mekanizmalar aynı zamanda proteinlerin ve lipidlerin glikosilasyonunda da kullanılır; bu öncelikle protein işleme ve kaçakçılığı bölümünde tartışılacaktır.

Galaktoz-1-fosfat uridililtransferazın mutasyonu veya bu yoldaki diğer enzimlerin mutasyonları (uridilil transferaz mutasyonları en yaygın ve genellikle en şiddetlidir), semptomları bebeklik döneminde başlayan ve zeka geriliği, karaciğer hasarını içerebilen bir insan genetik hastalığı olan galaktozemiye yol açabilir. , sarılık, kusma ve uyuşukluk. Bu semptomların nedeni genellikle, özellikle karaciğer ve sinir dokusunda galaktoz-1-fosfat birikmesidir. Neyse ki erken teşhis ile süt ürünlerinden (laktoz) kaçınılarak belirtiler önlenebilir.

Glikozun yanı sıra başlıca heksoz türleri fruktoz, mannoz ve galaktozdur. Bu heksozlar arasındaki karşılıklı dönüşüm, glikolizde (glukoz-6-P'den fruktoz-6-P'ye) gösterildiği gibi ara maddeler yoluyla meydana gelebilir. Mannoz-6-P, fosfomannoz izomeraz ile fruktoz-6-P'ye dönüştürülebilir. Galaktoz benzer şekilde galaktoz-1-P'ye ve daha sonra glukoz-1-P'ye dönüştürülebilir. Galaktozdan glikoza dönüşüm, NAD + / NADH kullanılarak ara redoks yoluyla UDP-Glikozun UDP-galaktoza epimerizasyonuyla da gerçekleşebilir.


Glikojen Metabolizması

Glikojen homeostazı, vücudun enerji gereksinimlerine bağlı olarak glikozu depolamasına veya salmasına izin veren oldukça düzenlenmiş bir süreçtir. Glikoz metabolizmasındaki temel adımlar, glikojenez veya glikojen sentezi ve glikojenoliz veya glikojen parçalanmasıdır.

Glikojenez

Glikojen sentezi, üridin trifosfat (UTP) tarafından sağlanan enerjiye ihtiyaç duyar. Heksokinazlar veya glukokinaz, ilk önce fosfoglukomutaz tarafından glukoz-1-fosfata dönüştürülen glukoz-6-fosfat oluşturmak için serbest glukozu fosforile eder. UTP-glukoz-1-fosfat uridililtransferaz daha sonra UTP ve glukoz-1-fosfatın UDP-glukoz oluşturmak üzere reaksiyona girdiği glukoz aktivasyonunu katalize eder. İçinde yeni glikojen sentezi, protein glikojenin, UDP-glikozun kendisine bağlanmasını katalize eder. Glikojenin, glikoz için bir bağlantı noktası veya bağlantı noktası olarak hizmet eden her alt birimde bir tirozin kalıntısı içeren bir homodimerdir. Daha sonra, yaklaşık sekiz glikoz molekülünden oluşan bir zincir oluşturmak için önceki glikoz molekülünün indirgeyici ucuna ilave glikoz molekülleri eklenir. Glikojen sentaz daha sonra α-1,4 glikozidik bağlantılar yoluyla glikoz ekleyerek zinciri uzatır.

Dallanma, glikojen dallanma enzimi olarak da adlandırılan amilo-(1,4 ila 1,6)-transglukosidaz tarafından katalize edilir. Glikojen dallanma enzimi, bir zincirin sonundan altı ila yedi glikoz molekülünün bir parçasını, glikojen molekülünün daha içinde bulunan bir glikoz molekülünün C6'sına aktarır ve a-1,6 glikozidik bağlantılar oluşturur.

Glikojenoliz

Glikoz, bir glikoz molekülünü indirgeyici olmayan uçtan fosforolitik olarak uzaklaştıran ve glikoz-1-fosfat veren glikojen fosforilaz tarafından glikojenden çıkarılır. Glikojen parçalanmasıyla üretilen glikoz-1-fosfat, fosfoglukomutaz enzimini gerektiren bir işlem olan glikoz-6-fosfata dönüştürülür. Fosfoglukomutaz, bir fosfat grubunu aktif bölge içindeki fosforile edilmiş bir serin kalıntısından glukoz-1-fosfatın C6'sına aktarır ve glukoz-1,6-bifosfat üretir. Glikoz C1 fosfat daha sonra fosfoglukomutaz içindeki aktif bölge serinine bağlanır ve glikoz-6-fosfat salınır.

Glikojen fosforilaz, glikozu dal noktalarından ayıramaz. Dalların ayrılması, amilo-1,6-glukosidaz, 4-α-glukanotransferaz veya glukotransferaz ve glukozidaz aktivitelerine sahip glikojen dallanma enzimi (GDE) gerektirir. Bir dal noktasından yaklaşık dört kalıntı, glikojen fosforilaz glikoz kalıntılarını çıkaramaz. GDE, bir dalın son üç kalıntısını ayırır ve bunları farklı bir dalın sonundaki bir glikoz molekülünün C4'üne bağlar, ardından son a-1,6-bağlı glikoz kalıntısını dal noktasından uzaklaştırır. GDE, α-1,6-bağlı glikozu dal noktasından fosforitik olarak çıkarmaz, yani serbest glikoz salınır. Bu serbest glikoz teoride glikoz-6-fosfatazın etkisi olmadan kastan kan dolaşımına salınabilir, ancak bu serbest glikoz heksokinaz tarafından hızla fosforile edilerek kan dolaşımına girmesini engeller.

Glikojen parçalanmasından kaynaklanan glikoz-6-fosfat, glikoz-6-fosfatazın etkisiyle glikoza dönüştürülebilir ve kan dolaşımına salınabilir. Bu, karaciğer, bağırsak ve böbrekte meydana gelir, ancak bu enzimin olmadığı kasta olmaz. Kasta, glikoz-6-fosfat glikolitik yola girer ve hücreye enerji sağlar. Glikoz-6-fosfat ayrıca pentoz fosfat yoluna girerek NADPH ve beş karbonlu şeker üretimine neden olabilir.


Glikojen Metabolizmasının Düzenlenmesi

Glikojen metabolizmasının düzenlenmesi karmaşıktır, hem allosterik olarak hem de protein fosforilasyonu veya defosforilasyonu ile sonuçlanan hormon reseptörü kontrollü olaylar yoluyla meydana gelir. Boş bir glikojen sentezi ve yıkım döngüsünden kaçınmak için hücreler, aynı anda yalnızca bir yolun birincil olarak aktif olmasını sağlayan ayrıntılı bir kontrol seti geliştirmiştir.

Şekil 7.1.4: Glikojen Fosforilazın Düzenlenmesi

Glikojen metabolizmasının düzenlenmesi, glikojen fosforilaz ve glikojen sentaz enzimleri tarafından yönetilir. Glikojen fosforilaz (GP) hem allosterik faktörler (ATP, G6P, AMP ve glukoz) hem de kovalent modifikasyon (fosforilasyon/defosforilasyon) tarafından düzenlenir. Düzenlenmesi, hücrenin enerji ihtiyaçları ile tutarlıdır. Yüksek enerjili substratlar (ATP, G6P, glukoz) GP'yi allosterik olarak inhibe ederken, düşük enerjili substratlar (AMP, diğerleri) onu allosterik olarak aktive eder. Glikojen fosforilaz iki farklı durumda bulunabilir, glikojen fosforilaz a (GPa) ve glikojen fosforilaz b (GPB) . Yapılardaki fark, aktif form (GP) ile sonuçlanan Ser-14 tortusunun fosforilasyonundan kaynaklanmaktadır.a). Protein fosfatazlar GP'yi defosforile edera GP olarak da bilinen aktif olmayan formaB. Her iki glikojen fosforilaz formu, T'nin aktif olmayan durum olduğu, çünkü substrat için düşük bir afiniteye sahip olduğu ve R'nin, substrat için daha büyük bir afiniteye sahip olduğu görünen aktif durum olduğu T ve R durumlarında da bulunabilir.

Yemekten sonra kan şekeri yükselir ve insülin salgılanır. Aynı anda hücreler tarafından glikoz alımını ve glikojen sentazın aktivasyonu ve glikojen fosforilazın inaktivasyonu ile glikojene dahil edilmesini uyarır. Kan şekeri seviyeleri düştüğünde, glikojen fosforilaz aktive olur ve kan şekerini yükseltmek için glikojen yıkımını uyarır.


Glikozun glikojene dönüştürülmesi ve depolanması - Biyoloji

C2006/F2402 '11 DERSİN ANAHTARI #16

(c) 2011 Dr. Deborah Mowshowitz, Columbia Üniversitesi, New York, NY. Son güncelleme 24/03/2011 02:14 PM .

Bildiriler: 15A -- GI Yolunun Kaplaması ve Tipik Devre
15B -- Homeostasis -- Glikoz ve Sıcaklık Düzenlemesi için tahterevalli görünümü
16 -- Soğurucu ve Posta soğurucu durum

I. Homeostaz, devam. 15A & amp B & amp notları geçen sefere, konu VI'ya bakın.

A. Kan Şekeri Düzeylerinin Düzenlenmesi -- Tahterevalli Görünümü #1 (El Notu 15B)

B. İnsan Vücut Sıcaklığının Düzenlenmesi -- Tahterevalli #2 (El Notu 15B)

C. Devre Görünümü (El Notu 15A)

II. Eşleşen devreler ve sinyalleşme -- bir örnek: Glikoz devresi moleküler/sinyal seviyesinde nasıl çalışır?

Kan şekeri düzeylerinin homeostatik kontrolü için devreyi veya tahterevalli diyagramını yeniden gözden geçirin -- 15A'daki kutularda ne olur? Aşağıdaki tabloya başvurmak yardımcı olabilir.

A. Efektörler nasıl Yapmaya başlamak Glikoz?

1. Başlıca Etkileyenler: Karaciğer, iskelet kası, yağ dokusu

2. Genel: İnsüline yanıt olarak efektörler, glukozun hem alımını hem de kullanımını arttırır. İnsülin, efektörlerde aşağıdakilerden bir veya daha fazlasını tetikler:

a. Membran taşıyıcılar tarafından glikoz alımının doğrudan artmasına neden olur

B. Enerji sağlamak için glikozun parçalanmasını artırır

C. Glikozun 'depolara' dönüşümünü artırır

(1). Glikoz, depolama formlarına (yağ, glikojen) dönüştürülür VE

(2). Depolama yakıt moleküllerinin (depoların) parçalanması engellenir.

NS. Glikozun G-P'ye fosforilasyonunu artırarak glikoz alımının dolaylı olarak artmasına neden olur ve onu hücreler içinde hapseder

3. İnsülin Nasıl Çalışır?

a. alıcı:

(1). İnsülin, özel bir hücre yüzeyi reseptörü türü aracılığıyla çalışır., bir tirozin kinaz bağlantılı reseptör Bkz. Sadava şek. 7.7 (15.6). İnsülinin hücreler üzerinde birçok etkisi vardır ve sinyal iletim mekanizması karmaşıktır (birden çok yolu aktive eder).

(2). Birçok yönden insülin, tipik bir endokrin gibi değil, tipik bir büyüme faktörü gibi davranır. (İnsülinin diğer hücreler üzerinde GF benzeri etkileri vardır, ILGF'ler = insülin benzeri büyüme faktörleri ile aynı ailedendir). GF'ler ve TK reseptörleri hakkında daha sonra.

B. İnsülin farklı efektörlerde Glikoz Alımını Nasıl Artırır?

(1). Dinlenme halindeki iskelet kası ve yağ dokusunda -- GLUT 4'ü harekete geçirir:Bu dokularda insülin (glukozun) kolaylaştırılmış difüzyonu için taşıyıcıyı harekete geçirir - GLUT 4 proteini - taşıyıcıları içeren veziküllerin plazma zarı ile kaynaşmasını destekler. Başka hiçbir hormon bu etkiye neden olamaz.

(2). Karaciğerde:Karaciğer (ve beyin) insülin olmadan glikoz alabilir - GLUT 4 kullanmazlar. Plazma zarında kalıcı olarak bulunan farklı taşıyıcılar (GLUT 1, 2 ve amp/veya 3) kullanırlar.

(a). Karaciğerde: İnsülin karaciğerde glikoz alımını teşvik eder, ancak doğrudan değil. İnsülin, fosforilasyonu (tutuklamayı) ve glikoz kullanımını artırarak alımı teşvik eder.

(B). Not: İnsülin vardır etkisi yok beyindeki glikoz alımı üzerine.

(3). Çalışan iskelet kası:Glikoz alımı için insülin gerekli değildir. Çalışma iskelet kası çünkü egzersiz iskelet kasında GLUT4'ü harekete geçirir. (Egzersiz yapmak için başka bir iyi neden.)

C. Diğer Etkiler: Birçok dokuda insülin, glikoz kullanımını teşvik eder:

(1). Metabolitlerin depolama formlarının sentezi için uygun enzimleri aktive eder - glikojen, yağ ve/veya protein sentezi.

(2). Depoların parçalanması için enzimleri inhibe eder.

(3). Enerji için glikozun kullanımını (parçalanmasını) teşvik edebilir.

NS. Önem: İnsülinin bazı etkileri diğer hormonlar tarafından taklit edilir, ancak GLUT4'ün mobilizasyonu başka bir hormon tarafından tetiklenemez. Bu nedenle insülin kaybı veya insüline yanıt eksikliği çok ciddidir ve sırasıyla tip I veya II diyabete neden olur. (Aşağıdaki emici duruma bakın.)

B. Efektörler nasıl Serbest bırakmak Glikoz?

1. Salınım için Birincil Etkileyici = Karaciğer

a. Karaciğer, önemli miktarda glikozu kana salabilen tek organdır - neden? Karaciğerde G-6-P için fosfataz bulunur. Kas ve yağ dokusu yapmaz.

B. Diğer dokular başka şeyler salgılar. Diğer dokular, yağ asitlerini veya laktatı kana salmak için depoları (yağ, glikojen) parçalayabilir, ancak glikoz salamaz.

2. Genel: Depolar küçük moleküller oluşturmak için parçalanır, karaciğer glikozu kana bırakır.

a. alıcı: Glukagon, cAMP yolunu tetikleyen bir G proteinine bağlı reseptör aracılığıyla çalışır. Bu nedenle PKA'yı aktive eder. Ayrıntılar için glikojen metabolizmasıyla ilgili metne veya çalışma kağıdına bakın.

B. Etkileri: Birincil fizyolojik etki karaciğer üzerindedir, genellikle glikozun alımını veya kullanımını değil üretimini/salımını teşvik eder. (Glikoz hem glikojenin parçalanmasıyla hem de laktat = glukoneogenezden birikerek üretilir. Glukoneogenezin ayrıntılarıyla ilgileniyorsanız metinlere bakın.)

C. Epinefrin ve Glukagon.

(1) Her iki hormon için de aynı sinyal yolu kullanılabilir.

(a). Nasıl? Epinefrin ve glukagon farklı reseptörlere bağlanır, ancak her iki reseptör de aynı G proteinini aktive eder ve aynı olaylar dizisini tetikler → cAMP → vb. aynı doku (her iki reseptör de mevcutsa).

(B). Niye ya? İki hormon aynı süreci (glikojen metabolizmasını) farklı amaçlar için kontrol eder -- Epi strese yanıt vermek için glukagon düşük kan şekerine yanıt verir (homeostazı korur).

(2). Farklı dokular bu hormonlara farklı tepki verebilir. Nasıl? Her iki hormon da cAMP üretimini ve PKA aktivasyonunu tetikler. Ama aralarında farklılıklar var reseptörler ve/veya hangisi PKA'nın hedefleri mevcut

  • Kasın Epi reseptörleri vardır (ancak glukagon reseptörleri yoktur) bu nedenle Epi'ye yanıt verir ancak glukagona yanıt vermez.

  • Karaciğer hem epi hem de glukagon için reseptörlere sahiptir ve her ikisine de yanıt verir.

  • Kasta yıkım laktata, laktat ise kana salınır.

  • Karaciğerde, yıkım glikoza - Pfosfat uzaklaştırılır ve glikoz kana salınır.

NS. Glukagonun önemi: Glukagon eylemleri diğer hormonlar tarafından taklit edilebilir (yukarıya bakın) glukagon eksikliğinden kaynaklanan bilinen bir tıbbi durum yoktur.

C. Etkileyicilerin Genel İşlevi -- Özet:

1. Karaciğer - hem glikozu kana bırakır hem de fazlalığı (glikojen olarak) depolar.

a. Glikozun hem depolanmasını hem de salınımını gerçekleştirir, böylece tampon görevi görür.

B. Kana önemli miktarda glikoz salabilen tek organ (böbrek biraz yapabilir).

C. İnsülin olmadan glikozu alır -- GLUT 2'yi kullanır (her zaman plazma zarında), GLUT 4 değil. İnsülin fosforilasyonu ve glikoz kullanımını uyarır, doğrudan alımı değil.

2. Kas -- enerji depolar veya serbest bırakır.

Fazla glikozu glikojen olarak depolar.

Glikojen parçalandığında kana glikoz değil laktat verir.

3. Yağ Doku -- yağ/yağ asitlerini depolar veya serbest bırakır.

Glikozu kullanır ve yağ asitlerini yağ olarak depolar.

Yağ parçalandığında, yağ asitlerini kana bırakır.

4. Her üç organ da işbirliği yapıyor - örneğin kasta üretilen laktat, kasta daha fazla parçalanmaz - karaciğere gönderilir ve karaciğerde daha fazla metabolize edilir. İhtiyacınızdan çok daha fazla ayrıntı için Sadava 50-20 (yalnızca 7. baskı) veya gelişmiş metinlere bakın.

D. Emici ve Posta Emici Durum -- Devrenin daha karmaşık bir görünümü

1. İnsülin ve glukagon tarafından gerçekten ne düzenlenir? Gerçekten iki farklı şey:

a. Bakım onarım glikoz homeostazının

B. Epizodik bir olayı yönetme (yemek yeme) -- bu sadece bir başka homeostaz örneği olarak düşünülebilir -- burada yemenin 'aralıklı' doğası, homeostazı sürdürmek için farklı şekilde kontrol edilmesi gereken iki temel durum üretir.

2. İki ana durum vardır gıda (sadece glikoz değil) arzı. Her iki eyaletteki (ihtiyacınızın çok ötesine geçen) yakıt trafiğinin ayrıntılı bir diyagramı Sadava şek. 50.20 (yalnızca 7. baskı) ve tüm fizyoloji kitaplarında.

a. emici Durum

(1). Enerji metabolizması: makromoleküllerin çoğunlukla anabolik sentezi ve depolanması.

(2). Enerji kaynağı: glikoz birincil enerji kaynağıdır.

(3). Risk?Bu durumda, yemek yedikten hemen sonra kan şekeri düzeylerinin düşme riski vardır. çocuk büyütmek çok fazla.

(4). Hormon: Emici durum tamamen insüline bağlıdır. İnsülin, üç efektör organı da etkiler.

B. Posta emilim durumu

(1). Enerji metabolizması: makromoleküllerin glikozu serbest bırakmak için çoğunlukla katabolik → parçalanması*

(2). Enerji kaynağı: yağ asitleri birincil enerji kaynağıdır (beyin hariç).

(3). Risk? Bu durumda, öğünler arasında kan şekeri düzeylerinin düşme riski vardır. düşmekçok fazla.

(4). hormonlar: Posta emilim durumu büyük ölçüde insülin eksikliğinden kaynaklanır, ayrıca glukagon kullanır, ancak stres hormonları (kortizol ve epinefrin) glukagon için doldurulabilir. Glukagon esas olarak karaciğeri etkiler.

*(Glukoneogenez ayrıca karaciğerde de meydana gelir = daha küçük moleküllerden glikozun yeniden sentezi, ilgileniyorsanız metinlere bakın.)

Bu konuyla ilgili sorular için bkz. problem seti 7, sorular 7-23 ila 7-26 ve 4R-3.

İncelemek ve bu konuyu doğru anladığınızdan emin olmak için aşağıdaki tabloları doldurun:

* Yağ dokusunda glukagon reseptörleri vardır, ancak fizyolojik glukagon seviyelerine bilinen bir yanıt yoktur.

insülin glukagon
Alıcı/sinyal yolu türü
Kan şekeri üzerindeki etki -- salıverme mi, alım mı?
Glikojen üzerindeki etki - sentez mi yoksa parçalanma mı?
Hücre içi glikoz metabolizmasının sonucu - onu kullanmak mı yoksa üretmek mi?
GLUT4 mobilize edilsin mi?
Hücre içi glikoz üretiminin yolları üzerindeki etki - inhibe mi yoksa uyaran mı?


III. Hormonlara (Endokrinler) ve Büyüme Faktörlerine Giriş

A. Hormonlar nasıl tanımlanır veya sınıflandırılır?

1. Birçok Olası Sınıflandırma Şeması -- Hormonlar etkiye, kimyasal yapıya, kaynağa (hangi bez?), hedef hücrelere vb. göre sınıflandırılabilir. Kapsamlı bir liste için Konu IV'e (referans için) bakın.

2. Kurs devam ederken akılda tutulması gereken hususlar

a. Hormonlar tarafından kontrol edilen süreçler -- örnekler için yukarıya bakın.

B. Hormon üreten başlıca bezler -- bunu daha sonra ele alacağız.

C. Spesifik hormonlar için ayrıntılar -- örnekler için, yukarıya bakın, daha fazlası ortaya çıktıkça tartışılacaktır.

B. Tipik hormon rollerinin ve örneklerinin özeti. Bakınız Becker Tablo 14-3 veya Sadava şek. 41.6 (41.5) hormonların fonksiyon tipine (Becker) veya kaynağa (Sadava) göre bir tablosu için.

1. Stres tepkisi -- kortizol, epinefrin. Kalp atış hızını, kan basıncını, iltihabı vb. düzenler.

2. Homeostazın Korunması -- insülin, glukagon, kortizol. Genel olarak kan şekeri/enerji kaynaklarını ve madde konsantrasyonlarını düzenler. Aşağı yukarı sabit koşulları koruyun = homeostaz.

3. Epizodik veya döngüsel olayların düzenlenmesi -- östrojen, insülin, oksitosin -- emzirmeyi, hamileliği, yemenin etkilerini vb. düzenler.

4. Büyüme/genel düzenleme -- büyüme faktörleri, tropik hormonlar -- diğer hormonların üretimini düzenler. (Not: tüm GF'ler endokrin değildir.)

5. Hormonların birden fazla işlevi olabilir. Birçoğunun birden fazla işlevi olduğu için bazı hormonların yukarıda iki kez listelendiğini unutmayın. Örneğin kortizol, homeostazı korumak için sürekli üretilir, ancak strese tepki olarak daha büyük miktarlarda salgılanır.


IV. Hormonları Nasıl Takip Edersiniz -- Hormonları ve Büyüme Faktörlerini (veya Genel Olarak Sinyal Moleküllerini) Nasıl Sınıflandırırsınız. Aşağıdakiler, çeşitli sinyal moleküllerini ortaya çıktıkça takip etmenize yardımcı olacak bir kontrol listesi olarak verilmiştir. Referans ve çalışma amaçlıdır, sınıfta tartışılmayacaktır.
Bu sorulardan/kategorilerden bazıları örtüşür ve tüm hormonlar, büyüme faktörleri vb. için tüm soruları yanıtlayamazsınız, ancak liste sahip olduğunuz bilgileri düzenlemenize yardımcı olur.

1. Eylem Türü -- Parakrin mi, endokrin (hormon), büyüme faktörü mü, nörotransmitter mi, vs.? (bkz. çalışma notu 7B)

2. Kimyasal yapı -- Bir peptit mi, amino asit veya türevi mi, yağ asidi veya türevi mi, yoksa steroid mi? Bakınız Becker tablosu 14-4.

3. Nerede yapılır? Hangi bez veya dokuda? (HT? pankreas?) Bkz. Sadava şek. 41.6 (41,5).

4. Hedef Hücreler -- nerede çalışır? (Kas ve karaciğer mi? Sadece karaciğer mi?)

5. Sinyal iletim mekanizması

A. Hedef hücreler üzerindeki reseptörün yeri/tipi -- Reseptör yüzeyde mi yoksa hücre içinde mi? TK* veya G proteini bağlantılı mı?

B. Sinyal iletiminin türü -- İkinci bir haberci var mı? Hangisi?** Hiçbiri yoksa, reseptörü hücre içi olaylara bağlayan nedir?

C. Hücre içi eylem modu -- nihai sonucu elde etmek için hangi mekanizma kullanılır? Enzim aktivitesinde bir değişiklik var mı? transkripsiyonda değişiklik? ikisi birden? iyon kanalının durumunda değişiklik?

6. Aslında ne yapılır? Ne oluyor?

A. Biyokimyasal olarak konuşursak: Hangi hedef enzimler, proteinler veya genler etkilenir (glikojen fosforilaz aktive edildi? X enzimi için gen kopyalandı?)

B. Fizyolojik Son Sonuç: Başka bir hormon mu salgılanıyor? Glikojen parçalandı ve kandaki Glikoz yükseldi mi? "Sonucun" birkaç adımı olabileceğini ve birden fazlasının bazen "son" olarak kabul edilebileceğini unutmayın.

C. (Teolojik) nokta nedir? Sinyal molekülünün eylemi hangi genel işlevi yerine getirir?

1. Olasılıkların bir listesi: Homeostaz, strese tepki, büyüme*, bir döngünün sürdürülmesi

2. Listenin alternatif bir versiyonu: Süreç oranlarının düzenlenmesi, büyüme ve uzmanlaşma, Kons. maddeler ve strese tepki.

3. 2 liste gerçekten aynıdır = homeostasis (hızların ve amp konsantrasyonlarının kontrolü), strese tepki ve büyümenin düzenlenmesi (tek yönlü ve döngüsel).

* TK bağlantılı alıcıların ayrıntıları 2011'de (henüz) tartışılmamıştır. Şu ana kadarki nokta, bunların GPCR olmadığı ve farklı çalıştığıdır.
** cAMP dışındaki 2. habercileri içeren sinyal iletimi sinirlerden sonra tartışılacaktır.


Bir dahaki sefer:
Dr. Firestein Elektrik İletişimini tartışacak. İleriye bakmak istiyorsanız, 2010 yılının 15 ve 16. derslerine bakın.


BİYOKİMYA, BİYOTIP ve İLAÇ

2) Bebeklerde ölümcül bir genetik bozukluk olan galaktozemide aşağıdaki enzimlerden hangisi kusurludur?
a) Glukokinaz
b) Galaktokinaz
c) Galaktoz-1-Fosfat Uridil transferaz
d) UDP-Galaktoz 4- epimeraz

3) Karaciğerde aşağıdaki metabolitlerden hangisinin birikmesi ATP'nin fosfofruktokinaz üzerindeki inhibitörünü azaltır?
a) Glikoz-6-Fosfat
b) Sitrat
c) Fruktoz-1,6-Bifosfat
d) Fruktoz-2,6-Bifosfat

4) Aşağıdaki enzimlerden hangisinde meydana gelen mutasyon, Tarui's hastalığı olarak bilinen bir glikojen depo hastalığına yol açar?
a) Glukokinaz
b)fosfofruktokinaz
c) Fosfoglukomutaz
d) Piruvat Kinaz

5) Eritrositler, ATP üretimi için glikolize uğrar. ……………'un eksikliği. enzim hemolitik anemiye yol açar mı?
a) Glukokinaz
b)fosfofruktokinaz
c) Fosfoglukomutaz
d) Piruvat Kinaz

6) Kanser hücrelerinin replikasyon ve bölünme için yüksek enerji talepleri vardır. Glikolize artan glikoz akışı, enerji talebini yeniler. Aşağıdaki enzimlerden hangisi tümör metabolizmasında önemli rol oynar?
a) Glukokinaz
b)Fosfofruktokinaz
c) Fosfoglukomutaz
d) Piruvat Kinaz M2

7) Aşağıdaki glukoz taşıyıcılarından (GLUT) hangisi insüline bağımlı glukoz alımında önemlidir?
a) GLUT1
b) GLUT2
c) GLUT3
d) GLUT4

8) Pankreasın beta hücrelerinde aşağıdaki glikoz taşıyıcılarından (GLUT) hangisi bulunur?
a) GLUT1
b) GLUT2
c) GLUT3
d) GLUT4

9) Bağırsakta fruktoz taşınmasında aşağıdaki glikoz taşıyıcılarından (GLUT) hangisi önemlidir?
a) GLUT1
b) GLUT3
c) GLUT5
d) GLUT7

10) Aşağıdaki metabolitlerden hangisi piruvat kinazı negatif olarak düzenler?
a) Fruktoz-1,6-Bifosfat
b) Sitrat
c) Asetil CoA
d) Alanin

11) Oksijen yokluğunda piruvat kasta laktata dönüştürülür çünkü
a) Laktat, aşağı akış yolundan substrattır
b) Laktat, amino asit oluşumu için bir substrat görevi görür
c) laktat ürünü sırasında iki ATP üretilir
d) laktat oluşumu sırasında, NADH yeniden NAD'ye dönüştürülür.

12) Aşağıdaki glikolitik enzimlerden hangisi karaciğerde uzun zincirli yağ asitlerinin birikmesiyle inhibe olur?
a) Heksokinaz
b) Glukokinaz
c)Fosfofruktokinaz
d) Piruvat kinaz

13) Fosfofrüktokinaz-I ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır:
a) PFK-2, karaciğerde bulunan PFK-1'in izoenzimidir.
b) PFK-1, AMP tarafından aktive edilirken ATP ve sitrat tarafından inhibe edilir
c) ATP'nin PFK-1'e bağlanması, R'den T durumuna konformasyon değişikliğini indükler
d) PFK-1, fosforilasyon gibi posttranslasyonel modifikasyonlarla düzenlenir.

14) Fosfofrüktokinaz-2 (PFK-2) ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
a) PFK-2, bir kinaz alanına, fosfataz alanına ve bir düzenleyici alana sahip iki işlevli bir enzimdir.
b) Aktive edilmiş protein kinaz A, PFK-2'yi fosforile eder ve fosfataz alanını aktive eder
c) PFK-2, fruktoz-6-fosfatın fruktoz 2-6 bifosfata dönüşümünü katalize eder
d) PFK-2 fosfataz aktivitesi, insülin sinyal yolu tarafından aktive edilir.

15) Aşağıdaki hormonlardan hangisi kan şekerini düşürür ve iskelet kası, yağ dokusu gibi çeşitli dokularda glikoz alımını artırır?
a) Glukagon
b) Epinefrin
c) Kortizol
d) İnsülin

16) Aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
a) Glikoliz sadece memeli hücrelerinde gerçekleşir.
b) Mitokondride glikoliz oluşur
c) Glikoliz oksijen varlığında ve yokluğunda meydana gelir.
d) ATP konsantrasyonu yüksek olduğunda glikoliz oluşur.

17) Glikolizde hız sınırlayıcı basamak nedir?
a) Heksokinaz
b) Fosfoheksoz izomeraz
c) Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz
d) Enolaz

18) Glikozun piruvata dönüşümü sırasında ATP'nin net kazancı:
a) 1 ATP
b) 2 ATP
c) 1 ATP +1 GTP
d) 4 ATP

19) Glikozun piruvata dönüşümü sırasında iki NADH molekülü üretilir. Aşağıdaki adımlardan hangisi NADH'yi oluşturur?
a) Fruktoz-6-fosfatın fruktoz-1-6-bifosfata dönüştürülmesi
b) Gliseraldehit-3-fosfatın 1-3-bisfosfogliserata dönüşümü
c) 3-fosfogliseratın 2-fosfogliserata dönüştürülmesi
d) Fosfoenolpiruvatın piruvata dönüşümü

20) Glikolizde taahhüt edilen adım nedir?
a) Glikozun glikoz-6-fosfata dönüştürülmesi
b) Fruktoz-6-fosfatın fruktoz-1,6-bifosfata dönüştürülmesi
c) Gliseraldehit-3-fosfatın 1-3-bisfosfogliserata dönüşümü
d) 3-fosfogliseratın 2-fosfogliserata dönüştürülmesi

21) Glikoliz, geri dönüşü olmayan üç adımdan oluşur. Aşağıdaki enzim katalizli tepkimelerden hangisi glikolizde geri dönüşü olmayan basamaklardan değildir?
a) Heksokinaz
b) fosfofruktokinaz
c) Gliseraldehit-3-fosfat kinaz
d) Piruvat kinaz

22) Aşağıdakiler, aşağıdakiler dışında fosfofruktokinazın negatif düzenleyicileridir:
a) ATP
b) AMP
c) Sitrat
d) pH

23) Aşağıdaki adımlardan hangisi sodyum florür tarafından inhibe edilir?
a) Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz
b) 3-fosfogliserat mutaz
c) Enolaz
b) AMP

24) Arsenat zehirlenmesi sırasında aşağıdaki basamaklardan hangisi engellenir?
a) Gliseraldehit-3-fosfat dehidrojenaz
b) 3-fosfogliserat mutaz
c) Enolaz
d) Piruvat kinaz

25) Aşağıdaki enzimlerden hangisi piruvatın laktata dönüşümünü katalize eder?
a) Piruvat redüktaz
b) Laktat redüktaz
c) Laktat dehidrojenaz
d) Piruvat dehidrojenaz

26) Glukokinaz, yüksek Km ve Vmax'a sahip bir heksokinaz izoenzimidir. Aşağıdaki organlardan hangisi glukokinaz eksprese eder?
a) Böbrek
b) Kas
c) Karaciğer
d) Beyin

27) Glukoneogenez, karbonhidrat olmayan moleküllerden glikoz üretimidir. Aşağıdakilerden hangisi glukoneogenez için substrat değildir?
a) Laktat
b) Alanin
c) Gliserol
d) Asetil CoA

28) Karaciğer ve böbreklerde glukoneogenez meydana gelir. Aşağıdaki enzimlerden hangisi glukoneogenez için önemlidir ve sadece bu dokularda eksprese edilir?
a) Glikoz-6-fosfataz
b) Fruktoz-1,6-Bisfosfataz
c) Fosfoenolpiruvat karboksikinaz
d) Piruvat karboksilaz

29) Glukoneogenez sırasında, glikolizin geri dönüşü olmayan üç aşaması atlanmalıdır. İlk adım, piruvatın fosfoenolpiruvata dönüştürülmesidir. Tepkime basamağı ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
a) Bu reaksiyon, piruvat karboksilaz ve fosfoenolpiruvat karboksikinaz tarafından katalize edilen iki aşamalı bir işlemi içerir.
b) Oksaloasetatın piruvattan dönüşümü mitokondride meydana gelir ve sitozole taşınır.
c) Fosfoenolpiruvat oluşumu, bir enerji kaynağı olarak hem ATP hem de GTP gerektirir.
d) Asetil CoA, piruvat karboksilaz enziminin bir aktivatörüdür.

30) Glukoneogenez sırasında, glikolizin geri dönüşü olmayan üç aşaması atlanmalıdır. Son adım, glikoz-6-P'nin glikoz-6-fosfataz tarafından katalize edilen glikoza dönüştürülmesidir. Reaksiyon basamağı ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
a) Glikoz-6-fosfatın glikoza dönüştürülmesi bir ATP molekülünü serbest bırakır
b) İskelet kasında oldukça aktif bir enzimdir.
c) Glikoz-6-fosfatazdaki kusur karaciğerde anormal glikojen birikimine yol açar
d) Reaksiyon mitokondride gerçekleşir

31) Cori Döngüsü ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
a) Cori döngüsü üç doku kas, karaciğer ve beyin içerir
b) Laktatın glukoneogenez için karaciğerden iskelet dokusuna taşınmasını içerir.
c) Glukoneogenez için laktatın iskelet kasından karaciğere taşınmasını içerir.
d) Dinlenme evrelerinde ve iyi beslenme durumunda aktiftir.

32) Uzun süreli açlık sırasında, karaciğerde glukoneogenezin artmasından aşağıdaki hormonlardan hangisi sorumludur?
a) İnsülin
b) Glukagon
c) TSH
d) Tiroksin

Yanıtlar
1-a) Glukokinaz
2-c) Galaktoz-1-Fosfat Uridil transferaz
3-d) Fruktoz-2,6-Bifosfat
4-b)Fosfofruktokinaz.
5- d) Piruvat Kinaz
6- d) Piruvat Kinaz M2
7- d) GLUT4
8- b) GLUT2
9- c) GLUT5
10- d) Alanin
11- d) laktat oluşumu sırasında NADH yeniden NAD'ye dönüştürülür
12- b) Glukokinaz
13- d) PFK-1, fosforilasyon gibi posttranslasyonel modifikasyonlarla düzenlenir.
14- b) Aktive protein kinaz A, PFK-2'yi fosforile eder ve fosfataz alanını aktive eder
15-d) İnsülin
16-c) Glycolysis occurs in presence and absence of oxygen
17- a) Hexokinase
18- b) 2 ATP
19- b) Conversion of glyceraldehydes-3-phosphate to 1-3-bisphosphoglycerate
20- b) Conversion of fructose-6-phosphate to fructose-1,6-bisphosphate
21- c) Glyceraldehyde-3-phosphate kinase
21-b) AMP
23- c) Enolase
24-a) Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase
25- c) Lactate dehydrogenase
26-c) Liver
27-d) Acetly CoA
28- a) Glucose-6-phosphatase
29-d) Acetyl CoA is an activator of enzyme pyruvate carboxylase
30- c) Defect in glucose-6-phosphatase leads to abnormal accumulation of glycogen in liver
31-c) It involves transport of lactate from skeletal muscle to liver for gluconeogenesis
32-b) Glucagon


The glycogenesis pathway/ Steps of glycogenesis

The pathway of glycogenesis includes a series of steps that result in complex glycogen formation in the cytoplasm of the liver and cells of the muscles. The steps of glycogenesis are as follows:

  1. Glucose phosphorylation – In the initial phase, glucose is phosphorylated into glucose-6-phosphate, a usual reaction in glikoliz. It is catalyzed by glucokinase (liver) and hexokinase (muscle).
  2. Conversion of Glc-6-P to Glc-1-P – An enzyme Phosphoglucomutase will catalyze the conversion of Glucose-6-P is converted to Glc-1-Phosphate.
  3. UTP (uridine triphosphate) attaches to Glc-1-P – The third step focuses on the reaction of glucose-1-P to UTP thereby forming active nucleotide UDP-Glc (Uridine diphosphate glucose). The one responsible for such reaction is the enzyme UDPGlc Pyrophosphorylase.
  4. UDP-Glc attaches to glycogen primer – A small fragment of already existing glycogen will serve as a primer in order to stimulate the synthesis of glycogen. The glucose from UDP-Glc will be accepted by glycogenin. The initial glucose unit is attached to the hydroxyl group of tyrosine of glyogenin. The first molecule of glucose is transferred to glycogenin, which will then takes up for glucose residues forming a fragment of primer. It will be the one to accept all glucose molecules.
  5. Glycogen synthase synthesizes glycogen – Glycogen synthase transfers glucose from UDP-Glc to glycogen (non-reducing end) forming alpha 1,4-linkages. The same enzyme catalyzes the synthesis of the unbranched molecule with alpha-1,4-glycosidic linkages.
  6. The formation of glycogen braches – The final step is the formation of glycogen branches caused by the effect of branching enzyme, which transfers a small fragment of about five to eight residues of glucose from the non-reducing end of the glycogen chain to another glucose residue linked by alpha-1,6 bond. This action causes the formation of a new non-reducing end. The final result is the elongation and branching out of the glycogen chain. (2, 5, 6, 7, and 8)

The process of glycogenesis utilizes two molecules of ATP. One molecule is needed for glucose phosphorylation and another molecule is needed to convert UDP to UTP.


Conversion and storage of glucose to glycogen - Biology

Glycogen storage diseases (GSDs) are inherited inborn errors of metabolism of carbohydrates. In general, these results from a lack of specific enzymes involved in the breakdown of amino acids or other metabolites, or the conversion of fat and carbohydrates to energy. This activity describes the evaluation and management of GSDs and explains the role of the interprofessional team in the management of these patients.

  • Identify the etiology of glycogen storage disease.
  • Explain the patient history associated with glycogen storage disease.
  • Outline the use of a biopsy, blood and urine tests and MRI/CT scan in the evaluation of glycogen storage disease.
  • Summarize the importance of improving care coordination among the interprofessional team members to enhance the delivery of care for those with glycogen storage disease.

Tanıtım

Glycogen storage diseases (GSDs) are inherited inborn errors of metabolism (IEM) involving carbohydrate metabolism. IEMs are often caused by single gene mutations that encode specific proteins: they are very relevant to pediatrics since these diseases may first manifest themselves in neonates or early childhood. IEMs should be considered in the differential diagnosis of any sick neonate. In general, IEMs result from the lack or insufficient level of specific enzymes that are needed to: (1) convert fat or carbohydrates to energy (2) breakdown amino acids or other metabolites, allowing them to accumulate and become toxic. GSDs, depending on the specific type, can result from a failure to convert glycogen into energy and/or a toxic glycogen accumulation. All GSDs are due to a failure to use or store glycogen [1]. Glycogen is a branched polymer with its monomeric units being glucose (Figure 1). After a meal, the level of glucose in plasma increases and stimulates the storage of excess glucose in cytoplasmic glycogen spherical. The liver contains the highest percent glycogen by weight (about 10%) whereas muscle can store about 2% by weight. Nevertheless, since the total muscle mass is greater than liver mass, the total mass of glycogen in muscle is about twice that of the liver. When needed, the glycogen polymer can be broken down into glucose monomers and utilized for energy production. Many of the enzymes and transporters for these processes are key to the etiology of GSDs.  An increasing number of GSDs are being identified, but some are very rare. We will review the GSD type 0, 1, 2, 3, 4, 5, and 6 (see Figure 1). In the past, GSDs were also named by the discovering physician, as indicated in Table 1.

Etiology

The etiology of GSD is best understood by following the metabolic events leading to the synthesis (glycogenesis) and degradation of glycogen (glycogenolysis) [2]. Genetic defects in the enzymes and transporters involved in either glycogenesis or glycogenolysis are actual or potential causes of all GSDs. Excess dietary glucose is stored in glycogen and glycogen synthesis is, in part, accomplished by glycogen synthase (GS). As indicated in Table 1, there are two distinct forms of glycogen synthase, one in the liver encoded by the GYS2 gene and one in skeletal muscle encoded by the GYS1 gen. Both forms of GS work by linking (alpha-1,4 links) a glucose monomer to the growing glycogen polymer. As indicated in Figure 1, glycogen has two different types of linkages, alpha-1,4 links, and alpha-1,6 links. About 95% of linkages in glycogen are alpha-1,4 links. The absence or malfunction of liver glycogen synthase due to mutations in the GYS2 gene will prevent glycogen from being synthesized in the liver, and this is the cause of GSD type 0a (Table 1). Similarly, the absence or malfunction of muscle glycogen synthase due to mutations in the GYS1 gene will prevent glycogen from being synthesized in muscles, and this is the cause of GSD type 0b (Table 1).

While glycogen synthase can catalyze the alpha-1,4 glucose linkages in glycogen, a different enzyme, glycogen branching enzyme (GBE1 gene symbol), is needed to produce the branching alpha-1,6 linkages (Figure 1). Mutations in the glycogen branching enzyme can result in the production of glycogen with an abnormal structure, and this is the cause of GSD type 4 (Table 1). The abnormal glycogen structures are called polyglucosan bodies: they can accumulate in all cells, but most markedly in liver and muscle cells. Polyglucosan bodies do not effectively undergo glycogenolysis, and in muscle tissue, this can cause weakness and myopathy. In the liver, the accumulation of polyglucosan bodies causes hepatomegaly.

While GSD 0a and GSD 0b are due to insufficient storage of glycogen, most GSDs are due to an inability to remove glucose from glycogen (glycogenolysis) resulting in excess glycogen tissue storage. The first step in glycogenolysis is the release of glucose-1-phosphate (G-1-P) from glycogen by the action of glycogen phosphorylase.

GSD type 5 is caused by mutations in the glycogen phosphorylase gene specific for muscle (PYGM). Mutations in the glycogen phosphorylase gene specific for liver (PYGL) cause GSD type 6.

The glucose-1-phosphate released by glycogen phosphorylase is converted to glucose-6-phosphate (G-6-P) by the action of phosphoglucomutase.

Glucose-6-phosphate in the liver is, in turn, converted to glucose by glucose-6-phosphatase (gene name G6PC) and the resulting glucose is released into the blood as an energy source for other tissues/organs, such as the brain (see Figure 2).

G-6-P  ->  G  + P (liver not muscle) -> into blood

It should be noted that muscle lacks glucose-6-phosphatase and therefore does not release glucose into the blood. GSDs type 1 is the result of genetic disorders in the metabolism of glucose-6-phosphatase [3]. GSD type Ia (also called von Gierke disease) is caused by mutations in the G6PC gene (Table 1). Glucose-6-phosphate is synthesized in the cytoplasm of hepatocytes and must be transported into the lumen of the endoplasmic reticulum (ER) where it is acted upon by glucose-6-phosphatase yielding glucose which is transported back to the cytoplasm and then through the hepatic GLUT2 transporter into the blood. Glucose-6-phosphate translocase1 (G6PT1) is the transporter protein that provides a G-6-P channel between the cytoplasm and the E. The G6PT protein is made of three subunits termed G6PT1, G6PT2, and G6PT3 (see Figure 2). Mutations in the SLC37A4 gene, which encodes the G6PT1 protein, are responsible for GSD type Ib (Figure 1). Fanconi-Bickel disease is a rare GSD caused by a GLUT2 deficiency (gene name SLC2A2). GLUT2 deficiency results in a failure to export glucose, an increased intracellular glucose level and reduced degradation of glycogen: eventually there is increased glycogen storage and hepatomegaly.

As mentioned above, glycogen is a branched polymer. While glycogen phosphorylase works well at removing glucose from alpha-(1,4)-linkages, it does not work at branch points. Branch points are alpha-1,6 linkages: a glycogen debranching enzyme (GDE) is required, which in mammals is called &ldquoammylo-alpha-1,6-glucosidase,ل-alpha-Glucanotransferase&rdquo with the gene name AGL. GSD type 3 is caused by mutations in the AGL gene (Figure 1), resulting in either a nonfunctional GDE enzyme (GSD type 3a or type 3b) or a GDE with reduced function (GSD type 3c and 3d) [4].

GSD 2 is unique among GSD since it is also classified as lysosomal storage disease (LSD) [5]. Lysosomes are subcellular organelles that recycle cellular macromolecules. All LSDs are caused by a missing or nonfunctional lysosomal enzyme. In the case of GSD 2, this enzyme is lysosomal acid alpha-glucosidase (gene name GAA), which breaks down glycogen into glucose for use as a cellular energy source. Mutation in the GAA gene results in the toxic accumulation of glycogen in lysosomes.

Epidemiology

The overall incidence of GSD (all forms) in Europe, Canada, and the United States is estimated to be between 1 in 20,000 and 1 in 40,000. This incidence is probably an underestimate since some individuals can have a very mild form of GSD that is never diagnosed and other forms can result in fetal or neonatal sudden death and go undiagnosed. There are frequency differences between ethnic groups, e.g., GSD type 3 is more frequent in individuals of North African Jewish descent. GSD type 6 is more common in the old order Mennonite population than the general population.

Pathophysiology

Figure 1 summarizes the pathophysiology for each GSD, along with organ(s) affected, as well as the potential signs. In general, GSDs primarily affect the liver, skeletal muscle, or both. An inability to synthesize glycogen (e.g., GSD 2) or an inability to properly release glucose from glycogen can result in hypoglycemia and exercise intolerance. The inability to properly release glucose from glycogen can result in the abnormal accumulation of glycogen. In the liver (e.g., GSD typeكb and 3d) this can result in hepatomegaly with the potential for cirrhosis. In skeletal muscle, e.g., GSD 5, this can prevent proper muscle functioning, exercise intolerance and rhabdomyolysis.

History and Physical

GSDs are a diverse set of rare inborn errors of carbohydrate metabolism that can have a very variable phenotypic presentation even within same GSD type. Obtaining a family pedigree is useful in establishing the mode of inheritance. Most GSDs show an autosomal recessive inheritance, but a few, e.g., a subtype of GSD-IX) show an X-linked inheritance. Very general symptoms/signs would include:

  1. Failure to grow
  2. Heat intolerance
  3. Exercise intolerance
  4. Hypoglycemia
  5. Hepatomegaly
  6. Low muscle tone
  7. Acidosis
  8. Hyperlipidemia. 

In GSD Type 1, glycogenolysis in the liver results in increased lactic acid production (lactic acidosis) due to the intracellular accumulation of glucose-6-phosphate which stimulates the glycolytic pathway. 

Evaluation

The evaluation would include (1) a biopsy of the affected tissue to measure glycogen content and appropriate enzymatic assays, (2) blood and urine tests, and (3) an MRI/CT scan. The blood tests would include serum glucose, anion gap, serum lactate, pH, serum uric acid, a lipid panel, serum gamma-glutamyltransferase, serum alkaline phosphatase, calcium, phosphorus, urea, and creatinine levels, complete blood count (CBC) and differential. Urine analysis would include testing for aminoaciduria, proteinuria, and microalbuminuria in older patients as well as excreted uric acid and calcium. Liver and kidney MRI (or CT) are routinely done for adults and ultrasonography for patients less than 16 years of age.

Treatment / Management

At present, there is no cure for any GSD, and most treatments attempt to alleviate signs/symptoms. Key overall goals are to treat or avoid hypoglycemia, hyperlactatemia, hyperuricemia, and hyperlipidemia. Hypoglycemia is avoided by consuming starch and an optimal, physically modified form, Glycosade, is now commercially available. Hyperuricemia is treated with allopurinol and hyperlipidemia with statins. GSD type 2 can now be treated with enzyme replacement therapy (ERT), using recombinant alglucosidase alfa (Lumizyme) which degrades lysosomal glycogen [6]. There is ongoing research to use ERT with other forms of GSD. Liver transplantation should be considered for patients with GSD type 4 classical and progressive hepatic forms and for GSDs that have progressed to hepatic malignancy or failure.

Differential Diagnosis

  • Charcot-Marie-Tooth disease
  • Congenital disorders of glycosylation
  • Congenital lactic acidosis
  • Deficiencies of phosphofructokinase
  • Disorders of uric acid metabolism
  • DNA depletion syndrome
  • Duchenne muscular dystrophy
  • Duchenne-Becker muscular dystrophy
  • Endocardial fibroelastosis
  • Fatty acid oxidation disorders
  • Fructose-1-phosphate aldolase deficiency
  • Fructose-1,6-biphosphatase deficiency
  • Galactosemia
  • Hyperlipoproteinemia
  • Limb-girdle muscular dystrophy
  • Limb-girdle muscular dystrophy
  • Lysosome-associated membrane protein 2 deficiency
  • Mitochondrial DNA depletion syndromes
  • Mitochondrial myopathies
  • Neurovisceral sphingolipidosis
  • Niemann-Pick disease
  • Organic acidurias
  • Organic acidurias
  • Polymyositis
  • Sphingomyelinase Deficiency
  • Spinal muscular atrophy
  • Werdnig-Hoffman disease
  • Zellweger syndrome

Enhancing Healthcare Team Outcomes

GSDs are not common and should be managed with an interprofessional team including nurses and dietitians. At present, there is no cure for any GSD, and most treatments attempt to alleviate signs/symptoms. The key overall goals are to treat or avoid hypoglycemia, hyperlactatemia, hyperuricemia, and hyperlipidemia. These patients need lifelong monitoring and despite optimal treatment, the outcomes are poor.


Glucose-6-Phosphate

However the main use for glycogenolysis is the creation of glucose-6-phosphate, which has a prominent position in cellular chemistry. This is the form of glucose most commonly used in cells, and here it can be converted to glycogen or starch for storage can be used in glycolysis which creates free energy convertible to ATP or in the pentose phosphate pathway which generates the coenzyme NADPH and the monosaccharide pentoses.

Its role in creating ATP (adenosine triphosphate) is the most important form of all however, as this is the ‘universal energy currency’ of life, which is responsible for enabling movement and everything else we do.



Yorumlar:

  1. Faurg

    Şu anda tartışmaya katılamıyorum - boş zaman yok. Serbest bırakılacağım - kesinlikle fikrimi ifade edeceğim.

  2. Karisar

    Sana aldatıldığını söylemeliyim.

  3. Malasho

    Hataya izin vereceğinizi düşünüyorum. tartışmayı teklif ediyorum.

  4. Shaktigrel

    yazdıklarının farkında mısın?



Bir mesaj yaz