Glykogen. 1,6-glykosidisch verbunden sind. Die Verzweigungen dienen dazu das Molekül an vielen Stellen gleichzeitig ab- oder aufzubauen.

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Günter Schräder
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1 Glykogen Glykogen stellt die Speicherform der Glucose dar. Der menschliche Körper kann Glucose nicht speichern (Osmose). Es können ca. 400g Glucose als Glykogen aufbewahrt werden. Chemischer Aufbau: Glykogen ist ein verzweigtes Polymer aus bis zu Glucose-Molekülen, die über -1,4- glykosidische Bindungen miteinander verknüpft sind. - 1,6-glykosidisch verbunden sind. Die Verzweigungen dienen dazu das Molekül an vielen Stellen gleichzeitig ab- oder aufzubauen.

2 Jedes Glykogen-Molekül besitzt im Inneren eingeschlossen ein Glykogenin-Molekül, das als Starter für die Glykogen-Synthese fungiert. Glykogen im Körper: Glykogen kommt in allen menschlichen und tierischen Zellen außer den Erythrozyten vor, wobei sich aber die beiden wichtigsten Glykogenspeicher in der Leber und in der Skelettmuskulatur befinden. In der Leber (mengenmäßig weniger Glykogen, aber höhere Konzentration) wird Glykogen gespeichert um den Körper, bes. Erythrozyten und Gehirn mit Glucose zu versorgen. Die Muskulatur speichert Glykogen nur für den Eigenbedarf.

3 Das Glykogen kommt im Cytosol in Form von Körnchen (Granula) mit einem Durchmesser von nm vor.in diesen Körnchen sind Enzyme für Glykogensynthese und abbau und prozesssteuernde Enzyme enthalten.

4 Synthese von Glycogen 1. Das Glycogen kann nicht einfach direkt aus Glucoseeinheiten aufgebaut werden, sondern dieses muss zuerst in aktivierte Form gebracht werden. Diese Form stellt das Glucose- 6-Phosphat dar, welches von verschiedenen Orten des Körpers stammen kann: > aus der Leber über die Gluconeogenese aus Lactat > und aus Glucose über die Glukokinase Reaktion > in der Muskulatur über die Hexokinase Reaktion 2. Die Glukose-6-Phosphat-Isomerase wandelt Glukose-6-Phosphat in Glukose-1-Phosphat um

5 3. Zur weiteren Aktivierung wird Glukose-1- Phosphat in die UDP-Glukose (Uridindiphosphatglukose) umgewandelt. Hierzu wird UTP (Uridintriphosphat) durch das Enzym UDP-Glukose-Pyrophosphorylase in UMP und Pyrophosphat (PP) gespalten und das UMP an Glukose-1-Phosphat gebunden. Das UDP enthält so eine energiereiche Anhydridbindung. Diese an sich reversible Reaktion wird durch Entfernen des PP (Pyrophosphatasen) irreversibel.

6 4. Die unverzweigten Kettenstücke des Glykogenmoleküls werden durch die Glykogensynthase synthetisiert. Die aktivierte Glucoseeinheit der UDP-Glucose wird auf die Hydroxylgruppe an einem C-4-Ende des Glykogens übertragen. So entstehen -1,4-glykosidische Bindungen.

7 5. Synthese der Verzweigungsstellen: Für die Synthese der Verzweigungsstellen ist ein eigenes Enzym verantwortlich: das Verzweigungsenzym, engl.: branching-enzyme oder auch Amylo-1,4-1,6-Transglycosylase. Die Verzweigungen sind notwendig für eine bessere Löslichkeit des Moleküls. Außerdem bieten die vielen nichtreduzierenden Enden Angriffspunkte für die Glykogen-Synthase und die Glykogen-Phosphorylase. Somit verlaufen Glykogenabbau und aufbau wesentlich schneller. Das branching-enzyme spaltet von einem bestehenden Glykogenstrang eine Kette von 6-7 Glucoseeinheiten ab und knüpft dieses an ein C-6- Atom eines Glucosemoleküls, das weiter vorne der Kette liegt.

8 Die Amylo-1,4-1,6-Transglycosylase arbeitet hierbei sehr spezifisch: Die abgespaltene Kette mit meist 7 Glucose- Einheiten muss das nichtreduzierende Ende enthalten und von einer Kette mit mindestens 11 Einheiten stammen. Die neue Verzweigungsstelle muss mindestens 4 Einheiten, meist sind es 8 bis 12, von einer bereits bestehendenentfernt sein.

9 Glykogenin Da die Glycogen-Synthase nur an Polysaccharidketten anbauen kann, die mehr als vier Glucoseeinheiten enthalten, braucht die Glykogen-Synthase einen Primer, das Glykogenin. Glykogenin, ein Protein, besitzt eine Glycosyltransferaseaktivität und kann sich selbst mit UDP-Glucose an einen Tyrosylrest glycosylieren, d.h. das C-1-Atom des ersten Zuckermoleküls ist kovalent an den Tyrosinrest gebunden. Das Glykogenin autokatalysiert die Addition von etwa acht Glucoseresten aus UDP-Glucose. Dann wird die Glycogen-Synthase aktiv und knüpft wie schon vorher beschrieb -1,4- Glykosidbindungen. Die Glycogen-Synthase ist bei diesem Vorgang an das Glykogenin- Molekül gebunden und kann nur so katalytisch wirksam sein. So wird die Größe der biologischen Struktur festgelegt.

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