الجليكوجين: تكوين الجليكوجين، تكسير الجليكوجين، أمراض تخزين الجليكوجين

تتفكك نشويات الغذاء بواسطة الأميلاز (اللعيبي والبنكرياس) والإنزيمات السكاريدية الثنائية للحدبة الفرشائية إلى سكريات أحادية. يمكن تخزين الجلوكوز الذي يدخل إلى الخلية الكبدية أو خلية العضلات على شكل جليكوجين. يعمل إنزيم تخليق الجليكوجين على إطالة السلسلة (يوريدين دِفوسفات الجلوكوز → α-1,4)، بينما يُدخل إنزيم التفريع روابط α-1,6. يقوم إنزيم الفسفوريلاز بتعبئة جلوكوز-1-فوسفات (يُحفَّز بواسطة الجلوكاجون والأدرينالين عبر بروتين كايناز A). أمراض تخزين الجليكوجين هي عيوب وراثية في إنزيمات استقلاب الجليكوجين (مثل داء ماك أردل، داء بومبي، وداء كوري).

دراسة كدرس

هضم الكربوهيدرات في الجهاز الهضمي

الكربوهيدرات الغذائية الرئيسية هي النشا، السكروز، واللاكتوز. النشا عبارة عن بوليمر من الجلوكوز ترتبط وحداته بروابط جلوكوزيدية من نوع α-1,4 وα-1,6. يبدأ الهضم في تجويف الفم تحت تأثير أميلاز اللعاب من نوع ألفا الذي يحلل النشا إلى دكسترينات. أما في المعدة، فلا يحدث هضم تقريباً للكربوهيدرات بسبب غياب الإنزيمات المناسبة والوسط الحمضي.

في الإثني عشر، يعمل أميلاز البنكرياس من نوع ألفا الذي يحلل النشا إلى سكريات ثنائية وهي المالتوز (α-1,4) والإيزومالتوز (α-1,6). يتم الهضم النهائي للسكريات الثنائية بواسطة إنزيمات الغشاء المخاطي للأمعاء الدقيقة:

تكون نشاطية اللاكتيز في ذروتها لدى الأطفال وتقل مع تقدم العمر، وهو ما يشكل الأساس لحدوث نقص إنزيم اللاكتيز.

امتصاص السكريات الأحادية ونقلها إلى الأنسجة

تنتقل السكريات الأحادية إلى الخلايا المعوية بطريقتين. تتميز الانتشار الميسر للفركتوز (عبر GLUT5)، وجزئياً أيضاً للجلوكوز والغالكتوز. أما النقل النشط الثانوي، بمشاركة الناقل SGLT1 المُعتمد على أيونات Na⁺، فينقِل الجلوكوز والغالكتوز عكس تدريج التركيز؛ وتُؤمَّن الطاقة عبر عمل Na⁺/K⁺-ATPase.

تخرج السكريات الأحادية من الخلايا المعوية إلى الدم عن طريق الانتشار الميسر. وفي الأنسجة، يتم امتصاص الجلوكوز بواسطة بروتينات عائلة GLUT. وتكتسب عائلة GLUT4 أهمية خاصة كونها الناقل المعتمد على الأنسولين في الأنسجة العضلية والدهنية.

فسفرة الجلوكوز ومصير جلوكوز-6-فوسفات

داخل الخلية، يُفسفر الجلوكوز فوراً. ويحفز هذا التفاعل كل من:

يُستخدَم جلوكوز-6-فوسفات لتصليح (تخليق) الجليكوجين، وفي مسار فوسفات البنتوز، وبتخليق سكريات أحادية أخرى وأحماض أمينية، كما يخضع للتقويض ليعطي ثاني أكسيد الكربون والماء أو اللاكتوز مع إنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP).

تخليق الجليكوجين

يحدث تخليق الجليكوجين في فترة الامتصاص (1-2 ساعة بعد تناول الطعام). والمراحل هي:

  1. جلوكوز ← جلوكوز-6-فوسفات (هكسوكيناز/جلوكوكيناز).
  2. جلوكوز-6-فوسفات ← جلوكوز-1-فوسفات تحت تأثير إنزيم فوسفوجلوكُموتاز.
  3. تنشيط الجلوكوز: جلوكوز-1-فوسفات + يوريدين ثلاثي الفوسفات (UTP) ← يوريدين ديفوسفات الجلوكوز (UDP-glucose) + بيروفوسفات (بواسطة إنزيم يوريدين ديفوسفات جلوكوز بيروفوسفوريلاز).
  4. ينقل إنزيم تخليق الجليكوجين (الجليكوجين سينثيز) بقية الجلوكوز من يوريدين ديفوسفات الجلوكوز إلى البرايمر (4 بقايا على الأقل)، مكوناً رابطة جليكوسيدية من نوع α-1,4.
  5. بعد إطالة السلسلة لتصل إلى 11-12 وحدة، يقوم إنزيم التفريع (أميلاز-1,4→1,6-جليكوزيل ترانسفيراز) بنقل جزء مكون من 5-6 وحدات لتشكل رابطة α-1,6، وهي نقطة التفريع.

تحلل الجليكوجين

يتم تنشيط تحلل الجليكوجين في فترة ما بعد الامتصاص وأثناء المجهود البدني. الإنزيم الأساسي هو جليكوجين فوسفوريلاز، والذي يكسر روابط α-1,4 فسفورياً لإنتاج جلوكوز-1-فوسفات. يتوقف الإنزيم على بعد 4 وحدات من نقطة التفرع. بعد ذلك يعمل الإنزيم المزيل للتفرع:

يتحول جلوكوز-1-فوسفات إلى جلوكوز-6-فوسفات. وفي العضلات، يندمج في عملية تحلل السكر. أما في الكبد فيتوجد إنزيم جلوكوز-6-فوسفاتيز الذي يزيل مجموعة الفوسفات من جلوكوز-6-فوسفات ليحوله إلى جلوكوز حر يخرج إلى الدم ويحافظ على مستوى سكر الدم (سكر الدم الطبيعي).

تنظيم استقلاب الجليكوجين

يستحيل حدوث التخليق والتحلل في آن واحد بفضل التنظيم المتبادل لكل من جليكوجين سينثيز وجليكوجين فوسفوريلاز. الأشكال النشطة هي:

تتحدد النسب عبر مؤشر الأنسولين-الجلوكاجون.

ينشط الأنسولين (عند ارتفاع مؤشر الأنسولين-الجلوكاجون) بروتين فوسفاتاز حبيبات الجليكوجين، مما يؤدي إلى نزع الفوسفات عن كلا الإنزيمين: فينشط جليكوجين سينثيز ويُثبط جليكوجين فوسفوريلاز. بالإضافة إلى ذلك، ينشط الأنسولين ناقل GLUT4، ويحفز إنزيم الجلوكوكايناز، وينشط فوسفوديستيراز الذي يخفض مستوى أحادي أدينوسين الحلقي (cAMP).

يقوم الجلوكاجون (في الكبد) والأدرينالين (عبر مستقبلات بيتا-2) بتفعيل نظام محلقة الأدينيلات: بروتين G ← محلقة الأدينيلات ← أحادي أدينوسين الحلقي (cAMP) ← بروتين كايناز A. يقوم بروتين كايناز A بفسفرة جليكوجين سينثيز (إبطال نشاطه) وكايناز الفوسفوريلاز، والذي بدوره ينشط جليكوجين فوسفوريلاز.

ينشط الأدرينالين عبر مستقبلات ألفا-1 الأدرينالية نظام إينوزيتول فوسفات: فوسفوليبيز C ← إينوزيتول ثلاثي الفوسفات (IP3) ← خروج أيونات الكالسيوم Ca²⁺ ← معقد كالسيوم-كالمودولين-كايناز الفوسفوريلاز ينشط جليكوجين فوسفوريلاز. كما يقوم بروتين كايناز C بفسفرة وإبطال مفعول جليكوجين سينثيز إضافياً.

في العضلات وأثناء المجهود المعتدل، ينشط إنزيم جليكوجين فوسفوريلاز تفاعلياً بواسطة أدينوسين أحادي الفوسفات (AMP). وأثناء المجهود الشديد، يتم تفعيل النبض العصبي (مسار الكالسيوم-كالمودولين) والأدرينالين (المسار المعتمد على أحادي أدينوسين الحلقي cAMP).

أمراض تخزين الجليكوجين (الجليكوجينوز)

أمراض تخزين الجليكوجين هي أمراض وراثية ناجمة عن عيوب في إنزيمات تخليق أو تحلل الجليكوجين. وتترافق بتراكم كميات غير طبيعية أو جليكوجين متغير بنيوياً في الكبد، العضلات، والكلى. وتظهر سريرياً على شكل نقص سكر الدم أثناء الصيام، تضخم الكبد، ضعف العضلات، وعدم تحمل المجهود البدني. تعد عيوب جلوكوز-6-فوسفاتيز (مرض فون جيركه)، والإنزيم المزيل للتفرع، وفوسفوريلاز العضلات (مرض ماك أردل)، وإنزيم التفريع هي الأشكال الأكثر دراسة.

النقاط الرئيسية

ألم تفهم شيئاً؟ اسأل الذكاء الاصطناعي

مساعد الذكاء الاصطناعي قرأ ملخص هذا الدرس وسيشرح لك الموضوع بكلمات بسيطة.

الإجابة تولدها شبكة عصبية — يُرجى مراجعتها مع الكتاب المقرر.

تحلل السكر، دورة كريبس، استحداث الجلوكوز — مراجعة كاملة للكولوكيشن في عطلة نهاية الأسبوع.

3 دروس من الدورة تشرح استقلاب الكربوهيدرات بالكامل مع التنظيم: PFK-1، مسار فوسفات البنتوز، دورة كوري، أمراض تخزين الجليكوجين، والحماض اللبني. توفر المنصة تمارين حول تنظيم المسارات الأيضية ومعلمًا ذكيًا لشرح كل خطوة.

تحلل السكر · مسار فوسفات البنتوز · السكري · دورة كوري · عجز جلوكوز 6-فوسفات د氢化酶 · أمراض تخزين الجليكوجين
المذكرات المنهجية
599 روبل/الشهر · لمدى الكيمياء الحيوية
أدلة إرشادية تفاعلية، اختبارات ومسائل سريرية، التكرار المتباعد
كل ما في المنصة
3,600 روبل/الشهر · لمدى الكيمياء الحيوية
كل ما في «الأدلة الإرشادية» + مقاطع الفيديو التحليلية ومواد الدروس
الحد الأقصى
5,400 روبل/الشهر · لمدى الكيمياء الحيوية
الكل + شبكة عصبية للملخصات، مساعد صوتي ذكي (AI-tutor) لمدة 50 دقيقة يومياً، أوراق الغش، وتدريبات بريميوم (Premium)
الإرجاع خلال 7 أيام

«جئت إلى الكيمياء الحيوية وعلم التشريح بمعرفة صفرية في نوفمبر. كنت أمل في اجتيازها بأي شكل. وبفضل المدرسة — اجتزت الامتحانين معاً!»

L ليرا · جامعة جنوب الأورال الطبية الحكومية · اجتازت الامتحان
الدرس التالي الفسفرة التأكسدية: سلسلة نقل الإلكترون (ETC)، ATP سينثتاز، التدرج البروتوني

ملخص للموضوع في الدليل المرجعي

التعريفات، الحقائق الأساسية وأسئلة الامتحانات — في صفحة واحدة.