Glycogen được dự trữ tại gan và cơ trong cơ thể

Sau khi được hấp thụ vào một tế bào, glucose có thể được sử dụng ngay lập tức để giải phóng năng lượng cho tế bào, hoặc được dự trữ dưới dạng glycogen, đó là một dạng phân tử polymer lớn của glucose.

Tất cả các tế bào trong cơ thể đều có khả năng dự trữ glycogen, nhưng một số tế bào nhất định có khả năng dự trữ số lượng lớn hơn, đặc biệt là tế bào gan, có thể dự trữ 5 đến 8 % khối lượng dưới dạng glycogen, và tế bào cơ, có thể dự trữ 1 đến 3 % glycogen. Phân tử glycogen có thể được trùng hợp tới bất cứ khối lượng nào, với khối lượng phân tử trung bình là 5 triệu hoặc lớn hơn; phần lớn glycogen kết tủa dưới dạng hạt rắn.

Sự chuyển đổi này của các monosaccharides trở thành hợp chất kết tủa có trọng lượng phân tử cao (glycogen) làm cho có thể dự trữ carbohydrates với số lượng lớn mà không làm thay đổi đáng kể áp lực thẩm thấu của dịch nội bào. Nồng độ cao của các monosaccharides trọng lượng phân tử thấp hòa tan được có thể làm mất đi cân bằng thẩm thấu giữa dịch nội bào và dịch ngoại bào.

Glycogenesis - Sự tổng hợp Glycogen

Các phản ứng hóa học của quá trình tổng hợp glycogen. Có thể thấy rằng glucose-6-phosphate chuyển thành glucose-1-phosphate; chất này được chuyển hóa thành uridine diphosphate glucose, để cuối cùng chuyển đổi thành glycogen. Cần nhiều các enzyme đặc hiệu để thực hiện những chuyển đổi này, và bất kỳ monosaccharide nào khác có khả năng chuyển hóa thành glucose đều có thể tham gia vào phản ứng. Một số hợp chất nhỏ hơn, bao gồm lactic acid, glycerol, pyruvic acid, và một số amino acids đã được khử amin, có thể được chuyển thành glucose hoặc hợp chất tương tự và sau đó chuyển thành glycogen.

Hình. Phản ứng hóa học của quá trình tạo glycogen và quá trình phân giải glycogenolysis, cũng cho thấy sự chuyển đổi lẫn nhau giữa glucose trong máu và glycogen gan. (Phosphatase cần thiết để giải phóng glucose từ tế bào có trong tế bào gan nhưng không có trong hầu hết các tế bào khác).

Glycogenolysis - Sự thoái hóa Glycogen

Glycogenolysis nghĩa là quá trình giáng hóa (phân cắt) kho glycogen dự trữ trong tế bào để tái tổng hợp thành glucose. Glucose sau đó được sử dụng để cung cấp năng lượng. Sự thoái hóa glycogen không xảy ra bằng cách đảo ngược các phản ứng hóa học tổng hợp nên glycogen; thay vào đó, mỗi phân tử glucose trên mỗi nhánh của phân tử glycogen được tách ra bởi sự phosphoryl hóa, xúc tác nhờ enzyme phosphorylase.

Khi ở trạng thái nghỉ ngơi, enzym phosphorylase ở dạng không hoạt động, và như vậy glycogen còn lại được dự trữ. Khi cần giải phóng glucose từ glycogen, enzym phosphorylase phải được hoạt hóa đầu tiên. Sự hoạt hóa này có thể thực hiện bởi nhiều cách, bao gồm hoạt hóa bởi epinephrine hoặc glucagon, như mô tả ở phần kế tiếp.

Hoạt hóa Phosphorylase nhờ Epinephrine hoặc Glucagon. Hai hormone, epinephrine và glucagon, có thể hoạt hóa phosphorylase và bằng cách ấy gây ra sự thoái hóa glycogen một cách nhanh chóng. Tác động ban đầu của mỗi hormon là thúc đẩy quá trình hình thành AMP vòng trong tế bào, sau đó khởi động một loạt các phản ứng hóa học để hoạt hóa phosphorylase.

Epinephrine được giải phóng bởi tuyến tủy thượng thận khi hệ thần kinh giao cảm được kích thích. Vì thế, một trong những chức năng của hệ thần kinh giao cảm là tăng khả năng sử dụng glucose để chuyển hóa năng lượng một cách nhanh chóng. Chức năng này của epinephrine tác động rõ rệt trên cả tế bào gan và cơ, do đó góp phần (cùng với những tác động khác của việc kích thích hệ giao cảm) chuẩn bị cho cơ thể sẵn sàng hoạt động.

Glucagon là một hormone được tiết ra bởi tế bào alpha của tuyến tụy khi nồng độ đường máu giảm xuống quá thấp. Nó chủ yếu kích thích sự hình thành AMP vòng trong tế bào gan, do đó thúc đẩy sự chuyển hóa glycogen trong gan thành glucose và giải phóng vào máu, nhờ vậy làm tăng nồng độ glucose trong máu.