Glykogenolyse

Die Glykogenolyse dient dem temporären Ausgleich fehlender Nahrungsglukose. Die Muskeln nutzen das in ihnen gespeicherte Glykogen selbst, die Leber kann durch die Glykogenolyse auch anderen Organen Glukose zur Verfügung stellen.

Auslöser für die Glykogenolyse ist ein vermehrter Energiebedarf des Körpers, und die damit verbundene Ausschüttung von Glukagon und Adrenalin. Insulin hemmt hingegen die Glykogenolyse.

Glukagon führt in der Leberzelle über die cAMP-abhängige Proteinkinase A (PKA) zu einer Aktivierung der regulatorischen Phosphorylase-Kinase (PHK). Letztere phosphoryliert und aktiviert das Enzym Glykogenphosphorylase. Die Glykogenphosphorylase baut den linearen Anteil des Glykogens ab, in dem die Glukosemoleküle alpha-1,4-glykosidisch miteinander verbunden sind. Dort katalysiert das Enzym die Bindung freien Phosphats am C1-Atom der Glukose. Die glykosidische Bindung zwischen den Glukose-Molekülen wird dadurch aufgespalten. Als Endprodukt entsteht Glukose-1-phosphat, die normale intrazelluläre Form der Glucose.

Die Glykogenphosphorylase kann das Glykogen allerdings nur bis zum vierten Glukose-Molekül vor der nächsten Verzweigungsstelle abbauen. Um den weiteren Abbau zu ermöglichen, überträgt eine Transferase ("Debranching-Enzym") drei der vier Glukose-Moleküle vor der Verzweigungsstelle auf eine andere Seitenkette und fügt sie dort linear an. Die Glukosemoleküle dieser Seitenkette können nun wieder einzeln durch die Glykogenphosphorylase abgespalten werden.

Das verbleibende Glukose-Molekül, das alpha-1,6-glykosidisch gebunden ist, wird von einem anderen Anteil des Debranching-Enzyms abgespalten. Dabei entsteht kein Glukose-1-phosphat, sondern freie Glucose. So führt die Verzweigung des Glykogens dazu, dass bei der Glykogenolyse zu etwa 90% Glukose-1-phosphat entsteht, und nur etwa 10% freie Glukose.

Im Rahmen eines Phäochromozytoms kann es zu einer vermehrten Ausschüttung von Adrenalin und damit einer gesteigerten Glykogenolyse kommen.