physiology●同じものでもつなげると別物になるグリコーゲン(glycogen)は細胞の中にブドウ糖(グルコース,glucose)を大量に貯め込むための特別のかたちだ。何千,何万のブドウ糖が房状に繋がった巨大分子になっている。体の中でも肝臓や骨格筋の細胞は,特に大量のブドウ糖の貯蔵が必要だ。細胞の中では大きさよりも分子の”数”が問題らしい。使うときはバラバラのブドウ糖が必要だけど,同じ分子をばらで大量に抱えると差し障りがある。それが継げるだけで”数”が数万分の1になって文句が出ない。ブドウ糖1万個と1万個分のグリコーゲン1個では別物なのだ。なんだか騙されているみたいだけどよくできている。●作る作業はチマチマしている何万個もブドウ糖がつながっているのに,グリコーゲンを合成する作業はとても細かい。ひとつ,またひとつとブドウ糖を地道に継げていくしかない。タンパク質を作るときは一つ一つのアミノ酸の順番が大事だから,ひとつひとつ継げていく仕組みの精密さには驚嘆する。片や,グリコーゲンはどうせ同じブドウ糖だけの重合体(polymer)だから,一気にがさっと合体させればよいのに,と思うけれどそういうことはできない。必要に応じて,ブドウ糖を継いだり,切り離したり調節をするので,ひとつひとつ継げるほうが都合がよいのかもしれない。グリコーゲンには常にブドウ糖を付け離しする端っこがある。それが同時に無数にあるという構造になっている。●継げるのにエネルギーがいるただ水の中にブドウ糖を混ぜても,グリコーゲンはできない。グリコーゲンにブドウ糖を継げるとき,ショ糖を作るときと同じように,アミノ酸からタンパクを作るときと同じように,一口で言うと”脱水縮合”で継げる。それなりのエネルギーが必要だ。細胞反応のエネルギー源と言えばATP(アデノシン三リン酸)というヌクレオチドが主流だ。いう別のヌクレオチドだ。別のと言ってもアデノシンのところがウリジンという塩基に替わっているだけで,リン酸が3つ繋がっていて,そこが高エネルギー源として働くことは同じだ。bond)の繰り返しだ。鎖を横に置くと,右に延しても左に延しても同じことのように見えるけれど,細胞の仕事の常として,働く酵素は頑固なので,延す向きは鎖の端の4番に新しいブドウ糖の1番を連結する一つしかない。(途中で何度も枝分かれをするけれど,これは別の酵素が特別の方法で行う。transporter)に捕まえられて細胞の中に取り込まれる。細胞の中に入ると直ちにグルコキナーゼ(glucokinase)という酵素によって,6番の炭素にリン酸が連結されてグルコース6リン酸(G6P)にされてしまう。運び屋タンパクはブドウ糖専用の回転ドアみたいなもので,裸のブドウ糖にとっては入り口でもあると同時に出口にもなる。放っておくとせっかく取り込んだブドウ糖が外に逃げてしまう。細胞膜にはG6Pが通れる回転ドアはない。いうことで,リン酸をくっつけるのは,ATPを一個使ってしまうけれど,取り込んだブドウ糖が回転ドアを通れなくなくするための大事な手続きなのだ。G6Pはそのままだと今度は解糖系につかまって解体されてエネルギーを抜かれてしまう。phosphomutase)という酵素が進めるけれど,リン酸基を付け替えるだけなので差し引きのエネルギー消費はないという。ここからグリコーゲンへの連結作業が始まる。●一粒で二度おいしいUTPグリコーゲンの合成にはUTPという高エネルギー物質が働く。それで直接一発で,ブドウ糖をグリコーゲンに連結するというわけではなくて,ちょっと込み入った仕掛けになっている。切り離されて,いったんウリジン1リン酸(UMP)のカタチになったものがG1Pのリン酸基に連結される。切り離されたピロリン酸がすぐに加水分解してエネルギーを提供することで,この反応を後押しするそうだ。結果的にブドウ糖にウリジン二リン酸(UDP)がくっついたカタチが出来上がり,これをUDPグルコース(UDP-glucose)と呼ぶ。UDPグルコースになると,ようやく連結だ。synthase)という酵素に捕まって,作ったばかりのUDPの部分がむしりとられて,裸になったブドウ糖がもともとあるグリコーゲンの端っこに一気に連結される。ちぎれたピロリン酸もエネルギーを抜かれるから,ウリジン三リン酸(UTP)はとことんエネルギーを吸い取られた感じにみえる。収支でみると,ブドウ糖一個を連結するのに,UTPがリン酸一個を失ってUDPができる形でしかない。●枝分かれで効率を上げるグリコーゲンは一本鎖でなくて,実際は8個から12個くらいのブドウ糖がつながったところで二つに枝分かれしていて,それが何度も何度もくりかえされている。枝分かれの仕組みは,単純にブドウ糖を連結するのとは違って,ここで説明すると長くなるので,別の機会にする。枝分かれをしていることで,一本の鎖だとちまちました作業でも,無数の枝の端っこで各々同時進行で数多くのブドウ糖をグリコーゲンに連結できるという利点がある。これは必要に応じてブドウ糖を切り出すときも同様だ。グリコーゲンの合成の仕方と,分解の仕方はまったく異なっているけれど,分解するときもひとつひとつブドウ糖を切り出さなくてはならない。そのときも枝がいくつもあれば一斉にそれぞれの枝の端っこから,大量のブドウ糖を切り出すことができる。●グリコーゲンの始まりはブドウ糖じゃないグリコーゲンは実は純粋なブドウ糖のかたまりとも言えないところがある。グリコーゲンを新しく作るとき,最初はブドウ糖にブドウ糖を連結するのだろうか。するとできるのは麦芽糖(マルトース,maltose)という二糖になる。それにブドウ糖をひとつ連結出来たら,マルトリオースという三糖ができるけれど,このような裸のオリゴ糖をグリコーゲンの種にはできない仕組みだ。グリコーゲンの始まりは糖ではなくて,グリコゲニン(glycogenin)というおかしな名前の特別のタンパク質なのだ。グリコゲニンはブドウ糖が連結する部分を2つ,お互いに反対向きになるように持っている酵素で,グリコーゲンのプライマー(primer)として働き,自分自身に最初のUDPグルコースと,続く3個から4個のUDPグルコースを連結する。グリコゲニンはグリコーゲンが成長しても,ずっと根本に付いたままになっているので,グリコーゲンはブドウ糖のただの重合体とはちょっと違うのだ。コメントをキャンセルメールアドレスが公開されることはありません。コメントデータの処理方法の詳細はこちらをご覧ください。Lab(きっけんラボ)へようこそ。◯このサイトは健康や医療情報を提供するものではありません。基礎的知識について科学的な視点での普及を目指したものです。ポイントを伝えるために大胆に要約しています。解釈や表現が含まれています。できるだけ間違いのないように気を付けていますが、まったくないとは言えません(^_^;)(結構あります)。現行の教科書レベルの内容の理解を主眼としていますので,最新の知見からすると合わないところもあると思います。不明な点はご指摘いただけると助かります。※過去の記事でも、必要に応じて頻繁に修正しています。このオンラインの内容が最新版です。アニメーションはこのまま画面から、PowerPointスライドにコピペできます。2019)と付けてください。略称(acronym)です。※掲載している動画はあくまでもイメージです。・情報の内容に関しては万全を期しておりますが、その内容の正確性および安全性を保証するものではありません。当該情報に基づいて被ったいかなる損害についても、情報提供者は一切の責任を負いかねます。(2)COMMENTSコメントありがとうございます。なにかお役に立てたでしょうか。2020.02.01コメントありがとうございます。2020.01.21毛細血管と細胞の間には結合組織が存在し、酸素分子が移動する事になると思います。2020.01.21大変うれしいお便りありがとうございます。「マンガで看護師国家試験にうかーる。愉快な語呂合わせとマンガが満載です。医師国家試験用の解説ですが,信頼度が高く,とても分りやすいです。(KIKKEN)Lab医療系専門学校レベルの生理学・解剖学の基礎をおもいっきりゆるいアニメーション/イラストレーションでまじめに紹介するサイト。2014)RSS本サイトに掲載の記事・画像の無断転載を禁じます。