Glykogen (allmänt känt som djurstärkelse, även om detta namn är missvisande) är en polysackarid som är den huvudsakliga lagringsformen för glukos i djurceller.

Glykogen finns i form av granuler i cytosolen i många celltyper och spelar en viktig roll i glukosomsättningen. Glykogen utgör en energireserv som snabbt kan mobiliseras för att tillgodose ett plötsligt behov av glukos, men är mindre kompakt än energireserver i form av triglycerider. Endast det glykogen som lagras i levern kan omvandlas till fritt glukos och göras tillgängligt för andra organ.

Struktur

Glykogen är en mycket förgrenad polymer byggd upp av glukosenheter. Bindningarna mellan glukosmonomererna är huvudsakligen α-1,4-glykosidbindningar längs kedjorna och α-1,6-förgreningar ungefär var 8–12:e monosackarid. Den höga graden av förgrening ger många fria ändar som gör nedbrytningen snabb vid behov av energi.

Syntes och nedbrytning

  • Syntes: Glukos omvandlas först till glukos-1-fosfat, aktiveras till UDP-glukos och byggs sedan på ett primärt protein (glykogenin). Enzymet glykogensyntas förlänger α-1,4-kedjor, medan förgreningsenzymet (amylo-(1,4→1,6)-transglycosylas) introducerar α-1,6-förgreningar.
  • Nedbrytning: När glukos behövs klyvs α-1,4-bindningar av glykogenfosforylas, vilket frigör glukos-1-fosfat. Förgreningarna hanteras av ett debranching-komplex som både flyttar korta kedjebitar och hydrolyserar α-1,6-bindningar till fria glukosrester. I levern kan glukos-6-fosfat omvandlas till fritt glukos av glukos-6-fosfatas och frisättas till blodet.

Funktion och vävnadslokalisation

  • Lever: Glykogenlagret i levern fungerar som en glukosreserv för att upprätthålla blodsockernivån mellan måltider och under fasta.
  • Skelettmuskulatur: Muskelglykogen används huvudsakligen lokalt som bränsle vid arbete och anaerob glykolys; muskler saknar glukos-6-fosfatas och kan därför inte bidra med fritt glukos till blodet.
  • Andra vävnader: Mindre mängder glykogen finns i hjärnan, hjärtmuskel och vissa celltyper där det fungerar som snabbt tillgänglig energikälla.

Reglering

Glykogenmetabolismen är noggrant reglerad av hormoner och allosteriska effekter:

  • Hormoner: Insulin stimulerar glykogensyntes (aktivator av glykogensyntas) efter måltid. Glukagon (i levern) och adrenalin (i lever och muskel) stimulerar glykogennedbrytning via cAMP/PKA-signalering och fosforylering av enzymer.
  • Allosterisk reglering: Glukos-6-fosfat aktiverar glykogensyntas, medan AMP kan aktivera glykogenfosforylas i muskeln. Kalcium som frisätts vid muskelkontraktion aktiverar också fosforylaskinas och därigenom glykogennedbrytning.

Glykogengranuler och storlek

Glykogen förekommer som cytoplasmatiska granuler som innehåller både enzymen för syntes/nedbrytning och själva polymererna. Granulernas struktur kan beskrivas som små (< 10–40 nm) β-partiklar som kan aggregera till större α-partiklar. Ett enda glykogenmolekyl kan bestå av tusentals glukosenheter beroende på vävnad och metaboliskt tillstånd.

Klinisk betydelse

Störningar i glykogenmetabolismen ger upphov till olika glykogenlagringssjukdomar (glycogen storage diseases, GSD). Några exempel:

  • Von Gierkes sjukdom (typ I) – brist på glukos-6-fosfatas, leder till svår hypoglykemi och leverförstoring.
  • McArdles sjukdom (typ V) – brist på muskelglykogenfosforylas, orsakar snabb muskelsvaghet och trötthet vid ansträngning.
  • Pompe sjukdom (typ II) – brist på lysosomal α-glukosidas, leder till ackumulering av glykogen i lysosomer och muskelsvaghet.

Vid diabetes kan glykogenlagring i lever och muskulatur påverkas och bidra till störningar i glukosbalansen.

Jämförelse med stärkelse

Både glykogen och växternas stärkelse (amylopektin/amylo) är polysackarider av glukos. Skillnaderna är att glykogen är mer förgrenat och därmed lättare att snabbt bryta ner — en egenskap som passar djurens behov av snabb glukosmobilisering.

Sammanfattning

Glykogen är djurens snabba glukosreserv, en starkt förgrenad glukospolymer lagrad som cytoplasmatiska granuler. Syntes och nedbrytning styrs av specifika enzymer och regleras av hormonella och allosteriska mekanismer. Skillnader i enzymutrustning gör att levern kan leverera fritt glukos till kroppen medan musklerna använder sitt glykogen lokalt vid arbete.