Glykogen ist ein Homopolysaccharid, das aus Glukoseeinheiten besteht. Es ähnelt chemisch dem Amylopektin und wird daher manchmal auch als tierische Stärke bezeichnet, ist aber im Vergleich zu diesem kompakter, stärker verzweigt und größer und erreicht ein Molekulargewicht von bis zu 108 Da, was etwa 600000 Glukosemolekülen entspricht.
Wie beim Amylopektin sind die Glukoseeinheiten in der Hauptkette und in den Seitenketten durch α-(1→4)-glykosidische Bindungen verbunden. Die Seitenketten sind mit der Hauptkette durch eine α-(1→6)-Glykosidbindung verbunden; im Gegensatz zu Amylopektin sind Verzweigungen häufiger, etwa alle 10 Glukoseeinheiten (statt alle 25-30 wie bei Amylopektin) und werden durch eine geringere Anzahl von Glukoseeinheiten gebildet.
Glykogen befindet sich im Zytosol der Zelle in Form von hydratisierten Körnchen mit einem Durchmesser von 1 bis 4 µm und bildet Komplexe mit regulatorischen Proteinen und Enzymen, die für seine Synthese und seinen Abbau verantwortlich sind.
Funktionen
Das 1857 vom französischen Physiologen Claude Bernard entdeckte Glykogen ist die Speicherform der Glukose und damit der Energie bei Tieren, wo es in der Leber, im Muskel (Skelett- und Herzmuskel) und in geringeren Mengen in fast allen anderen Geweben und Organen vorkommt.
Beim Menschen macht es weniger als 1 % der körpereigenen Kalorienreserven aus (die andere Form der Kalorienreserve, die viel häufiger vorkommt, sind die im Fettgewebe gespeicherten Triacylglycerine) und ist auch für die Aufrechterhaltung eines normalen Blutzuckerspiegels unerlässlich.
Es macht etwa 10 % des Lebergewichts und 1 % des Muskelgewichts aus; obwohl es in der Leber in höherer Konzentration vorhanden ist, sind die Gesamtspeicher im Muskel aufgrund seiner größeren Masse viel höher (bei einem nicht nüchternen 70 kg schweren erwachsenen Mann befinden sich etwa 100 g Glykogen in der Leber und 250 g im Muskel).
- Der Glykogenspeicher in der Leber ist eine Glukosereserve, die der Hepatozyt bei Bedarf freisetzt, um einen normalen Blutzuckerspiegel aufrechtzuerhalten: Wenn man die Verfügbarkeit von Glukose betrachtet (bei einem nicht nüchternen 70 kg schweren erwachsenen Mann), befinden sich etwa 10 g oder 40 kcal in den Körperflüssigkeiten, während das Glykogen in der Leber, auch nach einer Fastennacht, etwa 600 kcal liefern kann.
- Im Skelett- und Herzmuskel verbleibt die Glukose aus den Glykogenspeichern in der Zelle und wird als Energiequelle für die Muskelarbeit genutzt.
- Das Gehirn enthält eine geringe Menge Glykogen, hauptsächlich in den Astrozyten. Es sammelt sich während des Schlafs an und wird beim Aufwachen mobilisiert, was auf seine funktionelle Rolle im bewussten Gehirn hindeutet. Diese Glykogenreserven bieten auch einen mäßigen Schutz gegen Hypoglykämie.
- Es spielt eine besondere Rolle in den fötalen Lungenzellen vom Typ II. Etwa in der 26. Schwangerschaftswoche beginnen diese Zellen, Glykogen zu akkumulieren und dann Lungensurfactant zu synthetisieren, wobei sie es als Hauptsubstrat für die Synthese von Surfactant-Lipiden verwenden, deren Hauptbestandteil Dipalmitoylphosphatidylcholin ist.
Glykogen und Lebensmittel
Es fehlt in fast allen Lebensmitteln, weil es nach der Tötung eines Tieres schnell zu Glukose und dann zu Milchsäure abgebaut wird; es ist zu beachten, dass die Säure, die durch die Milchsäureproduktion entsteht, die Textur und die Haltbarkeit des Fleisches allmählich verbessert. Die einzigen Nahrungsquellen sind Austern und andere Schalentiere, die praktisch lebend gegessen werden: sie enthalten etwa 5 % Glykogen.
Beim Menschen ist die Anhäufung von Glykogen mit einer Gewichtszunahme aufgrund von Wassereinlagerungen verbunden: für jedes Gramm gespeicherten Glykogens werden 3 Gramm Wasser eingelagert.
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