Pengertian Glikogen, Strukturnya, dan Fungsi Glikogen

Posted on

Pengertian Glikogen, Struktur Glikogen, dan Fungsi GlikogenGlikogen adalah salah satu bentuk simpanan karbohidrat di dalam tubuh, Glikogen dibentuk dari hasil karbohidrat yang berlebih, dan berfungsi sebagai cadangan energi. Glikogen disimpan di hati dan otot, apabila dibutuhkan, maka cadangan energi ini akan diubah kembali menjadi glukosa melalui proses hidrolisis oleh sel.

Pengertian Glikogen

Glikogen adalah polisakarida bercabang besar yang merupakan bentuk penyimpanan utama glukosa pada hewan dan manusia. Glikogen adalah sebagai cadangan energi yang penting. Ketika energi dibutuhkan oleh tubuh, glikogen dipecah menjadi glukosa, yang kemudian memasuki jalur glikolitik atau pentosa fosfat dan dilepaskan ke dalam aliran darah. Glikogen juga merupakan bentuk penting penyimpanan glukosa pada jamur dan bakteri.

Struktur Glikogen

Glikogen adalah polimer glukosa bercabang. Residu glukosa dihubungkan secara linier dengan ikatan glikosidik α-1,4, dan kira-kira setiap sepuluh residu rantai residu glukosa bercabang melalui ikatan glikosidik α-1,6. Ikatan α-glikosidik menimbulkan struktur polimer heliks. Glikogen dihidrasi dengan tiga hingga empat bagian air dan membentuk butiran di sitoplasma yang berdiameter 10-40nm. Protein glikogenin, yang terlibat dalam sintesis glikogen, terletak pada inti setiap granula glikogen. Glikogen adalah analog pati, yang merupakan bentuk utama penyimpanan glukosa di sebagian besar tanaman.

Pengertian Glikogen, Strukturnya, dan Fungsi Glikogen
Gambar ini menunjukkan struktur glikogen. Lingkaran hijau mewakili hubungan α-1,6 pada titik cabang, dan lingkaran merah mewakili ujung rantai yang tidak berkurang.

Fungsi Glikogen

Pada hewan dan manusia, glikogen ditemukan terutama di sel otot dan hati. Glikogen disintesis dari glukosa ketika kadar glukosa darah tinggi, dan berfungsi sebagai sumber glukosa untuk jaringan di seluruh tubuh ketika kadar glukosa di darah menurun.

Sel hati

Glikogen merupakan 6-10% dari berat hati. Ketika makanan dicerna, kadar glukosa darah naik, dan insulin yang dilepaskan dari pankreas meningkatkan penyerapan glukosa ke dalam sel-sel hati. Insulin juga mengaktifkan enzim yang terlibat dalam sintesis glikogen, seperti glikogen sintase. Sementara kadar glukosa dan insulin cukup tinggi, rantai glikogen memanjang dengan penambahan molekul glukosa, suatu proses yang disebut glikoneogenesis. Ketika kadar glukosa dan insulin menurun, sintesis glikogen berhenti. Ketika kadar glukosa darah turun di bawah tingkat tertentu, glukagon yang dilepaskan dari pankreas memberi sinyal ke sel-sel hati untuk memecah glikogen. Glikogen dipecah melalui glikogenolisis menjadi glukosa-1-fosfat, yang diubah menjadi glukosa dan dilepaskan ke dalam aliran darah. Demikian, glikogen berfungsi sebagai penyangga utama kadar glukosa darah dengan menyimpan glukosa ketika kadar tinggi dan melepaskan glukosa ketika kadar rendah. 

Sel otot

Berbeda dengan sel-sel hati, glikogen hanya menyumbang 1-2% dari berat otot. Namun, mengingat massa otot yang lebih besar dalam tubuh, jumlah total glikogen yang disimpan dalam otot lebih besar daripada yang disimpan dalam hati. Otot juga berbeda dari hati karena glikogen dalam otot hanya menyediakan glukosa ke sel otot itu sendiri. Sel-sel otot tidak mengekspresikan enzim glukosa-6-fosfatase, yang diperlukan untuk melepaskan glukosa ke dalam aliran darah. Glukosa-1-fosfat yang dihasilkan dari pemecahan glikogen dalam serat otot diubah menjadi glukosa-6-fosfat dan memberikan energi pada otot.

Jaringan Lainnya

Selain hati dan otot, glikogen ditemukan dalam jumlah yang lebih kecil di jaringan lain, termasuk sel darah merah, sel darah putih, sel ginjal, dan beberapa sel glial. Selain itu, glikogen digunakan untuk menyimpan glukosa di dalam rahim untuk memenuhi kebutuhan energetik embrio.

Jamur dan Bakteri

Mikroorganisme memiliki mekanisme dalam menyimpan energi untuk mengatasi jika sumber daya lingkungan terbatas, dan glikogen merupakan bentuk penyimpanan energi utama. Keterbatasan nutrisi (kadar karbon, fosfor, nitrogen, atau sulfur) yang rendah dapat merangsang pembentukan glikogen dalam ragi, sementara bakteri mensintesis glikogen sebagai respons terhadap sumber energi karbon yang kurang dan keterbatasan nutrisi lain. Pertumbuhan bakteri dan sporulasi ragi juga telah dikaitkan dengan akumulasi glikogen.

Metabolisme Glikogen

Homeostasis glikogen adalah proses yang sangat teratur yang memungkinkan tubuh untuk menyimpan atau melepaskan glukosa tergantung pada kebutuhan energinya. Langkah-langkah dasar dalam metabolisme glukosa adalah glikogenesis, atau sintesis glikogen, dan glikogenolisis, atau pemecahan glikogen.

Glikogenesis

Sintesis glikogen membutuhkan energi, yang dipasok oleh uridine triphosphate (UTP). Hexokinases atau glukokinase pertama glukosa bebas fosforilasi untuk membentuk glukosa-6-fosfat, yang dikonversi menjadi glukosa-1-fosfat oleh phosphoglucomutase. UTP-glukosa-1-fosfat uridylyltransferase kemudian mengkatalisis aktivasi glukosa, di mana UTP dan glukosa-1-fosfat bereaksi membentuk UDP-glukosa. Di de novosintesis glikogen, protein glikogenin mengkatalisis lampiran UDP-glukosa untuk dirinya sendiri. Glikogenin adalah homodimer yang mengandung residu tirosin di setiap subunit yang berfungsi sebagai jangkar atau titik perlekatan untuk glukosa.Molekul glukosa tambahan selanjutnya ditambahkan ke ujung reduksi molekul glukosa sebelumnya untuk membentuk rantai sekitar delapan molekul glukosa. Glikogen sintase kemudian memperluas rantai dengan menambahkan glukosa melalui ikatan glikosidik α-1,4

Percabangan dikatalisis oleh amillo (1,4 hingga 1,6) -transglukosidase, juga disebut enzim percabangan glikogen. Enzim percabangan glikogen mentransfer fragmen enam sampai tujuh molekul glukosa dari ujung rantai ke C6 dari molekul glukosa yang terletak lebih jauh di dalam molekul glikogen, membentuk ikatan glikosidik α-1,6.

Glikogenolisis

Glukosa dihilangkan dari glikogen oleh glikogen fosforilase, yang secara fosforolitik menghilangkan satu molekul glukosa dari ujung yang tidak berkurang, menghasilkan glukosa-1-fosfat. Glukosa-1-fosfat yang dihasilkan oleh pemecahan glikogen dikonversi menjadi glukosa-6-fosfat, suatu proses yang membutuhkan enzim fosfoglukomutase. Phosphoglucomutase mentransfer gugus fosfat dari residu serin terfosforilasi dalam situs aktif ke C6 glukosa-1-fosfat, menghasilkan glukosa-1,6-bifosfat. Glukosa C1 fosfat kemudian dilekatkan ke serine situs aktif di dalam phosphoglucomutase, dan glukosa-6-fosfat dilepaskan.

Glikogen fosforilase tidak dapat membelah glukosa dari titik cabang; debranching membutuhkan amillo-1,6-glukosidase, 4-α-glukanotransferase, atau enzim debranching glikogen (GDE), yang memiliki aktivitas glukotransferase dan glukosidase. Sekitar empat residu dari titik cabang, glikogen fosforilase tidak dapat menghilangkan residu glukosa. GDE memecah tiga residu akhir cabang dan menempelkannya ke C4 dari molekul glukosa di ujung cabang yang berbeda, kemudian menghilangkan residu glukosa terkait-α-1,6 terkait dari titik cabang. GDE tidak menghilangkan glukosa yang terhubung dengan α-1,6 dari titik cabang secara fosforil, yang berarti bahwa glukosa bebas dilepaskan. Secara teori, glukosa bebas ini bisa dilepaskan dari otot ke dalam aliran darah tanpa aksi glukosa-6-fosfatase; Namun glukosa bebas ini cepat terfosforilasi oleh heksokinase,

Glukosa-6-fosfat yang dihasilkan dari pemecahan glikogen dapat dikonversi menjadi glukosa oleh aksi glukosa-6-fosfatase dan dilepaskan ke dalam aliran darah. Ini terjadi di hati, usus, dan ginjal, tetapi tidak di otot, di mana enzim ini tidak ada. Dalam otot, glukosa-6-fosfat memasuki jalur glikolitik dan memberikan energi ke sel. Glukosa-6-fosfat juga dapat memasuki jalur pentosa fosfat, menghasilkan produksi NADPH dan lima gula karbon.

Latihan Otot

Dalam melakukan latihan daya tahan, atlet dapat mengalami penipisan glikogen, di mana sebagian besar glikogen tersebut terkuras dari otot. Ini dapat menyebabkan kelelahan parah dan sulit bergerak. Penipisan glikogen dapat dikurangi dengan terus mengonsumsi karbohidrat dengan indeks glikemik yang tinggi (tingkat konversi yang tinggi menjadi glukosa darah) selama latihan, yang akan menggantikan sebagian glukosa yang digunakan selama berolahraga. Regimen latihan khusus juga dapat digunakan yang mengkondisikan otot untuk menggunakan asam lemak sebagai sumber energi pada tingkat yang lebih besar, sehingga memecah glikogen lebih sedikit. Atlet juga dapat mengkonsumsi sejumlah besar karbohidrat, untuk meningkatkan kapasitas penyimpanan glikogen.

Contoh Penyakit Berhubungan dengan Glikogen

Ada dua kategori utama penyakit penyimpanan glikogen: yang dihasilkan dari homeostasis glikogen yang rusak di hati dan dari homeostasis glikogen yang rusak di otot. Penyakit akibat penyimpanan glikogen hati yang rusak umumnya menyebabkan hepatomegali (pembesaran hati), hipoglikemia, dan sirosis (jaringan parut hati). Penyakit yang dihasilkan dari penyimpanan glikogen di otot yang rusak umumnya menyebabkan miopati dan gangguan metabolisme. Contoh penyakit penyimpanan glikogen termasuk Penyakit Pompe, Penyakit McArdle, dan Penyakit Andersen.

Penyakit Pompe

Penyakit Pompe disebabkan oleh mutasi pada gen GAA, yang mengkode asam lisosom α-glukosidase, juga disebut sebagai maltase asam, dan mempengaruhi otot rangka dan otot jantung. Maltase asam terlibat dalam pemecahan glikogen, dan mutasi yang menyebabkan penyakit menghasilkan penumpukan glikogen yang merusak dalam sel.

Penyakit pompe menyebabkan kelemahan otot dan kesulitan bernapas. Yang paling sering kena dampaknya yaitu organ hati, jantung, dan otot. Bila Anda atau anak Anda punya penyakit pompe, ketahuilah bahwa penyakit ini bisa menyerang dengan cara yang berbeda-beda pada setiap orang. Karena itu Anda butuh bantuan dokter untuk menanganinya

Penyakit McArdle

Penyakit McArdle disebabkan oleh mutasi pada gen PYGM (glycogen phosphorylase, muscle associated). Gejala sering diamati pada anak-anak, tetapi penyakit ini mungkin tidak didiagnosis sampai dewasa. Gejalanya meliputi nyeri otot dan kelelahan, dan penyakit ini bisa mengancam jiwa jika tidak ditangani dengan benar.

Penyakit Andersen

Penyakit Andersen disebabkan oleh mutasi pada gen GBE1, yang mengkode enzim percabangan glikogen, dan mempengaruhi otot dan hati. Gejala biasanya diamati pada usia beberapa bulan, dan termasuk pertumbuhan terhambat, pembesaran hati, dan sirosis. Komplikasi penyakit ini bisa mengancam jiwa.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *