Glikogen adalah sukrosa polisakarida (karbohidrat yang terdiri dari molekul gula terikat) yang disimpan terutama di hati dan yang kedua dalam sel otot. Sejumlah kecil glikogen juga ditemukan di otak, hati, dan ginjal.

Glikogen sebagian besar terdiri dari air. Ini disimpan sebagai butiran dalam sitosol, atau cairan, di dalam sel Anda bersama dengan vitamin dan mineral lainnya. Itu tetap di dalam sel Anda sampai tubuh memberi sinyal bahwa ia membutuhkan lebih banyak glukosa, dan kemudian mulai berubah menjadi bahan bakar untuk tubuh Anda dalam bentuk energi.

Glikogen adalah polisakarida yang terbentuk dari kelebihan glukosa dalam tubuh. Molekul glukosa tunggal mampu membentuk glikosidik untuk membuat makromolekul Karbohidrat merupakan sumber energi yang penting bagi tubuh manusia. Namun, ketika kita mengkonsumsi terlalu banyak bahan bakar ini, kita harus memiliki cara untuk menyimpan kelebihan. Artikel ini membahas glikogen, bentuk penyimpanan gula untuk produksi energi.

Pengertian Glikogen

Glukosa dan karbohidrat lainnya adalah sumber utama energi bagi tubuh manusia. Ketika kita mengkonsumsi gula dan karbohidrat, kita terus meningkatkan molekul energi yang tersedia yang dapat dimanfaatkan untuk respirasi seluler dan produksi adenosin trifosfat (ATP).

Tapi apa yang terjadi ketika kita memiliki lebih banyak gula daripada yang kita butuhkan pada waktu tertentu. Untuk mengakomodasi kelebihan gula dalam sistem, tubuh manusia sering menyimpan kelebihan gula dalam bentuk glikogen.

Lebih Jauh Tentang Glikogen

Glikogen adalah polisakarida yang terbentuk dari kelebihan glukosa dalam tubuh. Molekul glukosa tunggal mampu membentuk glikosidik untuk membuat makromolekul yang lebih besar. Saat kita mengkonsumsi gula, baik dalam bentuk molekul tunggal atau dalam bentuk pati, kita pecahkan hubungan ini untuk melepaskan glukosa dan monosakarida yang diperlukan untuk produksi ATP.

Setiap kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen di hati dan sel-sel otot untuk penggunaan masa depan ketika ada kebutuhan energi meningkat secara dramatis.

Ini konversi glukosa menjadi glikogen dikendalikan hormon. Secara khusus, insulin, yang dilepaskan dari pankreas, akan mengendalikan konversi glukosa menjadi glikogen untuk menurunkan gula darah. Proses sebaliknya juga dikendalikan hormon.

Setiap kali tubuh membutuhkan lebih banyak gula, glukagon, yang juga diproduksi di pankreas, akan mengendalikan konversi glikogen menjadi glukosa yang tersimpan sehingga dapat digunakan untuk kebutuhan ATP. Proses ini dikenal sebagai glukoneogenesis.

Struktur glikogen

Berat molekul glikogen dapat mencapai 108 g / mol, yang setara dengan 6 x 105 molekul glukosa. Glikogen terdiri dari banyak rantai α-D-glukosa bercabang. Glukosa (C6H12O6) adalah aldoheksosa yang dapat diwakili secara linear atau siklikal.

Glikogen memiliki struktur yang sangat bercabang dan kompak dengan rantai 12 hingga 14 residu glukosa dalam bentuk α-D-glukosa yang dihubungkan dengan ikatan glikosidik α- (1 → 4). Cabang rantai dibentuk oleh ikatan glikosidik α- (1 → 6).

Glikogen, seperti pati yang dicerna dalam makanan, menyediakan sebagian besar karbohidrat yang dibutuhkan tubuh. Di usus polisakarida ini dipecah oleh hidrolisis dan kemudian diserap ke dalam aliran darah terutama sebagai glukosa.

Tiga enzim: ß-amylase, α-amylase dan amylo-α- (1 → 6) -glucosidase bertanggung jawab atas degradasi usus baik glikogen dan pati.

Α-amilase secara acak menghidrolisis ikatan α- (1 → 4) rantai samping glikogen dan pati, dan karenanya disebut endoglikosidase. Ss-amilase adalah eksoglikosidase yang melepaskan dimer ß-maltosa, memutus ikatan glikosidik α- (1 → 4) dari ujung rantai luar tanpa mencapai cabang.

Karena titik percabangan β-amilase atau α-amilase tidak terdegradasi, produk akhir dari aksi mereka adalah struktur yang sangat bercabang dari sekitar 35 hingga 40 residu glukosa yang disebut dekstrin garis batas.

Batas dekstrin akhirnya dihidrolisis pada titik-titik percabangan yang memiliki ikatan α- (1 → 6) dengan cara amil-α- (1 → 6) -glucosidase, juga dikenal sebagai enzim “debranching”. Rantai yang dilepaskan oleh debranching ini kemudian didegradasi oleh β-amilase dan α-amilase.

Karena glikogen yang dicerna masuk sebagai glukosa, yang ditemukan dalam jaringan harus disintesis oleh tubuh dari glukosa.

Ciri-ciri Glikogen

Ciri-ciri GlikogenPada hewan, glikogen adalah salah satu bentuk utama cadangan energi (yang lainnya adalah trigliserida atau lemak tubuh). Mirip dengan pati, glikogen adalah karbohidrat kompleks yang menyimpan kelebihan glukosa.

Kadang-kadang disebut sebagai “pati hewan.” Itu karena konstituen amilopektin dari pati tanaman memiliki komposisi dan struktur yang mirip dengan konstituen glikogen polisakarida. Perbedaannya adalah percabangan luas dalam glikogen di setiap 8 hingga 12 unit glukosa.

Unit glukosa dihubungkan oleh ikatan glikosidik α (1 → 4), membentuk rantai. Cabang-cabang terkait dengan rantai glukosa oleh ikatan glikosidik α (1 → 6). Ikatan α-glikosidik membentuk polimer heliks terbuka (sebagai lawan dari ikatan β-glikosidik yang menghasilkan untaian yang hampir lurus membentuk fibril struktural seperti pada selulosa).

Di bawah mikroskop, glikogen memiliki tanda bintang atau penampilan bintang yang khas. Itu terjadi sebagai granula dalam sitosol sel. Diameternya berkisar antara 10 hingga 40 nm. Pada inti granula glikogen, ada glikogenin, yang merupakan enzim yang mengkatalisis konversi glukosa menjadi glikogen dan berfungsi sebagai primer.

Fungsi glikogen

Fungsi glikogenMeskipun asam lemak jauh lebih kaya energi daripada glikogen, glikogen tetap menjadi bentuk yang disukai dari senyawa penyimpanan energi pada hewan. Glukosa yang berlebihan disimpan dalam butiran glikogen terutama di sel-sel hati, otot, dan jaringan adiposa.

Glikogen adalah non-osmotik sedangkan glukosa adalah osmotik. Jadi, jika kelebihan glukosa tidak disimpan sebagai glikogen, dapat menyebabkan gangguan pada tekanan osmotik, dan akhirnya menyebabkan kerusakan sel atau kematian sel.

Glikogen adalah sumber glukosa yang dapat diakses. Dalam sel otot dan lemak, glikogen memberi mereka glukosa yang dapat dimetabolisme secara lokal. Karena sel-sel ini kekurangan enzim glukosa 6-fosfatase, glukosa digunakan secara internal dan tidak dibagi dengan sel-sel lain.

Sebaliknya, sel hati memiliki glukosa 6-fosfatase yang dapat melakukan defosforilasi glukosa yang terperangkap, dan dengan demikian, memungkinkan glukosa untuk dimobilisasi keluar dari sel hati. Ketika tidak ada cukup glukosa yang bersirkulasi dalam aliran darah, pankreas mengeluarkan glukagon yang merangsang sel-sel hati untuk menjalani glikogenolisis dan melepaskan glukosa bebas ke dalam aliran darah.

Karenanya, glikogen membantu menjaga kadar glukosa darah normal. Mirip dengan “bank”, tubuh dapat “menyimpan” glukosa ekstra dan kemudian “menarik” glukosa ketika ada permintaan energi. Glukosa adalah bahan bakar penting. Ini adalah sumber energi utama yang disukai oleh otak. Selain itu, glukosa, tidak seperti asam lemak, dapat memasok energi bahkan selama aktivitas anaerob (kekurangan oksigen).

Peran Glikogen dalam Hati

Kadar glikogen membentuk sebanyak 10% dari massa hati pada manusia tipikal. Ketika kadar insulin rendah, hormon katabolik (adrenalin dan kortisol juga merupakan hormon katabolik) yang disebut glukagon dilepaskan oleh pankreas. Ini menandakan kerusakan glikogen di hati.

Suatu proses yang disebut glikogenolisis memecah glikogen menjadi glukosa-1-fosfat. Enzim glukosa-1-fosfat yang baru terbentuk kemudian dapat dilepaskan ke dalam aliran darah sehingga ia dapat melakukan perjalanan ke mana saja yang diperlukan dalam tubuh untuk menyediakan energi.

Hati itu sendiri tidak menggunakan glukosa yang disimpannya, melainkan membantu memecah glikogen di dalam sel-selnya agar tersedia bagi seluruh tubuh untuk digunakan.

Peran Glikogen dalam Otot

Glikogen hanya membentuk sekitar satu persen dari massa otot Anda. Karena ada lebih banyak massa otot dari massa hati dalam tubuh, secara keseluruhan ada lebih banyak glikogen yang disimpan dalam sel-sel otot daripada sel-sel hati pada waktu tertentu.

Ketika tubuh Anda menyelesaikan aktivitas berat, seperti angkat berat, tubuh memberi sinyal kerusakan glikogen. Ini terjadi pada otot yang khusus digunakan, untuk menghasilkan energi.

Dalam serat otot, glikogen menurunkan dan mensintesis lebih jauh dari bentuk glukosa-1-fosfat menjadi enzim glukosa-6-fosfatase. Bentuk enzim ini kemudian dapat diserap oleh jaringan otot dan dapat digunakan sebagai energi untuk memasok otot.

Ketika otot Anda berkontraksi, ia mengirimkan sinyal ke otak bahwa lebih banyak glukosa diperlukan, dan prosesnya dimulai. Lain kali ketika Anda merasakan dorongan energi di otot yang membantu mempertahankan olahraga intensitas tinggi, Anda bisa berterima kasih kepada toko glikogen karena mengambil tindakan.

Aplikasi praktis

sumber glikogenBayangkan bahwa Anda makan kue sebagai makanan penutup. Ini adalah makanan yang tinggi karbohidrat, dan karena itu, Anda akan dapat menerima sejumlah besar glukosa. Itu bagus jika Anda hendak berolahraga setelah itu atau jika Anda menghadapi hari yang panjang yang banyak menuntut kegiatan fisik.

Tapi apa yang terjadi jika hal ini tidak terjadi? Karena kadar gula tidak akan aktif menuju respirasi sel, tubuh harus menemukan beberapa tempat untuk meletakkannya. Ini dilakukan oleh insulin untuk merangsang sel untuk menyimpan gula ini dalam bentuk glikogen untuk penggunaan masa depan.

Sekarang bayangkan bahwa Anda sedang dikejar oleh seekor harimau. Sekarang, jelas, Anda akan perlu untuk menghasilkan banyak energi agar bisa melarikan diri. Jika Anda tidak punya gula yang tersedia untuk penggunaan energi, maka pankreas akan melepaskan glukagon sehingga Anda dapat menghasilkan gula dari glikogen yang disimpan di hati dan otot.

Hal ini penting, karena otot-otot akan menjadi jaringan utama yang akan membutuhkan energi, dan hati akan memasok glukosa untuk sistem lain yang terlibat dalam situasi darurat, seperti sistem kardiovaskuler dan saraf.Pembentukan Glikogen

Sintesis glikogen

Sintesis glikogen disebut glikogenesis dan terjadi terutama di otot dan hati. Glukosa yang memasuki tubuh dengan makanan masuk ke aliran darah dan dari sana ke dalam sel, di mana ia segera terfosforilasi oleh aksi enzim yang disebut glukokinase.

Glukokinase memfosforilasi glukosa pada karbon 6. ATP menyediakan fosfor dan energi untuk reaksi ini. Akibatnya, glukosa 6-fosfat terbentuk dan ADP dilepaskan. Glukosa 6-fosfat kemudian dikonversi menjadi glukosa 1-fosfat oleh aksi fosfoglukomutase yang memindahkan fosfor dari posisi 6 ke posisi 1.

Glukosa 1-fosfat diaktifkan untuk sintesis glikogen, yang melibatkan partisipasi satu set dari tiga enzim lain: UDP-glukosa pirofosforilase, glikogen sintetase dan amil- (1,4 → 1,6) -glikosiltransferase.

Glukosa-1-fosfat, bersama dengan uridin trifosfat (UTP, nukleosida uridin trifosfat) dan dengan aksi UDP-Glukosa-pirofosforilase, membentuk kompleks uridin difosfat-glukosa (UDP Glc). Dalam proses itu ion pirofosfat terhidrolisis.

Enzim glikogen sintetase kemudian membentuk ikatan glikosidik antara C1 dari kompleks UDP Glc dan C4 dari residu glukosa terminal glikogen, dan UDP dilepaskan dari kompleks glukosa yang diaktifkan. Agar reaksi ini terjadi, harus ada molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya yang disebut “glikogen primordial.”

Glikogen primer disintesis pada protein primer, glikogenin, yaitu 37 kDa dan diglikosilasi pada residu tirosin oleh kompleks UDP Glc. Dari sana, residu α-D-Glukosa dihubungkan dengan tautan 1 → 4 dan rantai kecil terbentuk di mana glikogen sintetase bekerja.

Setelah rantai awal mengikat setidaknya 11 residu glukosa, enzim percabangan atau amyl- (1,4 → 1,6) -glycosyltransferase mentransfer sepotong rantai 6 atau 7 residu glukosa ke rantai yang berdekatan di posisi 1 → 6, dimana titik cabang didirikan. Molekul glikogen yang dibangun dengan demikian tumbuh dengan penambahan unit glukosa dengan ikatan glikosidik 1 → 4 dan lebih banyak konsekuensi.

Degradasi glikogen

Degradasi glikogen disebut glikogenolisis, dan tidak setara dengan jalur kebalikan dari sintesisnya. Kecepatan rute ini dibatasi oleh kecepatan reaksi yang dikatalisis oleh glikogen fosforilase.

Glikogen fosforilase bertanggung jawab atas pembelahan (phosphololysis) dari 1 → 4 ikatan dalam rantai glikogen, melepaskan glukosa 1-fosfat. Tindakan enzimatik dimulai pada ujung rantai terluar dan dihilangkan secara berurutan sampai 4 residu glukosa tetap berada di setiap sisi cabang.

Kemudian enzim lain, α- (1 → 4) → α- (1 → 4) glucan transferase, mengekspos titik cabang dengan mentransfer unit trisakarida dari satu cabang ke cabang lainnya. Hal ini memungkinkan amyl- (1 → 6) -glukosidase (enzim penebusan) untuk menghidrolisis link 1 → 6, meninggalkan cabang yang akan menjalani aksi fosforilase dihapus. Tindakan gabungan dari enzim-enzim ini menghasilkan glikogen yang benar-benar membelah.

Karena reaksi fosfomutase awal bersifat reversibel, glukosa 6-fosfat dapat dibentuk dari residu glukosa 1-fosfat yang dipecah dari glikogen. Di hati dan ginjal, tetapi tidak di otot, ada enzim, glukosa-6-fosfatase, yang mampu mendeposforilasi glukosa 6-fosfat dan mengubahnya menjadi glukosa bebas.

Glukosa yang didososforilasi dapat berdifusi ke dalam darah, dan ini adalah bagaimana glikogenolisis hati tercermin dalam peningkatan nilai glukosa darah (glikemia).

Regulasi glikogen

Sintesis

Proses ini dilakukan pada dua enzim dasar: glikogen sintetase dan glikogen fosforilase, sedemikian rupa sehingga ketika salah satu dari mereka aktif, yang lain dalam keadaan tidak aktif. Peraturan ini mencegah reaksi yang berlawanan dari sintesis dan degradasi terjadi secara bersamaan.

Bentuk aktif dan bentuk tidak aktif dari kedua enzim sangat berbeda, dan interkonversi bentuk fosforilase dan glikogen sintetase yang aktif dan tidak aktif tunduk pada kontrol hormon yang ketat.

Adrenalin adalah hormon yang dilepaskan dari medula adrenal, dan glukagon adalah hormon lain yang diproduksi di bagian endokrin pankreas. Pankreas endokrin menghasilkan insulin dan glukagon. Sel α dari pulau Langerhans adalah sel yang mensintesis glukagon.

Adrenalin dan glukagon adalah dua hormon yang dilepaskan ketika energi dibutuhkan sebagai respons terhadap penurunan kadar glukosa darah. Hormon-hormon ini merangsang aktivasi glikogen fosforilase dan menghambat glikogen sintetase, sehingga merangsang glikogenolisis dan menghambat glikogenesis.

Sementara epinefrin bekerja pada otot dan hati, glukagon hanya bekerja pada hati. Hormon-hormon ini mengikat reseptor membran spesifik dalam sel target, yang mengaktifkan adenilat siklase.

Aktivasi adenilat siklase memulai enzim kaskade yang, di satu sisi, mengaktifkan kinase protein tergantung-cAMP yang menonaktifkan glikogen sintetase dan mengaktifkan glikogen fosforilase (secara langsung dan tidak langsung, masing-masing).

Otot rangka memiliki mekanisme lain aktivasi glikogen fosforil melalui kalsium, yang dilepaskan sebagai konsekuensi dari depolarisasi membran otot pada awal kontraksi.

Degradasi

Enzim kaskade yang sebelumnya dijelaskan akhirnya meningkatkan kadar glukosa dan ketika mereka mencapai tingkat tertentu, glikogenesis diaktifkan dan glikogenolisis dihambat, juga menghambat pelepasan adrenalin dan glukagon selanjutnya.

Glikogenesis diaktifkan dengan mengaktifkan fosforilase fosfatase, enzim yang mengatur sintesis glikogen dengan berbagai mekanisme, yang melibatkan inaktivasi fosforilase kinase dan fosforilase α, yang merupakan penghambat glikogen sintetase.

Insulin mendorong masuknya glukosa ke dalam sel otot, meningkatkan kadar glukosa 6-fosfat, yang merangsang defosforilasi dan aktivasi glikogen sintetase. Dengan demikian sintesis dimulai dan degradasi glikogen terhambat.

Ringkasan Artikel

Produksi energi penting bagi hampir semua proses dalam tubuh, dan glukosa merupakan bahan bakar yang kita butuhkan untuk menghasilkan energi itu. Tapi dalam hal terlalu banyak bahan bakar yang hadir, kita menyimpannya dalam bentuk glikogen untuk penggunaan masa depan. Hal ini memungkinkan kita untuk efisien menggunakan makanan yang kita konsumsi untuk kebutuhan energi saat ini dan di masa depan.