Ayo belajar Glikogenesis dan Glikogenolisis

Ayo belajar Glikogenesis dan Glikogenolisis – Glikogen merupakan bentuk karbohidrat simpanan utama di dalam tubuh hewan  dan analog dengan pati pada tumbuhan. Di dalam tubuh hewan dan manusia glikogen disimpan di otot (tidak lebih dari 1%) dan terutama dalam hati (6%). Akan tetapi karena massanya yang jauh lebih besar, jumlah simpanan glikogen dalam otot dapat mencapai tiga sampai empat kali lebih besar dari yang disimpan dihati.  Struktur glikogen adalah polimer a-D-glukosa yang bercabang seperti amilopektin (pati).

Kompetensi khusus yang ingin dicapai, setelah mempelajari bab glikogenesis, peserta pembelajaran mampu menjelaskan tahap-tahap reaksi yang terjadi di dalam proses pembentukan glikogen dari prekursor karbohidrat dan pemecahannya.

Tahapan Reaksi Glikogenesis

Glikogenesis terutama terjadi di dalam otot dan hati, jalur/lintasan biosintesisnya melibatkan glukosa nukleotida yang khusus.

GLIKOGENESIS DAN GLIKOGENOLISIS

Tahap awal glikogenesis adalah fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6-fosfat, yaitu reaksi yang lazim terjadi sebagai  reaksi pertama pada  lintasan  glikolisis  dari glukosa. Di dalam otot tahap reaksi ini dikatalisis oleh heksokinase dan di dalam hati oleh glukokinase. Tahap reaksi berikutnya yang dikatalisis oleh fosfolukomutase glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat. Di dalam reaksi tersebut enzim sendiri mengalami fosforilasi, gugus fosfo-akan mengambil bagian dalam reaksi reversibel membentuk intermediate glukosa 1,6-bifosfat.

Enz-P+glukosa 6-fosfat   < — >  Enz + Glukosa 1,6 bifosfat   <  – > nz – P+ Glukosa 1-fosfat

Glukosa 1-fosfat, selanjutnya bereaksi dengan uridintrifosfat (UTP) membentuk nukleotida aktif. Uridin difosfat glukosa (UDPGLc). Reaksi ini dikatalsis oleh enzim UDPGlc pirofosforilase.

UTP + Glukosa 1-fosfat    – >   UDP Glc + Ppi

PPi yang terbentuk, dihidrolisis oleh enzim pirofosforilase inorganik sehingga akan menarik reaksi ke arah kanan.

Tahap reaksi selanjutnya adalah pemindahan glukosa yang diaktifkan UDPGLc ke ’glikogen primer” yang dikenal sebagai glikogenin melalui pembentukan ikatan glikosidik. Ikatan tersebut dibentuk oleh atom C1 glukosa pada UDPGle dengan C4 residu glukosa terminal pada glikogenin, dan membebaskan UDP, reaksi ini dikatalisis oleh enzim glikogen sintase. Enzim ini lebih lanjut melekatkan residu glukosa pada posisi 1 – > 4 untuk membentuk rantai glukosa pendek. Di dalam otot rangka glikogenin tetap melekat di bagian pusat molekul glikogen, sedang dihati terdapat jumlah glikogen yang melebihi molekul glikogenin.

UDPGLc + (G6)n  – >  UDP + (C6) n+1 (Glikogen )

Tahap reaksi terakhir pada glikogenesis adalah  pembentukan percabangan. Penambahan residu glukosa pada rantai glikogen primer terjadi pada ujung luar molekul yang nonreduktif sehingga setelah terbentuk rangkaian  (1-4)α yang berurutan ”cabang-cabang” pada ”pohon glikogen bertambah panjang. Setelah rantai tersebut diperpanjang hingga minimal 11 residu glukosa , enzim kedua yaitu branching enzyme (amilo-1,4   1,6 transglukosidase), memindahkan bagian dari rantai 1,4 (minimal 6 residu glukosa). Pemindahan rantai 1,4 ke rantai yang berdekatan, membentuk titik percabangan dengan rangkaian (1,6) α.

Cabang-cabang tersebut akan tumbuh dengan penambahan lebih lanjut unit 1,4 glikosil dan pembentukan cabang selanjutnya. Setelah jumlah residu terminal yang nonreduktif meningkat, jumlah total tapak reaktif di dalam molekul akan meningkat sehingga mempercepat glikogenesis.

Tahapan reaksi Glokogenolisis

Glikogenolisis adalah proses penguraian atau pemecahan glikogen menghasilkan glukosa 1-fosfat yang dikatalisis oleh enzim fosforilase. Glikogenolisis bukan merupakan proses kebalikan dari glikogenesis.

(C6)n (Glikogen)   +    Pi — >  Glukosa 1-fosfat  +  (C6)n-1 (Glikogen)

Kerja enzim ini adalah spesifik pada proses fosforolisis  rangkaian  1 – >  4 glikogen.  Residu glukosil terminal pada rantai paling luar molekul glikogen dilepas secara berurutan sampai yang tersisa pada tiap sisi cabang 1 – > 6 adalah kurang lebih 4 buah residu glukosa.

Unit trisakarida yang tersisa dalam satu cabang, oleh enzim (alfa-1,4 — > alfa-1,4 glukan tranferase) dipindahkan ke cabang lainnya, sehingga yang tertinggal pada setiap sisi dari cabang -1,6- tinggal kira-kira 4 molekul glukosa. Selanjutnya pemutusan atau hidrolisis ikatan -1,6- dikatalisis oleh kerja enzim pemutus cabang (amilo-1,6 glukosidase) atau debranching enzyme yang spesifik, demikian seterusnya. Jadi dengan adanya gabungan kerja enzim fosforilase dan enzim-enzim lainnya, pemecahan glikogen menjadi sempurna manghasilkan glukosa 1 fosfat.

GLIKOGENESIS DAN GLIKOGENOLISIS

Pada reaksi yang dikatalisis oleh enzim fosfoglukomutase, adalah reversibel sehingga glukosa 1-fosfat dapat diubah menjadi glukosa 6-fosfat. Di hati dan ginjal 9di otot tidak), dengan adanya enzim spesifik, glukosa 6-fosfatase, mampu membuang gugus fosfat dari glukosa 6-fosfat. Hal tersebut akan memudahkan terbentuknya glukosa bebas dan berdifusi dari sel ke dalam darah. Peristiwa tersebut merupakan tahap akhir dalam proses glikogenolisis hepatik yang dicerminkan dengan kenaikan kadar glukosa darah.

Pengontrolan Glikonesis dan Glikogenolisis

Glikonesis dan glikogenolisis, dikendalikan oleh enzim utama yaitu  glikogen sintesa dan fosforilase. Kerja kedua enzim tersebut diatur oleh serangkaian reaksi kompleks dan melibatkan mekanisme baik. Allosterik maupun modifikasi kovalen akibat fosforilasi dan defosforilasi protein enzim yang reversibel.

Banyak modifikasi kovalen disebabkan oleh kerja cAMP (AMP siklik; asam 3,5-siklik adenilat). cAMP merupakan senyawa antara intrasel atau second messenger dan terlibat dalam kerja banyak hormon. cAMP terbentuk dari hidrolisis ATP oleh enzim adenilat siklase yang terdapat pada permukaan membran sel. Kerja enzim ini diaktivasi oleh hormon epinfrin dan norepinefrin yang bekerja lewat resptor  b-andrenergik pada membran sel. Di dalam hati, enzim tersebut diaktivasi oleh glukogen yang bekerja melalui reseptor glukagon yang independen. Kadar normal cAMP yang rendah dipertahankan oleh fosfodiesterase yang bekerja dengan cara memecahkan cAMP.

Glikogen sintase dan fosforilase berada di bawah kendali  substrat (lewat kendali allosterik) dan kendali hormonal. Glikogen sintase akan berubah menjadi tidak aktif jika konsentrasi cAMP naik, pada saat yang bersamaan, fosforilase mengalami aktivasi menjadi aktiv (lewat fosforilasi kinase). Kedua efek tersebut diperantarai oleh enzim protein kinase yang bergantung – cAMP. Oleh karena itu, penghamabatan glikogenesis akan meningkatkan jumlah neto glikogenolisis. Sebaliknya, penghambatan glikogenolisis akan meningkatkan glikogenesis. Hal penting yang perlu diperhatikan di dalam pengaturan metabolisme glikogen (glikogenesis dan glikogenolisis) adalah bahwa reaksi defosforilasi enzim glikogensitase b,   fosforilase a dan fosforilase kinase dikatalisis oleh enzim dengan spesifitas luas yaitu protein fosfatase-1. Aktivitas enzim ini dihambat oleh protein kinase yang bergantung pada cAMP melalui inhibitor-1-fosfat. Oleh karenanya glikogenesis dapat dirangsang dan glikogenolisis dapat akhiri secara sinkron atau sebaliknya, karena kedua proses tersebut disinkronkan dengan aktivitas protein kinase yang bergabung pada cAMP. Jadi, jelaslah bahwa aktivitas enzim baik glikogen sitase maupun fosforilase adalah dikontrol dengan baik oleh cAMP.

Pengaturan Aktivitas Glikogen Sintase dan Fosforilase

Aktivitas enzim glikogen sintase dan fosfatase diatur melalui proses kebalikan. Aktivitas glikogen sintase diatur melalui proses defosforilase, sedang inaktivasinya diatur melalui fosforilasi.

GLIKOGENESIS DAN GLIKOGENOLISIS

Sebaliknya untuk enzim fosforilase akan terdapat dalam bentuk aktif fosforillase a jika enzim tersebut mengalami fosforilasi-fosforilase akan berubah menjadi tidak aktif jika didefosforilasasi.

GLIKOGENESIS DAN GLIKOGENOLISIS

RANGKUMAN

  1. Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat utama didalam hati dan otot mamalia.
  2. Glikogen hati fungsi utamanya adalah untuk mempertahankan kadar glukosa darah pada kondisi intake glukosa rendah, . glikogen otot digunakan sebagai sumber bahan bakar pada saat intake glukosa rendah.
  3. Glikogen disintesis dari glukosa dan prekursor lainnya melalui lintasan glikogenesis. Pemecahannya melalui lintasan terpisah yang dikenal dengan glikogenolisis. Glikogenolisis dalam hati menghasilkan glukosa dan dalam otot asam laktat yang masing-masing terjadi akibat ada tidaknya enzim glukosa 6-fosfatase.
  4. AMP siklik (cAMP) menginterograsikan pengaturan glikogenolisis dan glikogenesis secara timbal balik dengan mendorong aktivasi enzim fosforilase dan inhibisi glikogen sintetase.

Baca juga : Belajar biosintesis asam lemak

Artikel ini dirangkum dari berbagai sumber :

Koolman, Jan ; Klaus-Heinrich Röhm. 1994. Atlas Berwarna dan Teks Biokimia. Jakarta : Hipokrates

Lehninger, Albert L. 1994. Dasar-dasar Biokimia Jilid I. Jakarta : Erlangga

Murray, Robert K ; Daryl K.G. ; Peter A.M.; Victor W.R. 2000.Biokimia Harper edisi 25. Jakarta : Buku Kedokteran EGC

Smith., Hill RL, Lehman IR., Lefkowitz RIP., White A. 1993. Principle of Biochemistry : Mammalian Biochemistry, 7th ed. Mc Graw Hill Co. New York

Talwar, GP. 1980. Textbook of Biochemistry and Human Biology Prentice. New Delhi, India.

Berkomentarlah dengan bijak,,No Spam !