Post on 30-Nov-2015
description
GLIKOGENESIS
1.PENGERTIAN
Glikogenesis adalah proses anabolic pembentukan glikogen untuk simpanan glukosa
saat kadar gula darah menjadi tinggi seperti setelah makan,glikogenesis terjadi terutama
dalam sel-sel hati dan sel-sel otak rangka, tetapi tidak terjadi dalam sel-sel otak yang sangat
bergantung pada pada persendian konstan gula darah untuk energy. (Ethel Sloane, 2003)
Glikogenesis adalah sintesis protein dari glukosa, seperti yang di temukan pada otot,
tempat glukosa di simpan sebagai glikogen.
Glikogenesis adalah proses pembentukan glikogen dari glukosa kemudian disimpan
dalam hati dan otot. Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam
tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati
(sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih
besar daripada hati, maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai
empat kali lebih banyak.
http://niayulianty.blogspot.com/2012/04/metabolisme-karbohidrat-protein-dan.html
Glikogenesis adalah lintasan metabolisme yang mengkonversi glukosa berlebih di
dalam darah menjadi glikogen dan disimpan di dalam hati dan jaringan otot. Lintasan ini
diaktivasi di dalam hati dan otot, oleh hormon insulin sebagai respon terhadap rasio gula
darah yang meningkat, misalnya karena kandungan karbohidrat setelah makan; atau
teraktivasi pada akhir siklus Cori.
Glikogen dalam hati juga dibentuk dari asam laktat, membutuhkan UDPG yg dibentuk dari
reaksi uridinitrifosfat dengan glukosa-1-P. Siklus pengubahan glukosa, asam laktat dan
glikogen disebut dengan siklus cori.
Siklus Cori yang disebut berdasarkan penemunya, Carl Cori dan Gerty Cori, adalah lintasan
metabolisme antara jaringan otot dan hati yang membentuk siklus. Asam laktat yang
disintesis oleh otot pada lintasan glikolisis akan diserap oleh hati dan dikonversi menjadi
glukosa. Sekresi glukosa oleh hati, kemudian diserap oleh otot dan dikonversi kembali
menjadi asam laktat.
http://id.wikipedia.org/wiki/Glikogenesis .
2.STRUKTUR GLIKOGEN
Glikogen bentuk penyimpanan glukosa adalah polisakarida glukosa bercabang yang
terdiri dari rantai-rantai unit glukosil yang disatukan oleh ikatan α-1,4 dengan cabang α-1,6 di
setiap 8-10 residu.
Dalam molekul dengan struktur bercabang –cabang lebat ini, hanya satu residu
glukosil yang memiliki sebuah karbon anomerik yang tidak terkait ke residu glukosa lainnya.
Karbon anomerik di awal rantai melekat ke protein glikogenin. Ujung lain pada rantai itu
disebut ujung nonpereduksi. Struktur yang bercabang-cabang ini memungkinkan penguraian
dan sintesis glikogen secara cepat karena enzim dapat bekerja pada beberapa rantai sekaligus
dari ujung-ujung nonpereduksi.
Glikogen terdapat dalam jaringan sebagai polimer berberat molekul sangat besar (107-
108) yang bersatu dalam partikel glikogen. Enzim yang berperan dalam sintesis dan
penguraian glikogen dan sebagai enzim pengatur, terikat ke permukaan partikel glikogen.
Gambar Ikatan α 1,4 dan α 1,6 glikosida
3. FUNGSI GLIKOGEN PADA OTOT RANGKA DAN HATI
Glikogen terurai terutama menjadi glukosa 1-fosfat yang kemudian diubah menjadi
glukosa 6-fosfat. Di otot rangka dan jenis sel lain, glukosa 6-fosfat masuk ke dalam jalur
glikolitik. Glikogen adalah sumber bahan bakar yang sangat penting untuk otot rangka saat
kebutuhan akan ATP meningkat dan saat glukosa 6-fosfat digunakan secara cepat dalam
glikolisis anaerobik.
Di hati berlainan dengan di otot rangka dan jaringan lainnya. Glikogen hati
merupakan sumber glukosa yang pertama dan segera untuk mempertahankan kadar glukosa
darah. Di hati, glukosa 6-fosfat yang dihasilkan dari penguraian glikogen dihidolisis menjadi
glukosa oleh glukosa 6-fosfatase, suatu enzim yang hanya terdapat di hati dan ginjal. Dengan
demikian, penguraian glikogen merupakan sumber glukosa darah yang dimobilisasi dengan
cepat pada waktu glukosa dalam makanan berkurang atau pada waktu olahraga dimana terjadi
peningkatan penggunaan glukosa oleh otot.
Glikogen otot adalah sumber heksosa untuk proses glikolisis di dalam otot itu sendiri.
Sedangkan glikogen hati adalah simpanan sumber heksosa untuk dikirim keluar guna
mempertahankan kadar glukosa darah, khususnya di antara waktu makan. Setelah 12-18 jam
puasa, hampir semua simpanan glikogen hati terkuras. Tetapi glikogen otot hanya terkuras
setelah seseorang melakukan olahraga yang berat dan lama.
Marks Dawn D.2000. Biokimia Kedokteran Dasar : Sebuah Pendekatan Klinis.Jakarta:EGC
4.TUJUAN GLIKOGENESIS
Proses glikogenesis terjadi jika kita membutuhkan energi, misalnya untuk berpikir,
mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika jumlah glukosa melampaui kebutuhan,
maka dirangkai menjadi glikogen untuk menambah simpanan glikogen dalam tubuh sebagai
cadangan makanan jangka pendek melalui proses glikogenesis.
Jika kadar glukosa darah meningkat (hiperglikemia) glukosa akan di ubah dan di
simpan sebagai sebagai glikogen atau lemak, glikogenesis (produksi glikogen) terjadi
terutama dalam sel otot dan hati. Glikogenesis akan menurunkan kadar glukosa darah dan
proses ini di stimulasi oleh insulin yang disekresi dari pangkreas.
http://blogmisssimple.blogspot.com/2012/04/v-behaviorurldefaultvmlo.html
5.PROSES PEMECAHAN GLIKOGEN (GLIKOGENESIS) DAN PROSES
PERCABANGAN
Tahap-tahap reaksi glikogenesis :
Keterangan tahap-tahap reaksi Glikogenesis (Biosintesis Glikogen):
Glukosa mengalami fosforilasi (bereaksi dengan gugus fosfat) reaksi ini
dikatalisis oleh enzim Heksokinase (jika berlangsung di dalam otot), dan
dikatalisis oleh Glukokinase jika proses ini berlangsung di dalam Hepar.
Glukosa 6-Fosfat akan diubah menjadi glukosa 1-fosfat, reaksi ini dikatalisis oleh
enzim Fosfoglukomutase
Glukosa 1-fosfat yang terbentuk tersebut selanjutnya akan bereaksi dengan uridin
trifosfat untuk membentuk nukleotida aktif yaitu Uridin difosfat glukosa (UDPG)
Reaksi ini ndikatalisis oleh enzim UDPG pirofosforilase.
Glikogen sintase akan mengkatalisis reaksi pembentukan rantai baru pada gugus
molekul glikogen primer dengan cara memutuskan 1 bmolekul glukosa yang dibawa
oleh molekul transpoter yaitu UDPG.
Demikianlah proses sintesis molekul glikogen di dalam sel hati, sehingga molekul ini
akan secara terus menerus bertambah sebagai sumber energi cadangan bagi mahluk
hidup.
Rangkaian proses terjadinya glikogenesis digambarkan sebagai berikut:
1. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi juga
pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase sedangkan di hati oleh
glukokinase.
ATP + D-glukosa → D-glukosa 6- fosfat + ADP
2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan katalisator
enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi dan gugus fosfo akan
mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat
( glukosa 1,6-bisfosfat bertindak sebagai koenzim).
Glukosa 6-fosfat → Glukosa 1- fosfat
Enz-P + Glukosa 1-fosfat→ Enz + Glukosa 1,6-bifosfat →Enz-P + Glukosa 6-fosfat
3. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk
uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim UDPGlc pirofosforilase.
UTP + Glukosa 1-fosfat → UDPGlc + PPi
Gambar Uridin difosfat glukosa (UDPGlc)
4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik
reaksi kearah kanan persamaan reaksi
5. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidik dengan
atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat.
Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen yang sudah ada
sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai reaksi ini. Glikogen primer
selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin.
UDPGlc + (C6)n → UDP + (C6)n+1
Glikogen Glikogen
Residu glukosa yang lebih lanjut melekat pada posisi 14 untuk membentuk rantai
pendek yang diaktifkan oleh glikogen sintase. Pada otot rangka glikogenin tetap melekat pada
pusat molekul glikogen, sedangkan di hati terdapat jumlah molekul glikogen yang melebihi
jumlah molekul glikogenin.
6. Setelah rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahan glukosa tersebut
hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang memindahkan
bagian dari rantai 1→4 (panjang minimal 6 residu glukosa) pada rantai yang berdekatan
untuk membentuk rangkaian 1→6 sehingga membuat titik cabang pada molekul tersebut.
Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan penambahan lebih lanjut 1→glukosil dan
pembentukan cabang selanjutnya. Setelah jumlah residu terminal yang non reduktif
bertambah, jumlah total tapak reaktif dalam molekul akan meningkat sehingga akan
mempercepat glikogenesis maupun glikogenolisis.
Enzim sintesis glikogen, akan membentuk ikatan α-1,4 Glikosidik ( rantai lurus ) dari
glikogen. Enzim Pencabang ( Branching Enzyme ), membentuk ikatan α-1,6 Glikosidik
( rantai cabang ) dari glikogen molekul glikogen seperti pohon + cabang + rantingnya
Tahap-tahap perangkaian glukosa demi glukosa digambarkan pada bagan berikut.
Gambar Biosintesis glikogen (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)
Tampak bahwa setiap penambahan 1 glukosa pada glikogen dikatalisir oleh enzim
glikogen sintase. Sekelompok glukosa dalam rangkaian linier dapat putus dari glikogen
induknya dan berpindah tempat untuk membentuk cabang. Enzim yang berperan dalam tahap
ini adalah enzim pembentuk cabang (branching enzyme)
Glukosa 6-fosfat dan glukosa 1-fosfat merupakan senyawa antara dalam
proses glikogenesis atau pembentukan glikogen dari glukosa.
Proses kebalikannya, penguraian glikogen menjadi glukosa yang
disebut glikogenolisis juga melibatkan terjadinya kedua senyawa antara tersebut tetapi
dengan jalur yang berbeda seperti digambarkan pada Gambar dibawah.
Senyawa antara UDP-glukosa (Glukosa Uridin Difosfat) terjadi pada jalur
pembentukan tetapi tidak pada jalur penguraian glikogen. Demikian pula enzim yang
berperan dalam kedua jalur tersebut juga berbeda.
Gugus fosfat dan energi yang diperlukan dalam reaksi pembentukan glukosa 6-fosfat
dsari glukosa diberikan oleh ATP yang berperan sebagai senyawa kimia berenergi tinggi.
Sedang enzim yang mengkatalisnya adalah glukokinase. Selanjutnya, dengan
fosfoglukomutase, glukosa 6-fosfat mengalami reaksi isomerasi menjadi glukosa 1-fosfat.
Gambar: Pembentukan Uridin Di Phosphat Glucosa
Glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin tri fosfat (UTP) dikatalis oleh glukosa 1-
fosfat uridil transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa)dan pirofosfat
(PPi).
Mekanisme reaksi glikogenesis juga merupakan jalur metabolisme umum untuk
biosintesis disakarida dan polisakarida.
Dalam berbagai tumbuhan seperti tanaman tebu, disakarida sukrosa dihasilkan dari
glukosa dan fruktosa melalui mekanisme biosintesis tersebut.
Dalam hal ini UDP-glukosa abereaksi dengan fruktosa 6-fosfat, dikatalis oleh sukrosa
fosfat sintase, membentuk sukrosa 6-fosfat yang kemudian dengan enzim sukrosa fosfatase
dihidrolisis menjadi sukros.
.
Lintasan glikogenesis dan glikogenolisis
6.PENGENDALIAN DAN REGULASI
Molekul glukosa dirakit dalam rantai dengan sintase glikogen, yang harus bertindak
pada primer glikogen yang sudah ada sebelumnya atau glycogenin (protein kecil yang
membentuk primer).Mekanisme untuk bergabung dengan unit glukosa adalah bahwa
glikogen sintase mengikat UDPG, menyebabkan ia terurai menjadi ion oksonium, juga
terbentuk dalam glikogenolisis. Ini ion oksonium mudah dapat ditambahkan ke grup 4-
hidroksil residu glucosyl di ujung 4 dari rantai glikogen. Cabang yang dibuat oleh enzim
percabangan (juga dikenal sebagai amylo-α (1:4) -> α (1:6) transglikosilase), yang
mentransfer akhir rantai ke bagian sebelumnya melalui α-1: 6 glucosidic bond, membentuk
cabang, yang selanjutnya tumbuh dengan penambahan lebih α-1: 4 glucosidic unit.
Glycogenesis menanggapi kontrol hormonal. Salah satu bentuk utama dari kontrol
adalah fosforilasi bervariasi sintase glikogen dan glikogen fosforilase.Hal ini diatur oleh
enzim di bawah kendali aktivitas hormonal, yang pada gilirannya diatur oleh banyak
faktor. Dengan demikian, ada banyak efektor yang mungkin berbeda bila dibandingkan
dengan sistem alosterik dari regulation glycogenesis
Epinefrin (adrenalin)
Glikogen fosforilase diaktifkan oleh fosforilasi, sedangkan glikogen sintase
dihambat. Fosforilasa Glikogen diubah dari bentuk b kurang aktif untuk bentuk aktif dengan
kinase fosforilasa enzim. Enzim ini yang terakhir ini sendiri diaktifkan oleh protein kinase A
dan dinonaktifkan oleh phosphoprotein fosfatase-1. Sebuah protein kinase sendiri diaktifkan
oleh hormon adrenalin. Epinefrin mengikat ke protein reseptor yang mengaktifkan adenilat
siklase. Enzim yang terakhir menyebabkan pembentukan AMP siklik dari ATP, dua molekul
mengikat AMP siklik ke subunit regulasi dari protein kinase A, yang mengaktifkan itu
memungkinkan subunit katalitik protein kinase A untuk memisahkan dari perakitan dan
untuk memfosforilasi protein lain. Kembali ke fosforilasa glikogen, bentuk yang kurang aktif
(b) sendiri bisa diaktifkan tanpa perubahan konformasi. 5'AMP bertindak sebagai aktivator
alosterik, sedangkan ATP adalah inhibitor, sebagaimana telah terlihat dengan
fosfofruktokinase kontrol, membantu untuk mengubah tingkat fluks dalam menanggapi
permintaan energi. Epinefrin tidak hanya mengaktifkan glikogen fosforilase tetapi juga
menghambat sintase glikogen. Ini memperkuat efek mengaktifkan glikogen
fosforilase. Penghambatan ini dicapai dengan mekanisme yang sama, sebagai protein kinase
A bertindak untuk memfosforilasi enzim, yang menurunkan aktivitas. Ini dikenal sebagai co-
ordinat kontrol timbal balik. Mengacu pada glikolisis untuk informasi lebih lanjut dari
peraturan glycogenesis.
Insulin
Insulin memiliki efek antagonis terhadap adrenalin. Ketika insulin mengikat pada
reseptor protein-coupled G, subunit alpha dari PDB pada perubahan protein G untuk GTP dan
berdisosiasi dari beta dan gamma hambat subunit. Subunit alpha mengikat pada adenilat
adenylyl untuk menghambat aktivitasnya. Akibatnya, cAMP kurang protein kinase kurang A
akan diproduksi. Dengan demikian, glikogen sintase, salah satu target protein kinase A, akan
berada di non-terfosforilasi bentuk, yang merupakan bentuk aktif dari glikogen
sintase. Sintase glikogen aktif dapat menurunkan tingkat glukosa darah setelah makan
Kalsium ion
Kalsium ion atau siklik AMP (cAMP) bertindak sebagai utusan sekunder. Ini adalah
contoh dari kontrol negatif. Ion kalsium mengaktifkan kinase fosforilasa. Ini akan
mengaktifkan fosforilase glikogen dan menghambat sintase glikogen.
http://cellularrespiration.net/glycogenesis/
7.ENZIM-ENZIM YANG BERPERAN
Enzim-enzim metabiolisme glikogen.
Enzim Peranan dalam metabolisme glikogen
Fosforilase b Bentuk “inaktif” dari fosforilase a
Fosforilase a Fosforolisis glikogen terhadap Glu- 1 -P
Fosforilase kinase Perubahan fosforilase b ke a
Protein kinaseAktivasi fosforilase kinase atau inaktivase
glikogen sintase I
Protein fosfatase 1Hidrolisis golongan fosfat dari glikogen sintase I,
fosforilase a, dan fosforilase kinase
Inhibitor fosfatase protein I Menghambat protein fosfatase I
Glikogen sintase I Penambahan golongan glikolisil ke glikogen
Glikogen sintase DBentuk “inaktif” dari glikogen sintase I,
tergantung pada Glu-6-P
Enzim pembentuk cabang Menghambat cabang ke dalam rantai glikogen
Enzim pemutus cabangMenghilangkakn cabang yang menghambat kerja
fosforilase a
Oligo- 1,4 → 1,4 glukantransferaseMemindahkaln unit kecil oligosakarida dari
dekstrin terbatas yang terfosforilasi
α-1,6-Glukosidase Menghilangkan residu 1,6-α-D-glukosil
9.KELAINAN YANG DISEBABKAN OLEH GLIKOGENESIS
Penyakit Simpanan Glikogen (Glycogen Storage Diseases) merupakan Penyakit Bawaan.
Istilah “penyakit simpanan glikogen (glycogen storage diseases)” merupakan istilah generik
yang dimaksudkan untuk menjelaskan suatu kelompok kelainan bawaan yang ditandai oleh
penumpukan glikogen dengan jumlah atau jenis yang abnormal di dalam jaringan tubuh .
Beberapa kelainan yang dijelaskan berhasil ditolong dengan transplantasi hepar:
Tipe I Penyakit von Gierke
Defisiensi glukosa-6-fosfatase.Sel-sel hati dan sel-sel tubulus ginjal berisikan glikogen,
Hipoglikemia, laktiasidemia, ketosis, hiperlipemia.
Tipe II Penyakit Pompe
Defisiensi lisosomal 1Q4- dan 1® 6 glukosidase (asam maltase). Fatal, akumulasi glikogen
dalam lisosom pada gagal jantung.
Tipe III Limit dextrinosis, penyakit forbes atau cori
Tidak adanya enzim pemutus. Akumulasi polisakarida bercabang yang khas
Tipe IV Amilopektinosis, penyakit andersen
Tidak adanya enzim percabangan. Akumulasi polisakarida yang memiliki beberapa titik
pencabangan, kematian disebabkan gagal jantung atau hati pada tahun pertama kehidupan
Tipe V Defisiensi miofosforilase, sindrom McArdle
Tidak adanya fosforilase otot.Hilangnya toleransi terhadap latihan fisik, otot memiliki
kandungan glikogen yang abnormal (2.5-4%). Sedikit atau tidak ada laktat dalam darah
setelah latihan fisik.
Tipe VI Penyakit herd
Defisiensi fosforilase hati. Kandungan tinggi glikogen dalam hati, kecenderungan menuju
hipogelikemia
Tipe VII Penyakit tarui
Defisiensi fosfofruktokinase dalam otot dan erittrosit. Seperti tipe V tetapi juga mungkin
anemia hemolitik
Tipe VIII
Defisiensi forforilase kinase hati, seperti tipe VI
Beberapa kelainan yang disebabkan oleh glikogenesis diantaranya yaitu:
Nama Jenis Jaringan yang terkena Enzim yang kurang
Penyakit Von
GierkeI Hati dan ginjal Glukosa 6-fosfat
Penyakit pompe II Hati, jantung otot1,4-α-D-
Glukosidase(lisosom)
Dekstrinosis
terbatasIII Hati dan otot
D-1,6-Glukosidase atau oligo
1,4 1,4-glukantransferase
Amilopektinosis IV Hati Enzim pembentuk cabang
Penyakit McArdle V Otot Fosforilase
Penyakit Hers
VI
VII
VIII
Ixϯ
Hati
Otot
Hati
Hati
Fosforilase
Fosfofruktokinase
Kinasefosforilase
Glikogensintase
*Penyakit yang disebutkan dalam enzim ini adalah penyakit yang telah diketahui kekurangan
enzimnya.
Ϯ Kekurangan glikogen
http://mirfat-rm.blogspot.com/2012/06/glikogenesis.html
REFERENSI :
Marks Dawn D.2000. Biokimia Kedokteran Dasar : Sebuah Pendekatan Klinis.Jakarta:EGC
http://blogmisssimple.blogspot.com/2012/04/v-behaviorurldefaultvmlo.html
http://cellularrespiration.net/glycogenesis/
http://id.wikipedia.org/wiki/Glikogenesis .
http://mirfat-rm.blogspot.com/2012/06/glikogenesis.html
http://niayulianty.blogspot.com/2012/04/metabolisme-karbohidrat-protein-dan.html