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