Glikogenesis adalah rute anabolik dimana sintesis glikogen terjadi dari prekursor yang lebih sederhana, glukosa-6-fosfat. Ini terjadi terutama di hati, dan pada tingkat yang lebih rendah di otot.
Glikogen dibentuk oleh penggabungan berulang unit glukosa, yang ditawarkan ke sistem bentuk UDP-Glukosa kepada benih glikogen yang sudah ada sebelumnya (glikogenin), yang tidak kurang dari 4 molekul glukosa yang dihubungkan bersama. Satu-satunya makanan di jalur glikogenik (glikogenesis) adalah glukosa-6-fosfat.
Glukosa fosfat adalah prekursor untuk sintesis glikogen tetapi juga merupakan produk degradasinya. Sintesis glikogen membutuhkan input energi. Donor glukosa untuk sintesis glikogen adalah UDP-glukosa di mana residu glikosil diaktifkan untuk transfernya, dengan kombinasinya dengan senyawa energi tinggi seperti UTP.
Glikogenesis dirangsang oleh hormon insulin, disekresikan oleh sel-sel β (beta) dari pulau Langerhans di pankreas dan dihambat oleh counter-regulator-nya, hormon glukagon, disekresikan oleh sel-sel α (alpha) dari pulau-pulau Langerhans di pankreas, yang merangsang jalur katabolik yang disebut glikogenolisis untuk memecah glikogen yang tersimpan dan mengubahnya menjadi glukosa, sehingga meningkatkan glikemia (gula darah).
Proses Glikogenesis, juga dikenal sebagai pembakaran glukosa, terjadi dalam matriks ekstraseluler dari jaringan epitel.
Pengertian Glikogenesis
Glikogenesis adalah proses biologis pembentukan glikogen dari glukosa, gula seluler paling sederhana. Tubuh menciptakan glikogen melalui proses glikogenesis untuk menyimpan molekul ini untuk digunakan nanti, ketika tubuh tidak memiliki glukosa yang tersedia.
Glikogen tidak sama dengan lemak, yang disimpan untuk energi jangka panjang. Penyimpanan-penyimpanan glikogen sering terpaksa antara waktu makan, ketika konsentrasi glukosa darah telah menurun. Dalam hal ini, sel-sel tubuh menggunakan simpanan glikogennya, menjalani proses kebalikan dari glikogenesis. Proses ini disebut glikogenolisis.
Proses Glikogenesis
Untuk memulai proses, sel harus memiliki kelebihan glukosa. Glukosa adalah molekul awal, dan dimodifikasi melalui proses glikogenesis. Melalui modifikasi, ia memperoleh kemampuan untuk disimpan dalam rantai panjang. Proses dimulai ketika sel menerima sinyal dari tubuh untuk masuk glikogenesis. Sinyal-sinyal ini dapat berasal dari sejumlah rute berbeda, dan dibahas di bagian selanjutnya. Ketika glukosa memasuki proses glikogenesis, itu harus ditindaklanjuti oleh sejumlah enzim seperti terlihat pada gambar di bawah ini.
Pertama, molekul glukosa berinteraksi dengan enzim glukokinase, yang menambahkan gugus fosfat ke glukosa. Pada langkah glikogenesis berikutnya, gugus fosfat dipindahkan ke sisi lain molekul, menggunakan enzim fosfoglukomutase. Enzim ketiga, UDP-glukosa pirofosforilase, mengambil molekul ini dan menciptakan glukosa urasil-difosfat. Bentuk glukosa ini memiliki dua gugus fosfat, serta urasil asam nukleat. Penambahan ini membantu pada langkah selanjutnya, menciptakan rantai molekul.
Enzim khusus, glikogenin, memimpin glikogenesis ini. Glukosa UDP-difosfat dapat membentuk rantai pendek dengan mengikat molekul ini. Setelah sekitar 8 molekul ini saling berikatan, lebih banyak enzim masuk untuk menyelesaikan prosesnya. Glikogen sintase menambah rantai, sementara enzim bercabang glikogen membantu menciptakan cabang dalam rantai. Ini mengarah pada makromolekul yang lebih kompak, dan dengan demikian penyimpanan energi yang lebih efisien.
Tahapan Glikogenesis
- Glukosa diubah menjadi glukosa-6-fosfat oleh reaksi ireversibel dikatalisis oleh glukokinase atau heksokinase tergantung pada jaringan yang bersangkutan. glukosa + ATP → glukosa-6-P + ADP
- Glukosa-6-fosfat dikonversi menjadi glukosa-1-fosfat oleh aksi Phosphoglucomutase, melalui pembentukan paksa senyawa antara, glukosa-1,6-bisphosphatase. glukosa-6-P ← → glukosa-1-P
- Glukosa-1-fosfat dikonversi menjadi UDP-glukosa oleh aksi UDP-glukosa pirofosforilase (juga disebut uridyl transferase). glukosa-1-P + UTP → UDP-glukosa + PPi
- Molekul glukosa adalah rantai yang digabungkan oleh glikogen sintase, langkah ini harus dilakukan pada glikogen yang sudah ada sebelumnya, yaitu glikogen sintase bertindak dengan membentuk perpanjangan linear dari cabang yang sudah ada, hanya membentuk persimpangan α1-4 yang memungkinkan pengikatan glukosa untuk glikogen yang sudah ada sebelumnya.
- Cabang diproduksi oleh enzim percabangan glikogen (amil (1,4 -> 1,6) -transglukosidase), yang mentransfer 6 hingga 8 unit fragmen dari ujung yang tidak mereduksi dan mengikatnya menjadi glukosa melalui ikatan α -1.6. Hal ini memungkinkan kedua rantai untuk melanjutkan pemanjangan dengan α-1,4 glukan serikat sampai cabang baru dapat diproduksi.
Fungsi Glikogenesis
Glikogenesis digunakan untuk membuat glikogen dari glukosa, menyimpan energi dalam ikatan untuk digunakan di masa depan. Glukosa itu sendiri tidak dapat disimpan karena sejumlah alasan. Pertama dan terutama, enzim dalam sel cenderung aktif menggunakan glukosa secepat mungkin. Untuk menghemat energi saat tidak ada asupan makanan, organisme harus memiliki sumber cadangan. Ketika sel-sel telah menghabiskan semua glukosa mereka dan tidak menerima lebih banyak dari tubuh, mereka dapat beralih ke simpanan glikogen mereka.
Sel-sel otot, misalnya, umumnya menggunakan glikogenesis untuk menyediakan energi saat berolahraga, karena konsentrasi glukosa darah tidak mencukupi. Gagasan “pemuatan karbo” (makan karbohidrat dan gula sebelum dan acara atletik) didasarkan pada gagasan bahwa sel akan menjalani glikogenesis dan menyimpan sebanyak mungkin glikogen. Jadi, ketika mereka membutuhkan energi selama latihan, itu sudah tersedia dari glikogenolisis.
Fungsi kedua glikogenesis adalah konservasi dan pengelolaan air. Molekul glukosa adalah molekul gula polar yang tidak padat. Proses glikogenesis menghasilkan molekul yang kurang polar dan jauh lebih kompak dari glukosa. Ini berarti bahwa sel dapat menyimpan banyak molekul glukosa dalam molekul glikogen tunggal, dan mengurangi keseimbangan air. Setiap garam dan gula dalam sitoplasma membutuhkan sejumlah air untuk mengelilingi dan menangguhkan. Jika sel hanya menyimpan glukosa untuk nanti, mereka akan segera membutuhkan lebih banyak air daripada volume sel bisa tahan, dan akan meledak. Glikogen mengurangi ini, tetapi juga membutuhkan air untuk disimpan.
Regulasi Glikogenesis
Epinefrin
Epinefrin, juga disebut adrenalin, adalah hormon yang dilepaskan dalam respons melawan-atau-lari. Dengan kata lain, itu adalah bahan kimia yang dilepaskan ketika tubuh Anda ketakutan atau stres. Epinefrin secara negatif mengatur glikogenesis, dengan mengganggu protein yang diperlukan untuk proses tersebut. Selama respons terbang-atau-bertarung, tubuh menginginkan semua energi yang tersedia siap untuk dibuang oleh sel. Dengan demikian, ia menghentikan glikogenesis, memulai glikogenolisis, dan mulai mengubah glukosa menjadi energi. Sel-sel akan membutuhkan banyak ATP untuk mengatasi ancaman yang disajikan.
Insulin
Ketika tubuh menerima makanan besar dan kadar glukosa darah naik, pankreas melepaskan insulin, hormon yang memerintahkan sel untuk mengambil dan menyimpan glukosa. Ini merangsang proses glikogenesis, menyebabkan sel untuk menyimpan glikogen dan mengurangi hadir gula dalam darah. Banyak glikogen disimpan di hati, yang kemudian dapat melepaskannya sebagai glukosa kembali ke aliran darah di antara waktu makan untuk menjaga glukosa darah pada tingkat yang dapat ditoleransi.