Glikogen adalah bentuk penyimpanan utama glukosa (GLC) pada sel-sel hewan, meskipun juga ditemukan di berbagai spesies mikroorganisme, seperti bakteri dan jamur. Glikogen adalah polimer besar bercabang, residu glukosa saling terkait (bagian dari molekul yang lebih besar) yang dapat mudah dimobilisasi sebagai sumber energi, meningkatkan jumlah glukosa segera tersedia untuk organisme (1) antara waktu makan dan (2) selama aktivitas otot.

Pengertian

Glikogen adalah polimer dari residu glukosa yang ditemukan di semua sel hewan. Ini adalah polisakarida cadangan utama organisme ini.

Glikogen, yang merupakan polimer dari residu glukosa, merupakan polisakarida cadangan utama pada hewan dan ditemukan di semua sel. Itu hadir dalam konsentrasi yang lebih besar di hati dan otot.

Karena otak bergantung pada glukosa sebagai bahan bakar yang disukai, kemampuan untuk mempertahankan pasokan glukosa, yang merupakan gula utama yang beredar pada darah binatang tingkat tinggi, sangat penting untuk kelangsungan hidup.

Glikogen ditemukan dalam bentuk butiran dalam sitosol, cairan internal sel. Sekitar tiga perempat dari pasokan glikogen tubuh disimpan dalam sel-sel otot. Namun, sel-sel hati (hepatosit) memiliki konsentrasi tertinggi glukosa (maksimal sekitar delapan persen dalam hati versus satu persen dari massa otot orang dewasa manusia laki-laki). Sejumlah kecil glikogen juga ditemukan pada ginjal, dan jumlah yang lebih kecil dalam sel glial tertentu di otak dan sel darah putih.

Fungsi

Glikogen penting untuk produksi ATP di sel otot dan di sebagian besar jenis sel lainnya. Di otot, energi dari glikogen sangat penting untuk kontraksi otot. Dalam kasus ini, diketahui bahwa glikogen tidak diekspor, digunakan oleh sel itu sendiri. Di hati, glikogen bertindak sebagai sumber glukosa, bertanggung jawab untuk mengontrol glikemik. Dalam kasus tersebut, glukosa diekspor ke bagian lain dari tubuh.

Peran fisiologis glikogen tergantung pada jenis sel di mana itu disimpan:

Sel-sel hati memainkan peran kunci dalam mengatur kadar glukosa darah mereka dapat memecah glikogen (glikogenolisis) untuk melepaskan glukosa ke dalam darah atau menarik glukosa dari darah dan menyimpannya dengan sintesis glikogen (glikogenesis).

Perlu dicatat bahwa glukosa bukan bahan bakar utama untuk hati, yang terutama menggunakan asam keto. Sel-sel hati, oleh karena itu, melakukan penyimpanan glukosa dan melepaskan terutama untuk kepentingan organ lain. Hal ini mencerminkan prinsip tujuan ganda, dimana komponen organisme hidup bekerja bersama secara harmonis karena mereka tidak hanya menunjukkan suatu tujuan individu yang berorientasi untuk perawatan diri dan pengembangan sendiri, tetapi juga melayani tujuan untuk keseluruhan.

Dalam otot rangka, glikogen merupakan cadangan energi yang dapat disadap selama olahraga. Sel-sel otot tidak memiliki kemampuan untuk melepaskan glukosa ke dalam darah, sehingga penyimpanan glikogen mereka bertujuan untuk penggunaan internal, sumber kekuatan dalam kontraksi otot selama aktivitas berat.

Gangguan penyimpanan glikogen adalah jenis penyakit metabolik yang diwariskan akibat kekurangan enzim yang berpartisipasi dalam metabolisme glikogen. Gejala bervariasi dalam jenis dan tingkat keparahan, mulai dari intoleransi olahraga sampai gula darah rendah dan penyakit ginjal. Bentuk-bentuk tertentu dari gangguan penyimpanan glikogen menyebabkan kegagalan cardio-pernafasan atau gagal hati pada bayi yang terkena.

Glikogen dalam fungsi hati untuk menjaga kadar gula darah

Hati adalah situs kendali utama dari kadar glukosa darah dengan merespon sinyal hormonal yang mengindikasikan berkurang atau meningkatnya jumlah glukosa dalam darah. Sintesis dan pemecahan glikogen pada hati sehingga berfungsi sebagai sarana untuk menjaga pasokan bahan bakar untuk organ seperti otak, yang memungkinkan glukosa untuk disimpan atau dikeluarkan tergantung pada kebutuhan energi organisme.

Saat makanan yang mengandung karbohidrat yang dimakan dan dicerna, kadar glukosa darah meningkat, dan pankreas mengeluarkan hormon insulin. Vena portal Hepatik memberikan darah yang kaya glukosa dari sistem pencernaan ke hepatosit hati ini; insulin, juga dilakukan di dalam darah, bekerja pada hepatosit untuk merangsang aksi beberapa enzim, termasuk glikogen sintase, yang terlibat dalam sintesis glikogen. Molekul glukosa ditambahkan ke rantai glikogen selama insulin dan glukosa tetap berlimpah. Dalam postprandial ini atau keadaan “makan”, hati mengambil di lebih banyak glukosa dari darah daripada melepaskan.

Hormon glukagon, yang diproduksi oleh pankreas, dan epinefrin, yang disekresi oleh kelenjar adrenal, melayani dalam banyak hal sebagai counter-sinyal insulin. Ketika kadar glukosa darah mulai jatuh (sekitar empat jam setelah makan), mereka merangsang pemecahan glikogen. Glukosa dibebaskan kemudian dilepaskan dari hati ke dalam darah. Selama delapan sampai 12 jam berikutnya (misalnya, selama malam), glukosa yang berasal dari glikogen hati akan menjadi sumber utama glukosa darah yang akan digunakan oleh seluruh tubuh untuk bahan bakar.

Meskipun sel-sel hati menjaga konsentrasi tinggi glikogen, hati memenuhi sebagian besar kebutuhan energinya sendiri melalui asam keto yang berasal dari pemecahan asam amino. Peran hati dalam metabolisme glikogen adalah untuk mensintesis dan menurunkan glikogen untuk kepentingan organisme secara keseluruhan.

Glikogen dalam otot merupakan cadangan energi untuk olahraga berat

Sel-sel otot kekurangan enzim glukosa-6-fosfatase, yang merupakan enzim yang memungkinkan sel-sel hati untuk mengekspor glukosa ke dalam darah. Oleh karena itu, glikogen yang tersimpan dalam sel-sel otot digunakan secara internal dan bukan secara bersama. Sel-sel lain yang mengandung sejumlah kecil glikogen menggunakannya secara lokal juga.

Glikogen dalam fungsi sel-sel otot sebagai sumber langsung dari glukosa tersedia selama semburan aktivitas, seperti sprint 100 meter. Ketika kebutuhan energi sel melebihi pasokan oksigen yang terbatas, ATP (yang “mata uang energi” dari sel) diproduksi sebagian oleh glikolisis anaerobik glukosa berasal dari glikogen otot.

Glikolisis adalah jalur metabolik di mana glukosa dapat dipecah menjadi piruvat dalam ketiadaan oksigen. Meskipun oksidasi lengkap glukosa dalam kehadiran oksigen (fosforilasi oksidatif) menghasilkan sekitar 18 kali jumlah ATP, glikolisis terjadi pada tingkat sekitar 100 kali lebih cepat dari respirasi aerobik.

Selama periode singkat, intens tenaga, kebutuhan energi untuk menghasilkan jumlah maksimum ATP untuk kontraksi otot dalam kerangka waktu terpendek. Namun, jangka waktu yang lebih besar dari aktivitas akan memerlukan setidaknya penggunaan sebagian ATP yang berasal dari fosforilasi oksidatif.

Glikogenesis

Jalur glikogenik bertanggung jawab untuk pembentukan glikogen. Proses ini dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat, yang diubah menjadi glukosa-1-fosfat, suatu reaksi yang dapat dibalik. Dari glukosa-1-fosfat terbentuk UDP-glukosa (uridin-glukosa difosfat) yang merupakan titik percabangan sintesis glikogen dan sumber semua residu glikosil yang akan ditambahkan ke molekul baru glikogen.

Glikogenolisis

Glikogenolisis adalah jalur yang menyebabkan glikogen terurai untuk memenuhi kebutuhan metabolisme tubuh. Glikogen terdegradasi oleh dua enzim: glikogen-fosforilase dan enzim pemecah cabang. Enzim pertama memecah residu glikosil, melepaskan glukosa-1-fosfat. Enzim pemecah cabang menghilangkan residu glikosil yang dekat dengan cabang.