METABOLIME GLIKOGEN

Glikogen Bentuk simpanan karbohidrat yang utama dalam tubuh mahluk hidup Dalam hepar mencapai 6% Dalam otot 1% Fungsi glikogen otot : sebagai sumber bahan bakar yg dibutuh oleh otot Fungsi glikogen hepar : melayani jaringan tubuh lain lewat pembentukan glukosa (mempertahankan kadar glukosa darah pada saat sebelum sarapan ).

Glikogen dalam hepar mengalami deplesi setelah 12-18 jam puasa Glikogen dalam otot hanya akan mengalami deplesi setelah seseorang melakukan olah raga yang berat dan lama Glikogen disintesa lewat lintasan disebut glikogenesis Pemecahan glikogen melalui lintasan terpisah disebut glikogenolisis

Gambar 1. molekul glikogen A : struktur umum Gambar 1. molekul glikogen A : struktur umum. B : pembesaran struktur pada sebuah titik cabang. A B

GLIKOGENESIS TERUTAMA TERJADI DALAM OTOT DAN HEPAR Reaksi fosforilasi ini dikatalisasi oleh enzim heksokinase di dalam otot dan glukokinase di dalam hepar Glukosa 6-fosfat akan diubah menjadi glukosa 1-fosfat oleh enzim Fosfoglukomutase di mana glukosa 1,6-bisfosfat merupakan senyawa-antara Enz-P + Glukosa 6-fosfat  Enz + Glukosa 1,6-bisfosfat Enz-P + Glukosa 1-fosfat.

Gambar 2. lintasan glikogenesis dan glikogenolisis

senyawa glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk nukleotida aktif uridin difosfat glukosa (UDPGIc)* dikatalisasi oleh enzim UDPGIc pirofosforilase UTP + Glukosa 1-fosfat  UDPGIc + PPi Pirofosfat inorganik

Gambar 3. uridin difosfat glukosa (UDPGlc)

UDPGIc + (C6)n  UDP + (C6)n+1 pirofosfat anorganik oleh enzim pirofosfatase anorganik akan menarik reaksi ke arah kanan persamaan reaksi Dengan kerja enzim glikogen sintase, atom C1 pada glukosa aktif UDPGIc rnembentuk ikatan glikosidik dengan C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin difosfat (UDP). Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya atau molekul "glikogen primer harus terdapat untuk memicu reaksi ini. Molekul primer glikogen selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang dikenal sebagai glikogenin. UDPGIc + (C6)n  UDP + (C6)n+1 glikogen glikogen

Penambahan residu glukosa kepada rantai glikogen yang sudah ada sebelumnya atau molekul "primer", terjadi pada ujung luar molekul yang bersifat nonreduksi sehingga "cabang-cabang" pada "pohon" glikogen akan memanjang begitu terbentuk ikatan 1A yang berturutan (Gambar 4).

Gambar 4. Biosintesis glikogen Gambar 4. Biosintesis glikogen. Mekanisme percabangan terlihat sebagaimana di ungkapkan dengan penambahan glukosa berlabel 14C.

(C6)n + Pi 4 (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat Penguraian (degradasi) merupakan tahap yang dikatalisasi oleh enzim fosforilase dengan membatasi kecepatan dalam glikogenolisis. (C6)n + Pi 4 (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat glikogen glikogen didalam hepar dan ginjal (tetapi tidak di dalam otot) terdapat suatu enzim spesifik, yaitu glukosa 6-fosfatase, yang menerangkan gugus fosfat dari glukosa 6-fosfat sehingga memudahkan difusi glukosa dari sel ke dalam darah. Peristiwa merupakan tahap akhir dalam proses glikogenolisis hepatik, yang dicerminkan dengan kenaikan kadar glukosa.

Gambar 5.

Enzim utama yang mengendalikan metabolisme glikogen-yaitu glikogen fosforilase dan glikogen sintesa unsur cAMP merupakan senyawa-antara intrasel atau second messenger cAMP terbentuk dari ATP oleh enzim adenilil siklase. Adenilil siklase diaktifkan oleh hormone seperti epinefrin dan noretinefrin yang bekerja lewat reseptor β-adrenergik pada membran sel cAMP dihancurkan oleh fosfodiesterase,enzim inilah yang mempertahankan kadar normal cAMP yang rendah.

Gambar 6. (AMP siklik, cAMP).

Fosforilase Hepar Berbeda dengan Fosforilase Otot Di dalam hepar, enzim fosforilase terdapat baik dalam bentuk aktif maupun inaktif Di dalam otot enzim fosforilase ini hanya terdapat pada saat olah raga ketika kadar AMP naik Fosforilase di dalam otot diaktifkan oleh epinefrin dengan bantuan cAMP (Gambar 7)

Gambar 7. pengendalian fosforilase dalam otot

Fosforilase kinase otot terdiri dari 4 subunit, , ,  dan  yang membentuk struktur ()4. Subunit  dan  mengandung residu serin yang dapat difosforilasi oleh Protein Kinase "cAMP-dependent". Subunit δ dapat mengikat 4 Ca2+. Subunit δ identik dengan kalmodulin protein. Terikatnya Ca2+ pada subunit δ dapat mengaktifkan "catalytic site " biarpun enzim fosforilase kinase ini dalam bentuk defosforilasi (fosforilase kinase b).

Akan tetapi fosforilase kinase a hanya akan mempunyai aktivitas maksimal apabila telah mengikat Ca2+. TpC adalah Ca2+ binding protein dalam otot, strukturnya mirip struktur Calmodulin. Glikogenolisis yang tidak bergantung-cAMP juga disebabkan oleh vasopresin, oksitosin dan angiotensin II yang bekerja lewat kalsium atau lintasan fosfatidilinositol bisfosfat (Gambar 8).

Gambar 8. fosfolipase C memecah PIP2 menjadi diasilgliserol dan insitol trifosfat. R1 umumnya berupa stearat dan R2 biasanya arakidonat. IP3 dapat mengalami defosforilasi (menjadi 1-1,4-P2 inaktif) atau fosfolirasi (menjadi 1-1,3,4,5-P4 yang potensial aktif).

Aktivitas Glikogen Sintase dan Fosforilase Diatur Secara Timbal-Balik (Gambar 9) enzim glikogen sintase bisa terdapat dalam keadaan terfosforilasi atau tak-terfosforilasi. Gambar 9. Pengendalian glikogen sintase di dalam otot (n = jumlah residu glukosa). Rangkalan reaksl yang disusun dalam suatu aliran menyekan penguatan (amplifikasi) pada setiap tahap sehlngga memungkinkan hormon dalamjumlah satu nanomol saja untuk menimbulkan perubahan penting dalam konsentrasi glikogen. (GSK, glikogen sintase kinase- 3, - 4 dan - 5; anak panah berombak, aktivasi alosterik.)

Gambar 9. glikogen sintase dalam otot

PENGATURAN METABOLISM GLIKOGEN DILAKUKAN LEWAT KESEIMBANGAN AKTIVITAS ANTARA GLIKOGEN SINTASE DAN FOSFORILASE ( Gambar 10)

ASPEK KLINIK 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.

Kelainan glikogenesis 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

selesai