Struktur dan fungsi Glikogen

Glikogen adalah polisakarida yang merupakan bentuk penyimpanan glukosa dalam tubuh manusia. Glukosa merupakan biomolekul penting yang menyediakan energi untuk sel-sel di seluruh tubuh manusia secara keseluruhan. Manusia memperoleh glukosa yang berasal dari makanan yang mereka makan. Ketika mereka kehabisan glukosa, glikogen dapat dimanfaatkan sebagai sumber glukosa.

Pada manusia, glikogen yang disimpan dan diproduksi oleh hepatosit dalam hati. Glikogen juga merupakan Glukon yaitu terdiri dari unit D-glukosa secara eksklusif. Ini adalah sumber karbohidrat yang dicadangkan untuk hewan dan juga tumbuhan. Mari kita lihat struktur dan fungsi Glikogen.

Struktur

Struktur glikogen mirip dengan amilopektin. Satu-satunya pengecualian adalah glikogen sangat bercabang. Dalam molekul glikogen, percabangan terjadi lebih sering, hampir setiap enam unit glukosa. Ini adalah alasan mengapa glikogen berperilaku berbeda terhadap amilopektin. Ini adalah alasan mengapa molekul glikogen memiliki berat molekul yang sangat tinggi. Ukurannya juga tidak kompak, itu adalah molekul besar. Eksperimen hidrolisis akan menunjukkan bahwa dalam molekul glikogen, satu kelompok ujung terjadi setelah setiap sepuluh hingga dua belas unit glukosa.

glikogen
glikogen

Fungsi

Glikogen melakukan beberapa fungsi yang sangat penting pada tumbuhan dan hewan. Glikogen dapat melakukan fungsi-fungsi ini karena struktur dan formasinya yang unik.

Sekarang seperti yang Anda ketahui, glukosa ditemukan di membran sel sel tumbuhan dan hewan. Molekul glukosa ini sangat kecil dan kompak. Mereka dapat dengan mudah berdifusi keluar dari membran sel. Tetapi glikogen adalah molekul yang besar dan kompleks, sehingga tidak akan berdifusi keluar dari membran sel. Oleh karena itu merupakan fungsi penting glikogen, penyimpanan glukosa dalam sel.

Jika sejumlah besar sel glukosa ada di dalam sel, tekanan osmotik dalam sel akan sangat tinggi. Ini dapat menyebabkan membran sel pecah. Tetapi jika glukosa bergabung menjadi satu molekul besar glikogen, masalahnya tidak terjadi.

Seperti disebutkan sebelumnya glikogen adalah cadangan glukosa untuk sel-sel tubuh kita. Jika konsentrasi glukosa rendah, enzim yang ada dalam sel dapat dengan mudah menghidrolisis kelompok akhir glikogen untuk membuat glukosa. Proses ini menjadi mudah karena struktur glikogen.

Kebalikan dari hal di atas juga benar. Jika konsentrasi glukosa tinggi, enzim dapat menempel molekul glukosa untuk membentuk glikogen.

Meskipun asam lemak jauh lebih berenergi daripada glikogen, glikogen tetap menjadi bentuk senyawa penyimpanan energi yang disukai pada hewan. Glukosa yang berlebihan disimpan dalam butiran glikogen, terutama di sel-sel hati, otot, dan jaringan adiposa. Glikogen bukanlah osmotik, sedangkan glukosa adalah osmotik. Jadi jika kelebihan glukosa tidak disimpan sebagai glikogen, hal itu dapat mengganggu tekanan osmotik dan akhirnya menyebabkan kerusakan atau kematian sel.

Glikogen adalah sumber glukosa yang dapat diakses. Glikogen memasok sel otot dan lemak dengan glukosa yang dapat dimetabolisme secara lokal. Karena sel-sel ini kekurangan enzim glukosa-6-fosfatase, glukosa digunakan secara internal dan tidak dibagi dengan sel-sel lain.

Sebaliknya, sel-sel hati memiliki glukosa-6-fosfatase yang melakukan defosforilasi glukosa yang ditangkap dan dengan demikian dapat memungkinkan mobilisasi glukosa dari sel-sel hati. Jika tidak ada cukup sirkulasi glukosa dalam aliran darah, pankreas mengeluarkan glukagon, yang merangsang sel-sel hati untuk glikogen dan melepaskan glukosa bebas ke dalam aliran darah.

Oleh karena itu, glikogen membantu menjaga kadar gula darah normal. Mirip dengan “bank”, tubuh dapat “menyimpan” glukosa tambahan dan dengan demikian “mengekstraksi” glukosa ketika energi dibutuhkan. Glukosa adalah bahan bakar penting. Ini adalah sumber energi utama yang disukai oleh otak. Selain itu, tidak seperti asam lemak, glukosa juga dapat memasok energi ketika ada aktivitas anaerob (kekurangan oksigen).

Pengertian

Glikogen adalah polisakarida yang terbentuk dari kelebihan glukosa dalam tubuh. Molekul glukosa tunggal dapat membentuk asam glikosidik untuk menghasilkan makromolekul yang lebih besar. Ketika kita mengkonsumsi gula dalam bentuk molekul tunggal atau dalam bentuk pati, kita memutuskan hubungan ini untuk melepaskan glukosa dan monosakarida, yang diperlukan untuk produksi ATP.

Dengan peningkatan kebutuhan energi secara signifikan, kelebihan glukosa disimpan sebagai glikogen di hati dan sel otot untuk digunakan di masa depan.

Konversi glukosa ini menjadi glikogen yang dikontrol secara hormon. Insulin yang dilepaskan dari pankreas, secara khusus mengontrol konversi glukosa menjadi glikogen untuk menurunkan gula darah. Proses sebaliknya juga dikendalikan oleh hormon. Ketika tubuh membutuhkan lebih banyak gula, glukagon yang juga diproduksi di pankreas, mengontrol konversi glikogen menjadi glukosa yang disimpan sehingga dapat digunakan untuk kebutuhan ATP. Proses ini disebut glukoneogenesis.

Sejarah

Glikogen ditemukan oleh Claude Bernard. Eksperimen menunjukkan bahwa hati mengandung zat yang dapat menyebabkan kekurangan gula melalui “fermentasi” di hati. Pada 1857 ia menggambarkan isolasi zat yang disebut “zat manis”. Setelah ditemukannya glikogen di hati, A. Sanson menemukan bahwa jaringan otot juga mengandung glikogen. Formula empiris untuk glukogen (C6H10O5) n didirikan pada tahun 1858 oleh Kekule.

Ciri-ciri

Pada hewan, glikogen adalah salah satu bentuk utama penyimpanan energi (trigliserida atau lemak tubuh). Mirip dengan pati, glikogen adalah karbohidrat kompleks yang menyimpan kelebihan glukosa. Kadang-kadang disebut “kekuatan hewan”. Hal ini karena komponen amilopektin pati tanaman memiliki komposisi dan struktur yang mirip dengan komponen glikogen polisakarida. Perbedaannya adalah percabangan luas glikogen di setiap unit glukosa 8-12.

Unit glukosa dihubungkan oleh ikatan α-glikosidik (1 hingga 4) dan rantai bentuk. Cabang-cabang terhubung ke rantai glukosa oleh ikatan α-glikosidik (1-6). Ikatan α-glukosa membentuk polimer heliks terbuka (berbeda dengan ikatan glukosa yang menghasilkan filamen yang hampir lurus membentuk fibril struktural seperti pada selulosa).

Di bawah mikroskop, glikogen memiliki tanda zodiak yang khas atau tanda bintang. Ini terjadi sebagai butiran dalam sel sitosol. Diameter bervariasi antara 10 hingga 40 nm. Pada inti butiran glikogen adalah glikogenin, enzim yang mengkatalisis konversi glukosa menjadi glikogen dan bertindak sebagai primer.

Peran

Tubuh dapat menyimpan energi dalam berbagai bentuk. Salah satu bentuk energi yang disimpan adalah lemak dan glikogen adalah bentuk lainnya. Asam lemak memiliki energi yang lebih tinggi, tetapi glukosa adalah sumber energi yang lebih disukai untuk otak dan glukosa juga dapat memasok energi ke sel tanpa oksigen misalnya selama latihan anaerob. Oleh karena itu glikogen berguna untuk menyediakan sumber glukosa bagi tubuh.

Penyimpanan

Dalam tubuh yang sehat, pankreas merespons kadar gula darah yang lebih tinggi, seperti makanan dengan melepaskan insulin yang menurunkan gula darah dengan menstimulasi hati dan otot untuk mengambil glukosa dari darah dan menyimpannya sebagai glikogen.

Orang dengan diabetes tidak membuat cukup insulin sendiri atau insulin tidak cukup efektif. Akibatnya, pankreas tidak merespon secara efektif untuk meningkatkan gula darah.

Pelepasan Glikogen

Glikogen dapat dilepaskan dari hati karena beberapa alasan, yaitu sebagai berikut:

  1. Menanggapi situasi saat stres
  2. Saat bangun (proses ini disebut fenomena fajar)
  3. Respons terhadap gula darah rendah
  4. Untuk membantu pencernaan.

Dalam situasi ini, ketika tubuh merasakan tambahan glukosa yang diperlukan dalam darah, pankreas melepaskan hormon glukagon yang memicu konversi glikogen menjadi glukosa yang dilepaskan ke dalam aliran darah.

Glikogen Otot

Sel-sel otot kekurangan enzim glukosa-6-fosfatase, yang merupakan suatu enzim yang dapat digunakan sel-sel hati untuk mengekspor glukosa ke darah. Oleh karena itu, glikogen yang disimpan dalam sel otot digunakan secara internal dan tidak bersama. Sel-sel lain yang mengandung sedikit glikogen juga menggunakannya secara lokal.

Glikogen dalam sel otot yang bertindak sebagai sumber glukosa langsung tersedia untuk ledakan aktivitas seperti lari cepat 100 m. Ketika kebutuhan energi sel melebihi suplai oksigen terbatas, ATP (yang “mata uang energi” dari sel) dihasilkan sebagian oleh glikolisis glukosa anaerob dari glikogen otot.

Glikolisis adalah jalur di mana glukosa dapat dipecah dalam piruvat tanpa adanya oksigen. Meskipun oksidasi lengkap glukosa di hadapan oksigen (fosforilasi oksidatif) yang menghasilkan sekitar 18 kali jumlah ATP, glikolisis terjadi sekitar 100 kali lebih cepat daripada pernapasan aerobik.

Selama periode energi yang singkat dan intens, energi harus menghasilkan jumlah ATP maksimum untuk kontraksi otot dalam waktu sesingkat mungkin. Namun, periode aktivitas yang lebih lama membutuhkan setidaknya penggunaan sebagian ATP yang berasal dari fosforilasi oksidatif.

Gangguan

Penyakit yang paling umum di mana metabolisme glikogen menjadi abnormal adalah diabetes, di mana glikogen hati dapat menumpuk secara normal atau menipis karena jumlah insulin yang tidak normal. Memulihkan metabolisme glukosa normal biasanya juga menormalkan metabolisme glikogen.

Pada hipoglikemia yang disebabkan oleh kelebihan insulin, kadar glikogen hati tinggi tetapi kadar insulin tinggi mencegah glikogenolisis yang harus mempertahankan kadar gula darah normal. Glukagon adalah pengobatan umum untuk jenis hipoglikemia ini.

Berbagai gangguan metabolisme bawaan disebabkan oleh kurangnya enzim yang diperlukan untuk sintesis atau pemecahan glikogen. Ini secara kolektif dikenal sebagai penyakit penyimpanan glikogen.


Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *