glikogenolisis adalah proses lisis atau pecah glikogen. Ini adalah jalur enzimatik tipe katabolik (penghancuran) yang melibatkan pemecahan glikogen dan pelepasan glukosa-6-fosfat.
Glikogen adalah zat yang digunakan sebagai penyimpan glukosa. Ini ditemukan di sitoplasma sel dan terutama berlimpah di hati dan sel otot hewan.
Ini adalah molekul yang oleh beberapa penulis didefinisikan sebagai “pohon glukosa”, karena memiliki struktur bercabang. Ini adalah homopolimer yang terdiri dari unit berulang residu glukosa, yang dihubungkan bersama melalui ikatan -1,4 dan -1,6.
Ketika glukosa dibutuhkan, dapat diperoleh dari beberapa sumber: dengan glikogenolisis, dari glukosa yang beredar dalam darah atau dari mekanisme produksi glukosa melalui zat non-glikosidik. Mekanisme terakhir disebut glukoneogenesis dan terjadi terutama di hati dan ginjal.
Indeks artikel
Dari mana glukosa berasal dan kemana perginya?
– Glukosa darah berasal dari sistem pencernaan dan proses suplai yang hampir eksklusif di hati.
– Ketika glikogenolisis terjadi di otot, glukosa yang dilepaskan memasuki proses metabolisme yang ditujukan untuk produksi ATP (energi seluler).
– Di hati, glukosa dari glikogenolisis masuk ke dalam darah, secara bersamaan menghasilkan peningkatan glukosa darah (konsentrasi glukosa darah).
Tahapan glikogenolisis
Skema segmen molekul glikogen yang menunjukkan dua jenis ikatan glikosidik (alfa 1,4 dan alfa 1,6) (Sumber: GKFXtalk 12:08, 5 September 2017 (UTC) / Domain publik, melalui Wikimedia Commons )
Glikogenolisis adalah proses yang tidak dapat dianggap sebagai kebalikan dari sintesis glikogen atau glikogenesis, ini adalah jalur yang berbeda.
Fase 1: pelepasan residu glukosa 1-fosfat
Pemecahan glikogen dimulai dengan aksi enzim spesifik yang disebut glikogen fosforilase, yang bertanggung jawab untuk “memecah” ikatan -1,4 glikogen, melepaskan glukosa 1-fosfat. Mekanisme pembelahannya adalah fosforolisis.
Berkat enzim ini, residu glikosidik dari rantai glikogen terluar terpecah, hingga ada sekitar empat residu glukosa di setiap sisi setiap cabang.
Dalam glikogen, molekul glukosa dihubungkan oleh ikatan -1,4, tetapi pada tempat percabangan ikatannya adalah jenis -1,6.
Fase 2: menghapus cabang
Ketika empat residu glukosa tetap berada di dekat titik cabang, suatu enzim, -1,4 → -1,4 glukan transferase, mentransfer unit trisakarida dari satu cabang ke cabang lain, memperlihatkan titik cabang 1 → 6.
Enzim debranching, khususnya amil 1 → 6 glukosidase, menghidrolisis ikatan -1,6. Dengan cara ini, dengan aksi berurutan dari ketiga enzim ini (fosforilase, glukan transferase dan enzim pemecah cabang), terjadi pemecahan glikogen secara lengkap.
Glukosa 1-fosfat dari glikogen diubah menjadi glukosa 6-fosfat melalui reaksi reversibel yang dikatalisis oleh fosfoglukomutase. Dalam reaksi ini, fosfat karbon 1 “bergerak” ke karbon 6 oleh efek enzim ini dan beginilah cara glikogenolisis berakhir.
Tujuan glukosa
Di hati ada enzim yang disebut glukosa 6-fosfatase yang menghilangkan fosfat dari karbon 6 glukosa dan mengubahnya menjadi glukosa “bebas”, yang diangkut melalui dinding sel dan ke dalam darah.
Otot tidak dapat memasok glukosa ke aliran darah, karena tidak memiliki enzim ini dan glukosa terfosforilasi “terperangkap” di dalam sel otot.
Glukosa 6-fosfat dalam otot memasuki glikolisis, suatu proses katabolik untuk produksi ATP (adenosin trifosfat), terutama penting selama kontraksi otot anaerobik.
Peraturan
Metabolisme glikogen diatur dengan menyeimbangkan aktivitas dua enzim; satu yang digunakan untuk sintesis, yaitu glikogen-sintetase dan satu lagi yang digunakan untuk pembelahan, yaitu glikogen-fosforilase.
Keseimbangan dalam aktivitas enzim ini akan merangsang sintesis atau degradasi glikogen. Mekanisme pengaturan terjadi melalui substrat dan melalui sistem hormonal kompleks yang melibatkan, di hati, setidaknya empat hormon:
– adrenalin
– norepinefrin
– glukagon dan
– insulin
– Regulasi glikogenolisis di hati
Hati (Sumber: Pengunggah asli adalah FloNight di Wikipedia bahasa Inggris. Versi selanjutnya diunggah oleh Solarcaine di en.wikipedia. / Domain publik, melalui Wikimedia Commons)
Hormon dapat bertindak melalui utusan kedua, yang dapat berupa cAMP atau ion kalsium.
CAMP mengaktifkan glikogen fosforilase dan, pada saat yang sama, menonaktifkan glikogen sintetase. Untuk alasan ini meningkatkan katabolisme dan menurunkan atau menghambat sintesis glikogen (anabolisme).
Adrenalin dan noradrenalin
Epinefrin dan norepinefrin, yang bekerja melalui reseptor -adrenergik, dan glukagon, yang bekerja melalui reseptor spesifik, meningkatkan kadar cAMP di sel hati. Peningkatan cAMP ini mengaktifkan glikogen fosforilase dan katabolisme glikogen dimulai.
Epinefrin dan norepinefrin juga merangsang glikogenolisis melalui mekanisme yang tidak bergantung pada cAMP dan melalui reseptor 1-adrenergik. Mekanisme ini merangsang mobilisasi kalsium dari mitokondria.
Insulin
Insulin meningkatkan aktivitas enzim yang disebut fosfodiesterase, yang bertanggung jawab untuk menghancurkan cAMP. Sebagai konsekuensi dari efek insulin di hati, kadar cAMP menurun, sehingga mengurangi aktivitas fosforilase dan meningkatkan aktivitas sintetase.
Keseimbangan aktivitas hormonal inilah yang menentukan “arah” metabolisme glikogen.
– Regulasi glikogenolisis di otot
Otot (Sumber: Stiller Beobachter dari Ansbach, Jerman / CC BY (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0) melalui Wikimedia Commons)
Glikogenolisis di otot meningkat segera setelah permulaan kontraksi otot. Kalsium adalah perantara yang menyinkronkan aktivasi fosforilase dengan kontraksi.
Kalsium mengaktifkan fosforilase kinase yang, pada gilirannya, mengaktifkan glikogen-fosforilase otot atau miofosforilase, enzim ini berbeda dari yang ditemukan di hati, tetapi memiliki fungsi yang sama.
Insulin meningkatkan kadar glukosa 6-fosfat dalam sel otot dengan mendorong masuknya glukosa dari aliran darah. Peningkatan glukosa 6-fosfat merangsang defosforilasi glikogen-sintetase dan aktivasi konsekuennya.
Hasil akhirnya adalah peningkatan glikogenesis otot dan penurunan atau penghambatan glikogenolisis.
Penyakit yang berhubungan dengan penyimpanan glikogen
Insufisiensi herediter dari beberapa enzim spesifik yang diperlukan untuk metabolisme glikogen hati dan otot adalah salah satu penyebab penyakit penyimpanan glikogen.
Penyakit ini secara kolektif disebut glikogenosis. Tergantung pada kegagalan enzimatik yang ada, mereka didaftar berdasarkan tipe I hingga VIII dan ditambahkan saat ditemukan.
Beberapa glikogenosis berakibat fatal di awal kehidupan, berikut adalah beberapa contohnya.
Kegagalan enzimatik yang ada dalam glikogenosis menghasilkan peningkatan atau akumulasi glikogen yang berlebihan, terutama di hati, otot dan / atau ginjal. Namun, ada glikogenosis yang menyebabkan efek ini pada eritrosit atau lisosom.
Penyakit Von Gierke
Glikogenosis tipe I disebut penyakit Von Gierke dan berhubungan dengan defisiensi glukosa 6-fosfatase, yang meningkatkan beban glikogen di hepatosit dan sel tubulus ginjal. Pasien mengalami hipoglikemia, ketosis, laktasidemia, dan hiperlipidemia.
penyakit McArdle
Pada glikogenosis tipe V atau penyakit McArdle, ada kekurangan glikogen-fosforilase otot, yang diterjemahkan menjadi kegagalan glikogenolisis otot. Akibatnya ada toleransi latihan yang buruk, kadar laktat darah rendah setelah latihan, dan kadar glikogen yang sangat tinggi di dalam sel otot.
penyakitnya
Pada glikogenosis tipe VI atau penyakit Hers, defisitnya ada pada enzim glikogen fosforilase hati. Dalam kasus ini ada peningkatan glikogen hati dengan kecenderungan hipoglikemia.
Referensi
- Blanco, A., & Blanco, G. (2017). Bab 14 — Metabolisme karbohidrat. Biokimia Medis; Blanco, A., Blanco, G., Eds, 283-323.
- Ha, CE, & Bhagawan, NV (2011). Esensi biokimia medis: dengan kasus klinis. Pers Akademik.
- Jones, KM (1990). Biokimia: oleh J. David Rawn, Publikasi Neil Patterson, (1105 halaman) ISBN 0 89278 405 9.
- Murray, RK, Granner, DK, Mayes, PA, & Rodwell, VW (2014). Biokimia Harper yang diilustrasikan . Mcgraw-bukit.
- Paredes-Flores MA, Mohiuddin SS. Biokimia, Glikogenolisis. [Diperbarui 24 Februari 2020]. Di: StatPearls [Internet]. Treasure Island (FL): Penerbitan StatPearls; 2020 Jan-. Tersedia dari: ncbi.nlm.nih.gov
