Glikogen adalah polimer glukosa yang sangat bercabang yang berfungsi sebagai cadangan energi jangka pendek utama pada hewan. Glikogen disimpan terutama di hati dan otot rangka, di mana ia dapat dengan cepat dimobilisasi untuk mempertahankan kadar glukosa darah atau bahan bakar kontraksi otot.
Struktur Glikogen
Glikogen adalah homopolimer glukosa yang dihubungkan oleh ikatan alfa-1,4-glikosidik dengan ikatan alfa-1,6-glikosidik pada titik percabangan yang terjadi setiap 8 hingga 14 residu. Tingkat percabangan yang tinggi menyediakan banyak ujung non-reduksi untuk pelepasan glukosa yang cepat. Partikel glikogen diatur di sekitar protein inti yang disebut glikogenin, yang memulai sintesis glikogen.
Glikogenesis
Glikogenesis adalah proses sintesis glikogen. Dimulai dengan glukosa-6-fosfat yang diubah menjadi glukosa-1-fosfat oleh fosfoglukomutase. Glukosa-1-fosfat kemudian bereaksi dengan UTP membentuk UDP-glukosa, dikatalisis oleh UDP-glukosa pirofosforilase. UDP-glukosa berfungsi sebagai donor glukosa yang teraktivasi.
Glikogen sintase menambahkan unit glukosa dari UDP-glukosa ke ujung non-reduksi rantai glikogen yang sedang tumbuh, membentuk ikatan alfa-1,4. Ketika rantai mencapai sekitar 11 residu, enzim percabangan mentransfer segmen 6 hingga 8 unit glukosa ke posisi interior, menciptakan titik cabang alfa-1,6. Siklus pemanjangan dan percabangan ini membangun struktur glikogen seperti pohon yang khas.
Glikogenolisis
Glikogenolisis adalah pemecahan glikogen untuk melepaskan glukosa. Glikogen fosforilase membelah ikatan alfa-1,4 menggunakan fosfat anorganik, menghasilkan glukosa-1-fosfat. Ini adalah enzim pembatas laju glikogenolisis dan ada dalam bentuk aktif dan tidak aktif. Enzim pencabang memiliki dua aktivitas: ia mentransfer unit trisakarida dari cabang ke ujung non-reduksi di dekatnya, dan membelah ikatan alfa-1,6 untuk melepaskan glukosa bebas. Tindakan gabungan glikogen fosforilase dan enzim pencabang menghasilkan sekitar 90% glukosa-1-fosfat dan 10% glukosa bebas.
Glukosa-1-fosfat diubah menjadi glukosa-6-fosfat oleh fosfoglukomutase. Di hati, glukosa-6-fosfatase mengubah glukosa-6-fosfat menjadi glukosa bebas untuk dilepaskan ke aliran darah. Otot tidak memiliki glukosa-6-fosfatase, sehingga glukosa-6-fosfat yang berasal dari glikogen langsung masuk ke glikolisis.
Regulasi Hormonal
Metabolisme glikogen diatur secara ketat oleh hormon yang merespons kadar glukosa darah. Insulin merangsang glikogenesis dengan mengaktifkan glikogen sintase melalui defosforilasi dan menghambat glikogen fosforilase. Glukagon (di hati) dan epinefrin (di otot dan hati) merangsang glikogenolisis dengan mengaktifkan glikogen fosforilase melalui kaskade fosforilasi yang bergantung pada cAMP, menyediakan glukosa untuk jaringan dan substrat untuk glukoneogenesis.
Penyakit Penyimpanan Glikogen
Cacat pada enzim metabolisme glikogen menyebabkan penyakit penyimpanan glikogen. Penyakit Von Gierde akibat defisiensi glukosa-6-fosfatase, menyebabkan hipoglikemia berat dan akumulasi glikogen di hati. Penyakit McArdle melibatkan defisiensi glikogen fosforilase otot, menyebabkan intoleransi olahraga dan kram otot. Penyakit Pompe disebabkan oleh defisiensi alfa-1,4-glukosidase lisosom, mengakibatkan kardiomiopati fatal pada bayi.
