Tgsku Metabolisme Ija
-
Upload
asbar-hamzah -
Category
Documents
-
view
30 -
download
1
Transcript of Tgsku Metabolisme Ija
METABOLISME KARBOHIDRAT
Kelompok III:
Ija Mustika Sari HastinaHartatiHasnah D.Hasmawati
Pengertian Karbohidrat
Secara sederhana karbohidrat didefinisikan
sebagai polimer gula. Karbohidrat adalah
senyawa karbon yang mengandung sejumlah besar
gugus hidroksil. Karbohidrat paling sederhana bisa
berupa aldehid (disebut polihidroksialdehid atau
aldosa) atau berupa keton (disebut
polihidroksiketon atau ketosa).
FUNGSI
Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai
cadangan energi jangka pendek (gula merupakan
sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat
adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati
untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan
manusia).
Fungsi lainnya adalah sebagai komponen
struktural sel.
METABOLISME KARBOHIDRAT
Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam
bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap
ke dalam aliran darah, atau ke dalam bentuk glukosalah
karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari
glukosalah semua bentuk karbohidrat lain dalam tubuh
dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar
metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan
pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin.
Glukosa darah , memacu jalur metabolisme karbohidrat berikut :
1. Glikolisis 2. Glikogenesis 3. HMP Shunt 4. Oksidasi Piruvat 5. Siklus Asam Sitrat 6. Sisa ditimbun sbg lemak
Puasa / kelaparan kadar glukosa darah memacu jalur metabolisme karbohidrat berikut :
1. Glikogenolisis 2. Glukoneogenesis
GLIKOLISIS Disebut juga EMBDEN MEYER HOFF PATHWAY Terjadi di dalam sitosol Glikolisis : oksidasi glukosa energi ( ATP )
Aerob Anaerob ( asam piruvat ) ( asam laktat ) Pada keadaan aerob : Hasil akhirnya asam piruvat Masuk ke
dalam mitokondria Asetil KoA Siklus Krebs ATP + CO2+
H2O
Jalur Glikolisis
Reaksi pd Glikolisis pada umumnya berjalan 2 arah, kecuali 3 reaksi berikut berjajan searah :
1. Glukosa Glukosa 6-p Dikatalisis oleh enzim : Heksokinase dan
Glukokinase * Enzim Heksokinase : - terdapat di sel otot ( selain hati dan pankreas ) - dihambat secara allosterik oleh produk
akhirnya - mempunyai afinitas tinggi terhadap glukosa * Enzim Glukokinase : - terdapat di sel hati dan pankreas - aktif pada saat konsentrasi glukosa darah * di jar. selain hati & pankreas, glukosa masuk
glikoli- sis dikontrol oleh h. insulin
Reaksi ini bersifat irreversible, ATP sbg donor gugus fosfat
2. Fruktosa 6-pospat Fruktosa 1,6-di-p
* Dikatalisis oleh enzim : Fosfofruktokinase * bersifat irreversible * Merupakan enzim pengendali kecepatan
alur glikolisis ( rate limiting enzyme )
3. Fosfoenol piruvat Enol piruvat * Dikatalisis oleh enzim : Piruvat kinase
Energi yang dihasilkan : Oksidasi 1 mol Glukosa 2 mol piruvat
menghasilkan 8 mol ATP * Reaksi 5 : 2 x 3 ATP = 6 ATP * Reaksi 6 & 9 : 2 + 2 ATP = 4 ATP * Reaksi 1 & 3 : =-2ATP = 8 ATP
Pada Glikolisis Anaerob :
* Rantai respirasi tidak berjalan * Hasil akhirnya asam laktat Laktat dehidrogenase
Piruvat + NADH + H+ Laktat + NAD+
Energi yg dihasilkan : Reaksi 6 & 9 : 4 ATP Reaksi 1 & 3 : -2 ATP = 2 ATP
Anaerob Rantai Respirasi tak berjalan
NADH + H+ yg dihasilkan dari reaksi 5 tak dapat dibentuk kembali menjadi NAD+ lewat rantai respirasi
Padahal NAD+ harus selalu tersedia untuk kelangsung an Glikolisis
Untuk mengatasinya : NADH + H+ akan dibentuk men jadi NAD+ lewat pertolongan enzim Laktat
Dehidroge- nase ( LDH ) yg akan mengubah Piruvat
Laktat
GLIKOLISIS DI ERITROSIT :
* Eritrosit dewasa tidak mempunyai inti sel dan orga- nel sel ( mitokondria ) Rantai Respirasi dan Siklus Asam Sitrat tidak dapat terjadi
* oksidasi glukosa di eritrosit selalu menghasilkan asam laktat * Glikolisis di dalam eritrosit mamalia ada jalan sam- ping yg bertujuan untuk membentuk : 2,3-bifosfo Gli serat yg berfungsi untuk membantu melepas ikatan HbO2 ( Oksihemoglobin ) menjadi Hb + O2
Jalur Bifosfogliserat dalam eritrosit
OKSIDASI ASAM PIRUVAT Terjadi di dalam mitokondria Oksidasi 1 mol Piruvat 1 mol Asetil KoA
menghasilkan 3 mol ATP Reaksinya memerlukan TPP ( Tiamin Piro Phosphat ) Dikatalisis oleh enzim : Kompleks Piruvat Dehidroge- nase yg memerlukan koenzim : CoA ( Koenzim A )
yg berasal dr Asam Pantotenat ( vitamin B5 ) Defisiensi tiamin penumpukan piruvat Alkoholik def. thiamin asidosis laktat &
piruvatCH3COCOOH + HSCoA + NAD+ CH3CO-SCoA + NADH H+
(piruvat) ( Asetil KoA )
Oksidasi dekarboksilasi asam piruvat
GLIKOGENESIS Sintesis glikogen dari glukosa Terjadi di dalam hati dan otot Reaksi 1 : Mg++
Glukosa + ATP Glukosa 6-p + ADP
Glukokinase / Heksokinase Reaksi 2 : Glukosa 6-p Glukosa 1-p Fosfoglukomutase Reaksi 3 : Glukosa 1-p + UTP UDPG +
Pirofosfat UDPG Pirofosforilase
SINTESIS GLIKOGEN
Jalur glikogenesis dan glikogenolisis
GLIKOGENESIS
Glikogenolisis
GLIKOGENOLISIS Proses pemecahan glikogen Dalam otot : * tujuannya untuk mendapat energi bagi otot * hasil akhirnya : piruvat / laktat sebab
gluko- sa 6-p yg dihasilkan dr glikogenolisis masuk ke jalur glikolisis di otot Dalam hati : * tujuannya : untuk mempertahankan kadar glukosa darah di antara dua waktu makan * Glukosa 6-p akan diubah menjadi glukosa Glukosa 6-p + H2O Glukosa + Pi Glukosa 6-fosfatase
Enzim Glukosa 6-fosfatase terdapat di : hati, ginjal dan epitel usus ( tetapi tidak terdapat
di otot )
Enzim Glikogen fosforilase memutus ikatan α-1,4 glikosidik dr glikogen
Debranching enzyme memutus ikatan
α-1,6 glikosidik
GLUKONEOGENESIS Pembentukan glukosa dari bahan bukan
karbohidrat Pada mmalia terutama terjadi di : hati dan ginjal Substrat : 1. Asam laktat dri otot, eritrosit 2. Gliserol dri hidrolisis Triasilgliserol
dlm jar lemak ( adiposa ) 3. Asam amino glukogenik 4. Asam propionat pd ruminansia
Glukoneogenesis penting sekali untuk penyediaan glukosa bila karbohidrat tidak cukup dlm diet
Jaringan perlu pasokan glukosa kontinu sebagai sumber energi terutama sistem saraf dan eritrosit
Enzim bantuan : 1. Piruvat karboksilase 2. Fosfoenolpiruvat karboksikinase 3. Fruktosa 1,6 bifosfatase 4. Glukosa 6-fosfatase
Jalur Glukoneogenesis
Glukoneogenesis dari asam amino
Perubahan asam propionat masuk ke jalur glukoneogenesis
HMP SHUNT(HEKSOSA MONO PHOSPHAT SHUNT) Disebut juga : Pentose Phosphate Pathway Merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosa Tidak bertujuan menghasilkan energi ( ATP ) Aktif dalam : 1. Hati 2. Jar. Lemak 3. Klj. Korteks adrenal 4. Klj. Tiroid 5. Eritrosit 6. Klj. Mammae ( laktasi )
Tidak aktif di dalam sel otot Fungsi : 1. Membentuk NADPH untuk sintesis
asam lemak, steroid 2. Membentuk pentosa ribosa
untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat 3. Dalam eritrosit : Membentuk NADPH untuk mereduksi :
Glutathion reduktaseGlutathion Teroksidasi Glutathio
tereduksi( G-S-S-G ) ( 2-G-SH )
2G-SH + H2O2 G-S-S-G + 2H2O
Glutathion peroksidase
Glutathion tereduksi membebaskan eritrosit dari H2O2
penimbunan H2O2 memperpendek umur eritro-
sit Mutasi enzim glutathion peroksidase
Hemolisis eritrosit jika diberi oksidan seperti primaquin,
Aspirin, sulfonamid
Ribosa 5-p yg terbentuk akan bereaksi dengan ATP 5-Phospho Ribosil 1-Piro Phosphat (PRPP)
Jalur HMP Shunt
GLUKOSA DARAH Glukosa dapat dipakai oleh semua jaringan
tubuh, disimpan : * hati dan otot Glikogen * jaringan lemak Triasilgliserol ( TG ) Sumber glukosa darah : 1. Karbohidrat Makanan 2. Glikogenolisis hepar 3. Glukoneogenesis Hormon yg mengatur glukosa darah : * Insulin * Hormon dri kelenjar Hipofisa anterior :
Growth Hormone * Hormon kelenjer Medula adrenal : epinefrin,
glukagon
PENGARUH HORMON :
* Keadaan kadar glukosa darah
merangsang sekresi hormon glukagon * Keadaan kadar glukosa darah
merangsang sekresi hormon insulin * Keadaan darurat merangsang
sekresi hormon adrenalin
PERUBAHAN ANTAR BAHAN MAKANAN
Makan banyak karbohidrat Karbohidrat dapat dibentuk menjadi lemak (Glukosa Asetil KoA Asam lemak
TG)
Makan protein Kelebihan protein dpt dibentuk menjadi lemak Asam amino Anggota Siklus Kreb’s /
Piruvat
Asetil KoA Asam lemak TG
Makan banyak lipid Lipid tidak dapat diubah menjadi protein
ataupun karbohidrat LIPID (TG) cadangan energi ( oksidasi β asam lemak)
Asetil KoA TCA Cycle E
SIKLUS ASAM SITRAT
Disebut juga siklus asam trikarboksilat (tricarboxylic acid cycle = TCA cycle) atau siklus krebs
Letak : di dalam mitokondria
Lokasi selular : * di dalam sel-sel jaringan hewan mamalia semua kom ponen siklus asam sitrat terdapat di dalam matriks
mi tokondria * ke luar masuknya metabolit daur ini melalui mem- bran mitokondria merupakan proses yg aktif dan ter- kendali
Jalur reaksi Siklus Kreb’s
FUNGSI TCA CYCLE
Fungsi utama : 1. Oksidasi asetil KoA menjadi CO2, H2O dan
energi (1 mol asetil KoA menghasilkan 12 mol ATP
oleh karena daur ini banyak melepas H+
dan elektron yg akan masuk rantai respirasi)
2. Anggota TCA cycle bersifat amfibolik, artinya :
dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi energi, atau disintesis menjadi senyawa lain
ANGGOTA TCA CYCLE BERSIFAT AMFIBOLIK Dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi energi * katabolisme asam amino angota tca cycle energi * oksidasi beta asam lemak asetil KoA anggota siklus krebs energi * oksidasi glukosa piruvat asetil
KoA anggota siklus krebs energi Dapat disintesis menjadi senyawa lain, misalnya
men- jadi : * glukosa (melalui glukoneogenesis) * asam amino tertentu * asam lemak (lipogenesis)
TAHAPAN REAKSI SIKLUS ASAM SITRAT Tahap 1. sitrat sintase
Asetil KoA + oksaloasetat + H2O sitrat + KoA-SH
Merupakan reaksi kondensasi aldol yg disertai hidroli- sis dan berjalan searah
Tahap 2 Sitrat diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase
yg mengandung Fe++ caranya : mula2 terjadi dehi-
drasi menjadi cis-akonitat ( yg tetap terikat enzim ) kemudian terjadi rehidrasi menjadi isositrat
Reaksi ini dapat dihambat oleh fluoroasetat
Tahap 3 Isositrat dioksidasi menjadi oksalosuksinat (terikat en- zim) oleh isositrat dehidrogenase yg memerlukan
NAD+
Reaksi ini diikuti dekarboksilasi oleh enzim yg sama menjadi α-ketoglutarat. Enzim ini memerlukan Mn++ /
Mg++
Ada 3 jenis isozim isositrat dehidrogenase : * satu jenis isozim menggunakan NAD+ isozim ini
hanya ditemukan di dalam mitokondria NADH + H+ yg terbentuk akan diteruskan dalam rantai respi-
rasi * Dua jenis isozim yg lain menggunakan NADP+ dan
ditemukan dalam mitokondria dan sitosol
Tahap 4 Dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat (caranya
seper- ti pada dekarboksilasi oksidatif piruvat) menjadi
suksi nil KoA oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase
kom pleks Enzim ini memerlukan kofaktor seperti : TPP, Lipoat, NAD+, FAD dan KoA-SH
Reaksi ini secara fisiologis berjalan searah
Reaksi ini dapat dihambat oleh arsenit menga
kibatkan akumulasi / penumpukan α-ketoglutarat
Tahap 5 Suksinat thikonase Suksinil KoA Suksinat Reaksi ini memerlukan ADP atau GDP yg dengan Pi
akan membentuk ATP atau GTP. Juga memerlukan Mg+
+
Reaksi ini merupakan satu2nya dalam TCA cycle yg membentuk senyawa fosfat berenergi tinggi pada ting-
kat substrat Pada jaringan dimana glukoneogenesis terjadi ( hati & ginjal) terdapat 2 jenis isozim suksinat thiokonase, sa- tu jenis spesifik GDP, satu jenis untuk ADP. Pada jaringan nonglukoneogenik hanya ada isozim yg
menggunakan ADP
Tahap 6 Suksinat dehidrogenase
Suksinat + FAD Fumarat + FADH2
Reaksi ini tdak lewat NAD, dihambat oleh malonat Tahap 7 Fumarase
Fumarat + H2O L-Malat Tahap 8 Malat dehidrogenase
L-Malat + NAD+ Oksaloasetat + NADH + H+
Reaksi ini membentuk kembali oksaloasetat
Reaksi total : Asetil KoA + 3NAD+ + FAD + ADP (atau GDP) + Pi + H2O 2CO2 + KoA-SH + 3 NADH + 3 H+ + FADH2
+ ATP ( atau GTP)
LIHAT GAMBAR SIKLUS ASAM SITRAT REAKSI DEHIDROGENASE * yg menggunakan NAD+ 3 ATP * yg menggunakan FAD (tak lewat NAD+) 2 ATP Suksinat thikonase : 1 ATP atau 1 GTP Reaksi yg menghasilkan CO2 ( dekarboksilasi oksida- tif) : reaksi yg dikatalisis oleh isositrat dehidrogenase
dan α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks Vitamin B yg berperan pada TCA cycle sbg bentuk ko- enzimnya : Thiamin TPP Niacin NAD Riboflavin FAD Asam pantotenat KoA
JUMLAH ENERGI YANG TERBENTUK
Oksidasi 1 mol asetil KoA lewat TCA cycle menghasil-
kan : * 3 mol (NADH + H+) yg akan masuk rantai
respirasi menghasilkan 3 x 3 mol ATP = 9 mol AP * 1 mol FADH2 yg akan masuk rantai respirasi meng-
hasilkan 2 mol ATP * Enzim suksinat thiokinase menghasilkan 1 mol ATP ( atau GTP ) * Jadi dari 1 mol asetil KoA dihasilkan 12 mol
senyawa fosfat berenergi tinggi
INHIBITOR SIKLUS ASAM SITRAT Fluoroasetat : * Dgn KoA-SH membentuk fluoroasetil-KoA * Fluoroasetil-KoA berkondensasi dgn oksaloasetat
membentuk fluorositrat ( dikatalisis oleh sitrat sintase)
* Fluorositrat menghambat akonitase terjadi
akumulasi sitrat * Fluoroasetat didapatkan misalnya pada pestisida
Malonat : menghambat suksinat dehidrogenase Arsenit : menghambat α-ketoglutarat
dehidrogenase kompleks
PERANAN TCA CYCLE PD SINTESIS ASAM LEMAK DR GLUKOSA :
Piruvat dehidrogenase adalah enzim mitokondrial Asetil KoA adalah bahan baku sintesis asam lemak
rantai panjang pada nonruminansia Asetil KoA (yg terbentuk dr piruvat oleh enzim piruvat dehidrogenase) tak dapat menembus membran mito- kondria jadi dibentuk dulu menjadi sitrat baru ke- mudian menembus membran menuju sitosol se- lanjutnya oleh enzim ATP-sitrat liase dibentuk lagi
menjadi asetil-KoA untuk sintesis asam lemak dalam sitosol
Peranan Siklus Kreb’s pada Glukoneogenesis dari asam amino
REGULASI TCA CYCLE
REGULASI TCA CYCLE :
* Tergantung pasokan dan kebutuhan akan TCA cycle.
* Tersedianya NAD dan FAD * Hambatan oleh NADH * High energy signal turn off * Low-energy signal turn on
Reaksi searah : reaksi oleh sitrat sintase dan α-ketoglutarat dehidrogenase prakstis berlangsung searah
RINGKASAN METABOLISME KARBOHIDRAT
1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan
mengalami glikolisis (dipecah) menjadi 2
piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini
dihasilkan energi berupa ATP.
2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi
menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini
dihasilkan energi berupa ATP.
3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu
siklus asam sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi
berupa ATP.
4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi
kebutuhan energi kita maka glukosa tidak
dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi
polimer glukosa (disebut glikogen). Glikogen ini
disimpan di hati dan otot sebagai cadangan
energi jangka pendek. Jika kapasitas
penyimpanan glikogen sudah penuh, maka
karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan
lipid sebagai cadangan energi jangka panjang.
5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet
sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah
menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa
mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi
piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.
6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan
cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber
energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein
harus digunakan. Jalur ini dinamakan
glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru)
karena dianggap lipid dan protein harus diubah
menjadi glukosa baru yang selanjutnya
mengalami katabolisme untukmemperoleh
energi.
Terima Kasih
Syukron ^_^
Thanks for your attention :D
Jazaakumullahu khiron…wa barokallahu fiikum