Biosintesis Karbohidrat & Lemak
Biosintesis Karbohidrat
Saat ini: mencapai titik balik metabolisme sel
Beberapa prinsip biosintesis:
Lintas berbeda dengan proses degradasinya
Enzim pengatur berbeda dengan lintas kataboliknya
Memerlukan energi (penguraian ATP menghasilkan energi); reaksi tidak dapat balik
Biosintesis D-glukosa penting & harus karena:
Otak (Otak manusia: 120 g/hari)
Sistem syaraf
Medula ginjal
Testes
Eritrosit
Embrio
s
Prekursor biosintesis D-glukosa Piruvat Sebagian besar asam amino Laktat Gliserol Senyawa antara siklus asam sitrat
Pembentukan D-glukosa dengan prekursor non-KHO :
glukoneogenesis
Biosintesis glikogen paling penting: Hati (segera diubah menjadi glukosa darah) Otot (sumber energi ATP kontraksi otot)
Glukoneogenesis
Piruvat menjadi Fosfoenolpiruvat
Reaksi jalan pintas pertama Katalis piruvat karboksilase mitokondria
(pembentukan oksaloasetat dari piruvat) Piruvat karboksilase: enzim pengatur
Hampir tidak aktif tanpa modulator positif: asetil-koA
Oksaloasetat direduksi menghasilkan malat oleh malat dehidrogenase mitokondria dengan memanfatkan NADH NADH + H+ + oksaloasetat NAD+ + malat
Malat meninggalkan mitokondria untuk memasuki sitosol Malat + NAD+ oksaloasetat + NADH + H+
Oksaloasetat yang terbentuk dikatalisis oleh fosfoenolpiruvat karboksilase menghasilkan fosfoenolpiruvat, Tergantung oleh Mg2+ dan guanosin trifosfat (GTP)
Oksaloasetat + GTP fosfoenolpiruvat + CO2 + GDP
Fruktosa 1,6-Difosfat menjadi Fruktosa 6-Fosfat
Glikolitik Enzim:
Fruktosa 6-fosfat
Fosfofruktokinase
ATP + fruktosa 6-fosfat ADP + fruktosa 1,6-difosfat
Glukoneogenisis Enzim: fruktosa difosfatase (modulator + ATP,
modulator kuat ATP)
Fruktosa 1,6-difosfat + H2O Fruktosa 6-fosfat + Pi
Pemecahan Glikogen
Glukosa 6-fFosfat menjadi Glukosa Bebas
Defosforilasi glukosa 6-fosfat
Enzim: glukos-6 fosfatase (retikulum endoplasmik hati; tidak ada di otot /otak , sehingga tidak dapat menghasilkan glukosa darah)
Persamaan keseluruhan reaksi:
Piruvat + ATP + GTP fosfoenolpiruvat +ADP + GDP +Pi
Go= 0,2 kkal/mol (energi bebas baku total yang menimbulkan sintesis fosfoenolpiruvat)
G sebenarnya keadaan intraseluler : amat negatif : - 6 kkal
s
Glukoneogenisis Mahal
2 piruvat + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 2H+ + 4H2O glukosa + 2NAD
+ + 4ADP + 2GDP + 6 Pi
Mokelul glukosa dibentuk dari piruvat, perlu:
6 gugus fosfat berenergi tinggi
4 dari ATP
2 dari GTP
Reaksi glukonegenisis bukan kebalikan pengubahan glukosa menjadi piruvat
Glukoneogenisis vs Glikolisis
Glukoneogenisis
Titik kontrol pertama: piruvat karboksilase (modulator posifif: asetil-KoA)
Biosintesis glukosa dari piruvat terjadi: asetil-KoA dalam jumlah berlebih di mitokondria
Asetil-KoA modulator negatif kompleks piruvat dehidrogenase, sehingga oksidasi piruvat menjadi asetil-KoA terhambat
Titik kontrol kedua: fruktosa difosfatase
Dihambat oleh AMP
Glikolitik: AMP & ADP mengaktifkan fosfofruktokinase, tetapi dihambat oleh sitrat & ATP
Siklus asam sitrat: dipadati bahan bakar (asetil-KoA/sitrat/ATP), maka piruvat menjadi glukosa dilakukan yang kemudian akan disiman daam bentuk glikogen
Glukoneogenesis: diatur oleh piruvat kinase secara tidak langsung (tidak digunakan dalam glukoneogenesis)
Piruvat kinase
L (hati)
M (otot)
Piruvat kinase L:
Terletak di jaringan yang banyak melakukan glukoneogenesis
Dihambat oleh kelebihan ATP
Dihambat oleh asam amino: alanin (prekursor glukoneogenesis)
Dihambat: maka glikolisis melambat
Pirvat kinase M: tidak diatur dengan cara ini
Senyawa Siklus Asam Sitrat sebagai Prekursor Glukosa
Senyawa antara siklus asam sitrat: Sitrat
Isositrat
-ketoglutarat
Suksinat
Fumarat
Malat
Senyawa di atas teroksidasi dalam siklus asam sitrat menghasilkan
oksaloasetat: fosfoenolpiruvat
Hanya 3 C diubah menjadi glukosa
Sebagian Besar Asam Amino adalah Glukogenik
Asam amino: dibah menjadi piruvat/ senyawa tertentu dalam siklus asam sitrat
Contoh asam amino sebagai prekursor fosfoenolpiruvat: Alanin (deaminasi menghasilkan piruvat)
Glutamat (deaminasi menghasilkan -ketoglutarat)
Aspartat (deaminasi menghasilkan oksaloasetat)
Penderita diabetes: kecepatan pengubahan asam amino glukogenik menjadi glukosa lebih cepat daripada orang normal
Glukoneogenisis selama Normalisasi setelah Gerakan Muskular
Selama aktivitas muskular: Sistem sirkular tidak dapat membawa O2 & glukosa ke otot
kerangka dengan kecepatan cukup untuk memenuhi kebutuhan otot tinggi terhadap ATP
Glikogen otot: sebagai bahan bakar melalui proses glikolisis menghasilkan laktat & ATP
O2 rendah, laktat akan keluar dari otot ke darah lalu ke hati menghasilkan glukosa darah lalu kembali ke otot
2 molekul laktat memerlukan 6 gugus fosfat berenergi tinggi ATP untk menghasilkan glukosa, walau hanya 2 molekul ATP saat pemecahan 1 molekul glukosa
Proses normalisasi sempurna: 30 menit
Biosintesis Glikogen
Sintesis glikogen: pada semua jaringan terutama otot hati & kerangka
Tahapan Tahap 1/awal : reaksi heksokinase (fosforilasi glukosa menjadi
glukosa 6 fosfat) Tahap 2: glukosa 6-fosfat menjadi glukosa 1-fosfat oleh
fosfoglukomutase Tahap 3/kunci: pebentukan uridin difosfat oleh kerja glukosa 1-
fosfat uridiltransferase Tahap 4/akhir:Glikoge sintase memindahkan residu glukosil dari
UPD-glukosa ke ujung non-reduksi molekul glikogen bercabang
Pautan (1 4) dibentuk diantara atom C 1 molekul glukosa yang datang & atom C 4 residu glukosa ujung pada glikogen
Ikatan (1 6): glikosil-(4 6)-transferase: pemindahan fragmen oligosakarida terminal (6-7 glukosil) dari ujung nonreduksi cabang glikogen kebagian dalam, sehingga membentuk cabang baru
Pengaturan Glikogen Sintase & Fosforilase
Fosforilase a: bentuk aktif glikogen fosforilase
Fosforilase b: defosforilase dari fosforilase a Cenderung tidak aktif
Dirangsang oleh AMP
Diaktifkan menjadi fosforilase a oleh fosforilase kinase plus ATP
Glikogen sintase: terfosforilasi & terdefosforilasi (diatur berlawanan dari glikogen fosforilase & tidak berada pada kondisi aktif secara bersamaan) Glikogen sintase a: terdefosforilasi
Glikogen sintase b: terfosforilasi oleh ATP pada kedua gugus hidroksil serinnya oleh protein kinase Diaktifkan kembali oleh fosfoprotein fosfatase
Keseimbangan laju sintesis & penguraian glikogen dikontrol 2 hormon adrenalin
Glukagon
Kedua hormon mengontrol bentuk aktif & inaktif enzim glikogen sintase
Sekresi adrenalin: urai glikogen hati & otot (meningkatkan rasio fosforilase a terhadap b, tetapi glikogen sintase a terhadap b)
Glukonegenisis dari Asam Lemak
Biosintesis Lemak
Biosintesis Lemak
Biosintesis triasilgliserol: paling aktif pada hewan karena kemampuan menyimpan triasilgliserol besar
Glikogen: beberapa ratus gram glikogen dalam hati & otot
Hampir tidaj memenui kebutuhkan energi 12 jam
Cadangan triasilgliserol pada seorang pria dengan berat bdan 70 Kg adalah 12 Kg: cukup untuk memenuhi kebutuhan basala selama 8 minggu
Kelebihan diet KHO, shingga kapasitas penyimpanan glikogen tidak mencukupi KHO diubah menjadi triasilgliserol (bawah kulit &
rongga perut)
Lipida polar membran (fosfolipid & sfingolipid) : tidak disimpan, tetapi tetap disintesis berkesinambungan
90 % energi cadangan triasilgliserol: berada dalam bentuk asam lemaknya
Biosintesis Asam Lemak
Asam lemak utama pada lipida: jumlah atom C genap
Lintas berbeda dengan degradasi oksidatif lipida
Biosintesis asam lemak memerlukan:
Senyawa antara berkarbon 3
CO2 Enzim : asam lemak sintetase
Senyawa yang berperan dalam pembentukan asam palmitat:
Asetil-KoA : pemulai
Malonil-KoA
Pertumbuhan rantai dimulai dari inisiasi residu asetil& memperpanjangnya dengan penambahan unit 2-karbon dari malonil-KoA sampai ujung karboksil palmitat Gugus karboksil tidak teresterifikasi: hilang sebagai
CO2 Senyawa anataranya: tioester (bukan KoA)
Tioester: protein berat molekul rendah yang disebut protein pembawa asil (ACP) dan mempunyai gugus SH-esensial
Biosintesis asam lemak : sitosol sel eukariotik
Degradasi oksidatif asam lemak : mitokondria
Malonil-KoA dibentuk dari Asetil-KoA
Malonil-KoA : prekursor langsung siosintesis asam lemak
Malonil-KoA pertama kali dibentuk oleh asetil-KoA di sitosol
Asetil-KoA berasal dari intramitokondria
Asetil-KoA dari:
oksidasi piruvat
Oksidasi asam lemak
Degradasi kerangka karbon asam amino
Asetil-KoA: tidak dapat menembus membran mitokondria : sistem ulangalik gugus asetil dapat memindahkan gugus asetil melintasi membran mitokondria
Sistem ulang-alik Asetil-KoA berinteraksi dengan oksaloasetat
membentuk sitrat oleh sutrat sintase Sitrat keluar matrik menuju sitosol melalui sistem
transpor trikarboksilat spesifik Sitrat berinteraksi dengan KoA sitosol & ATP : asetil-
KoA Sitrat + ATP+KoA Asetil-KoA+ ADP+ Pi+oksaloasetat
Asetil-KoA mengalamikarboksilasi menghasilkan malonil-KoA (tidak dapat balik)
CO2 yang masuk menjadi gugus karboksilat malonil-KoA ATP + Asetil-KoA + CO2 + H2O Malonil-KoA + ADP +Pi+ H
+
Sistem Asam Lemak Sintase
Enzim yang terlibat : 7
Berlangsung di sitosol
Pusat sistem : ACP yang mengikat secara kovalen senyawa antara asil
Gugus prostetik ACP: 4-fosfopantetein
Fungsi ACP: analog peranan koenzim A pada oksidasi asam lemak: esterifikasi senyawa antara asil
Gugus prostetik & residu serin melekat: tangan pengayun untuk membawa gugus asil terikat secara kovalen dari suatu tempat aktif enzim menuju tempat aktif lainnya
Asam lemak sintase mempunayi 2 macam gugus sulfihidril esensial & dimuati oleh gugus asil
1 gugus prostetik 4-fosfopantetein ACP
Residu sistein spesifik dari 3-ketosil-ACP
Berpartisipasi biosintesis asam lemak
Pemuatan gugus sulfhidril
ACP transferase: gugus asetil dari asetil-S-KoA le sistein SH
ACP maloniltransferase: gugus malonil dari malonil-S-KoA
Penambahan Setiap Unit 2-karbon
Tahap kondensasi:
Gugus asetil & malonil berikakatan secara kovalen dengan gugs SH pada sintase: reaksi kondensasi : membentuk gugus asetoasetil (asetil pindah)& membebaskan CO2
Tahap Reduksi3-keto
ASETOASETIL-S-ACP mengalami reduksi pada gugus karbonildengan menggunakan nadph : membentuk d-3-hidroksibutiril-S-ACP
Tahap dehidrasi
D3-hidroksibutiril-S-ACP didehidrasi menghasilkan trans-2-butenoi-S-ACP
Tahap Penjenuhan
Ikatan ganda direduksi / dijenuhkan untuk membentuk butiril-S-ACP
Gugus butiril dipindahkan ke gugus sitein
Perpanjangan:
Gugs malonil dipindahkan gugs fosfooantein-SH pada ACP, gugus butitil meninggalkan lalu menggantikan CO2 pada gugus malonil: gugs asil C6
Gugs 3-ketonya direduksi : menghasilkan gugus asil 6-C jenuh : heksanoil dipindahkan ke gugus SH sistein
Setelah 7 siklus : palmitoil S-ACP lalu dilepaskan dari ACP
Top Related