METABOLISME KARBOHIDRAT

1.GLIKOLISIS
2.GLIKOGENESIS
3.GLIKOGENOLISIS
4.JALUR PENTOSA FOSFAT
5.GLUKONEOGENESIS
6.METABOLISME HEKSOSA LAINNYA
GLIKOLISIS
1. SEBAGIAN BESAR JARIN GLIKOLISIS
2. GLIKOGENESIS
3. GLIKOGENOLISIS
4. JALUR PENTOSA FOSFAT
5. GLUKONEOGENESIS
6. METABOLISME HEKSOSA LAINNYA
 organ perlu glukosa
 Otak dan eritrosit hampir semua tenaganya dari glukosa

§ Glikolisis = jalur utama penggunaan glukosa reaksi bisa erob atau anerob.

§ Oksidasi glukosa à perlu oksigen, sistem enzim mitokondria, siklus asam sitrat dan rantai respirasi

§ Glikolisis : jalur metabolisme glukosa, fruktosa dan galaktosa dari diet.

§ Glikolisis menghasilkan ATP.
Di otot (erob) à ATP >>, anerob à ATP <<  Jantung teradaptasi kondisi erob à pada iskemiaà glikolisis <<<.  Sel kanker yang tumbuh cepat à glikolisis >> siklus asam sitrat à piruvat >> à laktat (asam)
{ penyakit : enzim glikolisis defisien aktivitasnya piruvat kinase à anemia hemolitika otot skelet (fosfofruktokinase <<) à fatigue. Glikolisis anerob : { Awal penelitian : proses fermentasi ragi = pemecahan glikogen di otot { Pada kontraksi otot (anerob) à glikogen ¯, laktat { Pada kontraksi otot secara erob à laktat (piruvat sebagai hasil akhir glikolisis) à CO2 & H2O { Disimpulkan : metabolisme karbohidrat : aerob dan anerob. { Reaksi glikolisis : erob/anerob : sama, kecuali produk akhirnya (piruvat/laktat) REAKSI-REAKSI PADA GLIKOLISIS Glukosa + 2 ADP + 2 Pi à 2 L(laktat) + 2 ATP + 2 H2O  Terjadi ekstramitokondrial {sitosol heksokinase. 1. Glukosa +ATP Glukosa –6-fosfat + ADP  Di hepar : glukokinase,  Glukosa-6-fosfat : penghubung jalur metabolik - glikolisis - glukoneogenesis - jalur pentosa fosfat - glikogenesis - glikogenolisis
{ ATP : donor fosfat
Reaksi melepaskan tenaga sebagai panas ® ireversibel.
GLUKOKINASE

- aktif pada keadaan kenyang (kadar gula > 5 mmol/L).
- spesifik untuk glukosa

HEKSOKINASE : dihambat oleh produk (G-6-P)
ekstrahepatik
afinitas tinggi terhadap glukosa
aktif pada keadaan lapar
aktif pada a dan b-glukosa
aktif terhadap heksosa lain
(kec <<<) fosfoheksoseisomerase 2. G-6-P F-6-P (isomerisasi aldosa-ketosa & fosfofruktokinase 3. F-6-P + ATP F-1,6-difosfat Fosfofruktokinase : enzim alosterik inducible, irreversibel mengatur kecepatan reaksi aldolase 4. F-1,6-difosfat gliseraldehid 3-P + dihidroksiaseton-P (2 triose) inerconverted oleh enzim fosfotriose isomerase Fosfotriose isomerase 5. Gliseraldehid 3-P dihidroksiaseton-P gliseraldehid 3-fosfat DH 6. Gliseraldehid 3-P + NAD+ + Pi 1,3-DPG. + NADH + H+ 1,3-DPG = senyawa tenaga tinggi. fosfogliserat kinase. 7. 1,3-DPG + ADP 3-PG + ATP - 2 molekul triose-P/ mol glukose à 2 ATP ( fosforilasi peringkat substrat) - Jika terdapat arsenat à +1,3-DPG à 1-arsenofosfogliserat® 3-fosfogliserat + PANAS (tidak dihasilkan ATP). Di dalam eritrosit terjadi reaksi : 1,3-DPG 2,3-DPG 3-PG 2,3-DPG + hemoglobin à afinitas HbO ® oksigen dilepaskan oleh Hb di jaringan perifer. fosfogliserat mutase 8. 3-fosfogliserat 2-fosfogliserat enolase 9. 2-fosfogliserat PEP + H2O Reaksi : dehidrasi & redistribusi tenaga dlm mol. Enolase dihambat oleh fluorida. PEP : senyawa fosfat bertenaga tinggi piruvat kinase 10. PEP + ADP ATP + (enol) piruvat 11. (enol) piruvat (keto) piruvat ANEROB laktat dehidrogenase 12. Piruvat + NADH + H+ laktat + NAD+ EROB  Piruvatà mitokondriaà asetil-KoA à Siklus Krebs à CO2 + H2O  NADH dari glikolisis à mitokondria : 3 ATP ˜ Glikolisis di eritrosit (anerob) (tidak ada mitokondria) à hasil akhir laktat ˜ Serabut putih otot skelet, otot polos, eritrosit, otak, traktus gastrointestinal, medula ginjal, retina dan kulit, : energi dari glikolisis anerob.  Hepar, ginjal dan jantung : mengambil laktat à oxidasi menghasilkan laktat pada kondisi anerob. ˜Tiga langkah reaksi glikolisis : eksergonik & irreversibel dikatalisis : heksokinase (dan glukokinase) pengatur fosfofruktokinase glikolisis piruvat kinase Glukoneogenesis dikatalisis oleh enzim yang berbeda. OKSIDASI PIRUVAT à ASETIL-KoA : REAKSI IRREVERSIBEL : GLIKOLISIS à SIKLUS KREBS lSitosol : Piruvat à mitokondria à siklus asam sitrat  Piruvat à dekarboksilasi oksidatif à asetil-KoA piruvat DH kompleks. Piruvat + NAD+ + KoA Asetil-KoA + NADH + H+ + CO2 NADH à rantai respirasi à 3 ATP JALUR ENZIM YANG BEKERJA METODA PRODUKSI ATP Hs ATP GLIKOLISIS GLISERALDEHID-3-P DH FOSFOGLISERAT KINASE PIRUVAT KINASE ATP untuk rks (heksokinase & fosfofruktokinase) Rantai respirasi 2 NADH Fosforilasi tk substart Fosforilasi tk substrat 6 2 2 ----- 10 2 ----- 8 SIKLUS KREBS PIRUVAT DH ISOSITRAT DH a-KETOGLUTARAT DH SUKSINAT TIOKINASE SUKSINAT DH MALAT DH Rantai respirasi 2 NADH Rantai respirasi 2 NADH Rantai respirasi 2 NADH Fosforilasi tk substrat Rantai respirasi 2 FADH Rantai respirasi 2 NADH 6 6 6 2 4 6 ------ 30 Total ATP/mol glukosa pada kondisi Erobik Anerobik 38 2 METABOLISME GLIKOGEN Q Simpanan karbohidrat binatang. Q terutama di hepar (lebih dari 6%) dan otot (1%). Q sumber heksosa untuk glikolisis otot Q Glikogen hepar : mempertahankankadar gula darah Q Setelah 12 – 18 jam puasa glikogen hepar habis Q Glikogen otot : untuk kepentingan otot GLIKOGENOLISIS Ì Bukan langkah kebalikan glikogenesis 1) fosforilase (pembatas kecepatan reaksi) Glukosa pada ikatan (1à4) à(G-1-P) sampai 4 residu glukosa dari ikatan cabang 1à6. (C6)n + Pi à(C6)n-1 + glukosa 1-fosfat 2) glukan transferase : memindahkan trisakarida dari satu cabang ke lainnya à ikatan (1à6) terbuka. 3) debranching enzyme : Hidrolisis ikatan (1à6) à percabangan tidak ada bekerja kembali enzim fosforilase. Di otot : fosfoglukomutase Ì glukosa-1-fosfat glukosa 6-fosfat Hepar & ginjal : glukose 6-fosfatase glukosa 6-fosfat glukosa à darah GLUKONEOGENESIS DAN KONTROL GULA DARAH  Glukoneogenesis : senyawa non karbohidrat à glukosa atau glikogen. Substrat : asam amino glukogenik, asam laktat, gliserol  Terjadi jika karbohidrat dari diet tidak cukup  Fungsi glukosa : - jaringan adiposa : sumber gliserol à Lemak - mempertahankan kadar senyawa antara siklus Krebs - prekursor laktosa - sumber tenaga otot skelet pada kondisi anerob (ada lemak, ada kebutuhan basal untuk glukosa) JALUR PENTOSA FOSFAT JALUR METABOLISME HEKSOSA LAINNYA  Jalur pentosa fosfat :  jalur alternatif untuk metabolisme glukosa  tidak menghasilkan ATP mempunyai 2 fungsi : 1. Menghasilkan NADPH (sintesis reduktif : misalnya biosintesis asam lemak dan steroid) 2. Menghasilkan residu ribosa (biosintesis nukleat) Glukosa, fruktosa dan galaktosa : heksosa yang paling banyak diabsorpsi berasal dari pati, sukrosa dan laktosa. Defisiensi beberapa enzim dalam jalur pentosa fosfat à hemolisis sel darah merah Jalur : multisiklis 3 G 6-P + 6 NADP+ à 3 CO2 + 3 5-C + 6 NADPH + 6H+à 2 G-6-P + gliseraldehid-3P à glukosa 6-fosfat. a Reaksi sitosolik. a 2 fase : a. oksidatif non-reversibel à NADPH b. non-oksidatif reversibel à Ribosa (C5)  Manusia dan primata lainnya : tidak dapat mensintesis asam askorbat (tidak mempunyai enzim L-gulonolakton oksidase) Oxidasi dekarboksilasi Gulonat 3-keto-L-gulonat L-xylulosa reduksi (NADPH) Oksidasi (NAD) Aktivasi xylitol D-xylulosa xylulosa 5-P à jalur pentosa fosfat METABOLISME GALAKTOSA UNTUK SINTESIS LAKTOSA GLIKOLIPID PROTEOGLIKAN GLIKOPROTEIN Galaktosa : dari hidrolisis laktosa di usus à glukosa ( di hepar). Kemampuan hepar untuk mengubah galaktosa :tes fungsi hepar tes toleransi galaktosa.