METABOLISME KARBOHIDRAT

2015

• DIET BERVARIASI P.U. KARBOHIDRAT >• FUNGSI KARBOHIDRAT TERUTAMA SEBAGAI SUMBER

ENERGI ( DR. GLUKOSA )• MONOSAKARIDA ( HEKSOSA ) HASIL PENCERNA- AN KARBOHIDRAT TERUTAMA : * GLUKOSA * FRUKTOSA * GALAKTOSA• FRUKTOSA DAN GALAKTOSA DI HATI GLUKOSA

Jalur metabolisme disakarida dr diet

Metabolisme galaktosa

Metabolisme Fruktosa

• 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

Jalur Glikolisis

• Reaksi2 pd Glikolisis pada umumnya berjalan tidak searah, kecuali 3 reaksi :

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-p Fruktosa 1,6-bi-p * Dikatalisis oleh enzim : Fosfofruktokinase * bersifat irreversible * Merupakan enzim pengendali kecepatan alur gliko- lisis ( rate limiting enzyme )

• 3. Fosfoenol piruvat Enol piruvat * Dikatalisis oleh enzim : Piruvat kinase

• Energi yang dihasilkan :• Oksidasi 1 mol Glukosa 2 mol piruvat meng- hasilkan 8 mol ATP * Reaksi 5 : 2 x 3 ATP = 6 ATP ......1 NADH ~ 3 ATP * Reaksi 6 & 9 : 2 x 2 ATP = 4 ATP * Reaksi 1 & 3 : =-2ATP = 8 ATP

• Hitung berapa mol ATP yang dihasilkan jika 1 mol glukosa dioksidasi sampai habis CO2 dan H2O ?

C6H12O6 + 2 ADP + 2 NAD+ + 2 Pi  

2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H+ + 2 H2O

• 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 Gliserat yg berfungsi untuk membantu melepas ikatan HbO2 ( Oksihemoglobin ) menjadi Hb + O2

Jalur Bifosfogliserat dalam eritrosit

Metabolisme Bifosfogliserat di 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

SINTESIS ASETIL KoA

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

• Enzim Glikogen sintetase ( sintase ) membentuk ikatan α-1,4 Glikosidik ( rantai lurus ) dr glikogen

• Enzim Pencabang ( Branching Enzyme ) membentuk ikatan α-1,6 Glikosidik ( rantai cabang ) dr

glikogen

Molekul glikogen seperti pohon + cabang + rantingnya

SINTESIS GLIKOGEN

SINTESIS GLIKOGEN

Jalur glikogenesis dan glikogenolisis

Glikogenesis

Glikogenolisis

Enzim Glikogen fosforilase memutus ikatan α-1,4 glikosidik dr glikogen

Debranching enzyme memutus ikatan α-1,6 glikosidik

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 dr. otot, eritrosit 2. Gliserol dr. hidrolisis Triasilgliserol dlm. jar. lemak ( adiposa ) 3. Asam amino glukogenik 4. Asam propionate 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

CORI CYCLE

Key Enzyme pd jalur Glikolisis dan 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 )• HMP shunt : Tidak aktif di dalam sel otot

• Fungsi HMP SHUNT: 1. Membentuk NADPH untuk sintesis asam lemak, steroid 2. Membentuk pentose ribose untuk sinte sis nukleotida dan asam nukleat 3. Dalam eritrosit : Membentuk NADPH untuk mereduksi :

Glutathion reduktaseGlutathion Teroksidasi Glutathion 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 eritrosit

• Mutasi enzim glutathion peroksidase

• Hemolisis eritrosit jika diberi oksidan spt. : primaquin, Aspirin, sulfonamid

• Ribosa 5-p yg terbentuk akan bereaksi dengan ATP 5-Phospho Ribosil 1-Piro Phosphat (PRPP)

Jalur HMP Shunt

PRODUK HMP SHUNT

METABOLISME GLUKOSA

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 dr. klj. Hipofisa anterior : Growth Hormone * Hormon klj. 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

• Glukagon (hati) Pembentukan cAMP• Epinefrin (otot) 1. cAMP menghambat Glikogen sintase menghambat glikogenesis 2. cAMP memacu fosforilase memacu glikogenolisis• INSULIN : 1. Memacu glikogen sintase 2. Memacu fosfodiesterase yg akan memecah cAMP

menjadi 5’AMP efek : memacu glikogenesis menghambat glikogenolisis

• 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

Metabolisme makanan

Selamat belajar !!! Semoga suksesTerimakasih