METABOLISME KARBOHIDRAT

Laboratorium Biokimia Fakultas Biologi UGM

METABOLISME :

KATABOLISME

PENGATURAN

ANABOLISME

Katabolisme :

Glikolisis Siklus asam sitrat Respirasi seluler

Salah satu proses metabolisme yang universal dengan berbagai variasi ditemukan pada banyak tipe sel di hampir semua jenis tipe organisme

Tipe glikolisis yang paling umum dan paling dikenal adalah Embden-Meyerhof pathway

Ditemukan oleh Gustav Embden & Otto Meyerhof.

GLIKOLISIS

Glikolisis

REAKSI ?

Suatu seri reaksi biokimia dimana satu molekul glukosa dioksidasi menjadi 2 molekul piruvat.

Mempunyai dua fungsi :

1. 1. Memproduksi molekul energi tinggi (ATP & NADH)

2. Produksi berbagai metabolit antara baik 6-C atau 3-C yang digunakan untuk berbagai proses metabolisme yang lain (biosintesis nukleotida)

Terdiri dari 2 fase :Persiapan / fase heksosa membutuhkan

energiPenghasilan energi/ Fase triosa

Glc DHAP DHAP PYR

Gluc diubah menjadi Pyr dalam : 10 langkah Pyr tergantung pd organism & tipe metabolisme

• Khamir dan bbrp organisme mengubah pyr mjd etanol (reaksi fermentasi alkohol)

• Mammal dlm kondisi anaerobik pyr diubah mjd laktat

• dlm kondisi aerobik asetil CoA + CO2

Glikolisis tidak memerlukan oksigen Tidak adanya oksigen pd suatu orgnsm

mencegah pyr masuk ke dlm siklus kreb & sistem transport elektron shg tdk menjadi CO2 & air

Fermentasi alkohol Pyr asetaldehid etanol

H+ CO2PDC

NADH + H+

NAD+

ADH

Respirasi anaerobik

Oksidasi molekul dalam kondisi tidak ada oksigen utk memproduksi energi

Membutuhkan elektron akseptor selain oksigen

Istilah respirasi anaerobik sering digunakan untuk fermentasi, walaupun kadang organisme anaerob menggunakan sistem transpor elektron dan ATP synthase untuk menghasilkan energi.

Produksi Laktat Bisa terjadi pd mikroorganisme atau orgnsm

tingkt tinggi ( kons O2 rendah)

Pyr Laktat

NADH + H+

NAD+

LDH

• NADH and H1+ dikonsumsi

• Laktat mempy kelarutan rendah dlm air

• Laktat dpt diubah kembali mjd pyr

Respirasi aerobik membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi

Pyr Asetil Co dan CO2

Masuk dalam daur kreb

Pyr Asetil Co A : enzim komplek Pyruvat DH

Go to Creb’s cycle?

Glikolisis pada Trypanosome sp

Trypanosoma brucei, the parasite that causes African sleeping disease in humans and nagana in livestock, is transmitted by the tse-tse fly. Mempunyai organela spesifik = glycosome

Daur Kreb

Berfungsi mengoksidasi hasil glikolisis mjd CO2 dan juga menyimpan energi ke bentuk molekul berenergi tinggi spt ATP, NADH, FADH2

Sentral dalam siklus oksidatif dlm respirasi dimana semua makromolekul dikatabolis (Karbohidrat, Lipid dan Protein)

Untuk kelangsungannya membutuhkan : NAD, FAD, ADP, Pyr dan OAA

Menghasilkan senyawa intermedier yg penting asetil Co A, alfa KG & OAA

Merupakan prekursor untuk biosintesis makromolekul – makromolekul

Berfungsi dalam katabolisme dan juga anabolisme amfibolik

Katabolisme memproduksi molekul berenergi tinggi

Anabolisme memproduksi intermedier untuk prekursor biosintesis makromolekul

Berbagai daur mengambil senyawa antara dlm siklus kreb berkurang hrs ada mekanisme utk mengganti senyawa antara tadi daur anaplerotik

Pada sel hewan reaksi yang paling penting Pengubahan Pyr OAA (pyr karboksilase)

Ensim nya di aktivasi oleh Asetil Co A OAA kemudian Asetil Co A Sitrat

OAA juga dpt diubah mjd Karbohidrat glukoneogenesis

Konsentrasi Asetil Co A : sinyal bagi ketersediaan karbon yg cukup shg dpt disimpan

Pada sel Tumbuhan dan bakteri : ada daur khusus yg langsung mengubah

PEP OAA (ensim PEP karboksilase)

Mekanisme anaplerotik ke-3 : ensim malik atau malat DH yang mengkatalisis pyr malat (menggunakan NADPH+H+)

Modifikasi siklus kreb dalam sel tumbuhan siklus glioksilat

Mengubah lemak gula : mekanisme ini penting dalam perkecambahan biji.

Proses ini terjadi dlm glioksisome : β oksidasi & glioksilat

Siklus ini juga terdapat pada mikroorganisme : menggunakan asetat sbg sumber energi

Siklus Glioksila

t

No Carbon loss!!

Biosintesis Karbohidrat

Dimulai dari sintesis glukosa sebagai unit terkecil KH polimerisasi moosakarida disakarida – polisakarida

Dua proses utama dalam biosintesis KH :

1.Glukoneogenesis2. Biosintesis glikogen, amilum dan sukrosa

Glukoneogenesis

Proses pembentukan glukosa dari senyawa prekursor karbohidrat pada jaringan hewan (hati), tumbuhan (biji) dan mikroorganisme

Pada hewan prekursor penting dalam glukoneogenesis :piruvat, gliserol dan asam amino

Reaksi glukoneogenesis berlangsung di semua organisme dengan pola yang sama, perbedaan terjadi pada beberapa senyawa metabolit dan sistem pengaturannya

Glukoneogenesis

Perbedaan utama glikolisis dan glukoneogenesisGlikolisis : glukosa piruvatGlukoneogenesis : piruvat glukosa

Pengaturan glikolisis dan glukoneogenesis adalah secara berlawanan. Asetil KoA akan menghambat secara allosterik pembentukan piruvat menjadi asetil Ko A, tetapi meningkatkan piruvat menjadi oksaloasetat

Biosintesis glikogen, amilum dan sukrosa Kelebihan glukosa pada organisme akan

diubah menjadi glikogen (pada hewan), amilum, sukrosa dan polisakarida yang lain (pada tumbuhan)

Glukosa akan diubah menjadi glukosa nukleotida yakni glukosa-UDP (uridin difosfat) yang dikatalisis oleh glikogen sintetase untuk pembentukan ikatan a14, untuk pembentukan ikatan 16 oleh glikosil(16)transferase atau amilo (14) menjadi (16) transglikosilase

Glukosa-UDP juga merupakan substrat bagi sintesis sukrosa sedangkan glukosa-ADP merupakan substrat bagi sintesis amilum

Sintesis karbohidrat melalui fotosintesis Proses biokimiawi utama pada

fotosintesis adalah fiksasi CO2 melalui reaksi enzimatisnyang berlangsung di kloroplast. Dari fiksasi CO2 akan dihasilkan senyawa prekursor sederhana yang selanjutnya akan diubah menjadi glukosa dan karbohidrat lainnya yang lebih kompleks

Sintesis karbohidrat melalui fotosintesis Proses fiksasi CO2 berlangsung melalui tiga tahap1. fiksasi : kondensasi senyawa ribulosa 1,5 bifosfat

dengan CO2 membentuk 3-fosfogliserat oleh enzim ribulosa-1,5 bifosfat karboksilase

2. Reduksi : reduksi 3-fosfogliserat menjadi gliseraldehid 3-fosfat oleh enzim 3-fosfogliserat kinase dan gliseraldehid-3-fosfat dehidrogenase

3. Penghasilan senyawa aseptor : pembentukan ribulose 1,5 bifosfat dari gliseraldehid 3-fosfat oleh enzim aldolase dan transketolase