Metabolisme Karbohidrat

Dr. Ismawati, M.Biomed

Karbohidrat• Adalah : polihidroksialdehid atau keton atau

senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisa.

• Rumus umum : Cn(H 2O)n

KlasifikasiBerdasarkan jumlah unit gula :1. Monosakarida

Terdiri dari hanya satu unit polihidroksi aldehid atau keton.Contoh : glukosa, fruktosa, galaktosa.

2. DisakaridaHidrolisis : 2 monosakaridaContoh : maltosa, laktosa

Klasifikasi3. Oligosakarida

Hidrolisis : 3 – 6 monosakarida4. Polisakarida

Hidrolisis : > 6 monosakaridacontoh : selulosa

StrukturAda 3 bentuk :1. Bentuk rantai lurus2. Bentuk cincin3. Bentuk kursi (jika dilihat dengan difraksi

sinar x)

Metabolisme karbohidratJalur utama metabolisme karbohidrat :1. Glikolisis Embden Meyerhof2. Glikogenolisis3. Glikogenesis4. Oksidasi piruvat menjadi asetil KoA5. Hexosa Monophosphate shunt (HMP

shunt)6. Glukoneogenesis

Definisi• Glikolisis adalah rangkaian reaksi yang

mengubah glukosa menjadi dua molekul piruvat

• Pada proses ini juga dihasilkan ATP• Dikenal sebagai Embden-Meyerhof

pathway• 10 langkah utk menjadi piruvat

Tahap pengembalian / pay off

• Memerlukan 2 molekul ATP• Memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose

fosfat

Tahap persiapan

• 4 ATP• 2 molekul piruvat• 2 molekul NADH + H

Glikolisis- Pada kondisi aerob : piruvat yang dihasilkan

glikolisis masuk ke mitokhondria dan dioksidasi menjadi CO2 dan H2O. Ekivalen reduksi dalam NADH masuk ke mitokhondria melalui sistem ulang alik.

- Pada kondisi an aerob : piruvat direduksi menjadi laktat dalam sitosol, dengan menggunakan ekivalen pereduksi dalam NADH.

REAKSI ?

NASIB PIRUVAT

C6H12O6 + 2 ADP + 2 NAD++ + 2 Pi   2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH

Sangat tergantung pada jenis organismenyaNet reaksi glikolisis ???

Overview of the reactions of the pyruvate dehydrogenase complex.

- Reaksi yg dikatalisis: oksidatif dekarboksilasi

- Bersifat irreversibel. Menghilangkan gugus karboksi piruvat

- Memerlukan 3 ensim dan 5 koensim

- Dihasilkan NADH 3 ATP

Asupan vitamin

B

Kompleks enzim piruvat dehidrogenase terdiri dari 3 enzim yi

1. Pyruvate dehidrogenas (E1)2. Dihidrolipoil tranasetilasi (E2)3. Dihidrolipoil dehidrogenase (E3)

Gambar .Rute alternatif glikolisis

Glikolisis anaerobGlukosa + 2 ADP + 2 Pi 2 laktat + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O

• Sel yang bergantung pada glikolisis anaerob : - eritrosit matang (total)

- kulit (sebagian)- jaringan mata (sebagian)

• Laktat yang dihasilkan dari jaringan yang melakukan glikolisis an aerob diserap oleh jaringan lain.

Siklus Cori

Aspek klinis glikolisis• Glikolisis dapat menghasilkan ATP pada

keadaan anaerob penting pada kontraksi otot rangka.Sebaliknya pada otot jantung adaptasi jelek pada anaerob bahaya pada iskemia.

• Penyakit akibat defisiensi enzim glikolisis, seperti :anemia hemolitik dan fatique.

Aspek klinis glikolisis• Pada kanker, kecepatan glikolisis

meningkat dibandingkan kebutuhan siklus kreb, akibatnya piruvat menumpuk laktat

• Asidosis laktat dapat disebabkan oleh beberapa hal, mis : def. Piruvat dehidrogenase.

Glukoneogenesis• Pembentukan glukosa dari bahan

bukan karbohidrat, misal : asam amino, gliserol, laktat.

• Sebagian besar reaksi merupakan kebalikan glikolisis.

• Membutuhkan ATP

Glukoneogenesis• Merupakan jalur untuk membentuk

glukosa dari senyawa bukan karbohidrat. Pada manusia , prekursor glukosa yang utama adalah laktat, gliserol dan asam amino, terutama alanin.

• Glukoneogenesis terjadi jika kebutuhan glukosa tidak terpenuhi dari diet karbohidrat. Asupan glukosa yang berkesinambungan penting terutama bagi sistem saraf dan eritrosit.

13

Gambar 14.Perubahan piruvat menjadi fosfoenolpiruvat.

Glikogen• Btk penyimpanan glukosa• Bnyk terdapat di otot dan hati• Glikogen hati menjaga gula darah,

habis setelah 12-18 jam puasa.• Glikogen otot habis setelah exercise yang

berat.• Terdapat penyakit kelainan bawaan pada

penyimpanan glikogen terjadi def. mobilisasi glikogen atau btk penyimpanan yang abN kelemahan otot bahkan kematian.

Glikogenesis dan glikogenolisis

• Glikogenesis = pembentukan glikogen dari glukosa (memerlukan energi)

• Glikogenolisis = pemecahan glikogen menjadi glukosa

Gambar . Struktur glikogen

Gambar . Skema glikogenesis dan glikogenolisis

Gambar 9. Sintesis glikogenGambar . Sintesis glikogen

Gambar . Penguraian glikogen

• Pada bayi baru lahir, setelah tali pusat dijepit, pasokan glukosa ibu terhenti, efek epinefrin dan glukagon, terjadi glikogenolisis.

HMP shunt (jalur pentosa fosfat)

• Merupakan jalur lain metabolisme glukosa

• Menghasilkan :1. NADPH

Digunakan untuk jalur reduktif, misal :sintesis asam lemak,detoksifikasi obat.2. Ribosa 5-fosfat untuk sintesis nukleotida.

HMP shunt• Defisiensi enzim pada jalur pentosa

fosfat merupakan penyebab utama hemolisis sel darah merah (anemia hemolitik). Enzim yang terganggu adalah glukosa 6 fosfat dehidrogenase.Mengakibatkan gangguan reduksi glutation (GSH) yang sudah teroksidasi.

Gambar. Ikhtisar jalur pentosa fosfat

• Jalur pentosa fosfat dibagi menjadi 2 fase:Fase oksidatif dan non oksidatif.

• Pada fase oksidatif dihasilkan NADH melalui reaksi oksidasi yang ireversibel yaitu glukosa 6 fosfat menjadi ribulosa 5 fosfat.

• Pada fase non oksidatif, ribulosa 5 fosfat diubah menjadi ribosa 5 fosfat dan zat antara glikolisis.

• Persamaan keseluruhan untuk jalur pentosa fosfat adalah :3 glukosa 6-fosfat + NADP+ 3 CO2 + 6 NADPH + 6H+ + 2 fruktosa 6-P + gliseraldehid 3-P

3

Gambar . Hemolisis akibat spesies oksigen reaktif. 1. Integritas tergantung ATP dan NADH glikolisis.2. NADPH dari jalur pentosa fosfat. 3. Penggunaan NADPH. 4. Pembentukan ion superoksida dari oksidasi non enzimatik hemoglobin.5. Terbentuknya badan Heinz.

Fisiologi kimiawi Pulau-pulau langerhans pancreas:- Sel beta mengeluarkan insulin- Sel alfa mengeluarkan glukagon- Sel delta mengeluarkan somatostatin Sekresi insulin dipengaruhi glukosa darah

juga dirangsang: as amino, as lemak bebas, benda keton, glukagon, sekretin, dan tolbutamid

Sekresi insulin dihambat epinefrin dan norepinefrin

Pengaturan kadar gula darah1. Yang menurunkan kadar gula darah

a. Insulin Fungsi:

• Meningkatkan pengambilan glukosa ke dalam sel

• Meningkatkan glikolisis, HMP shunt• Meningkatkan glikogenesis• Meningkatkan sintesa asam lemak• Meningkatkan sintesa protein

Pengaturan kadar gula darah1. Yang menurunkan kadar gula darah

a. Insulin Fungsi:

• Meningkatkan pengambilan glukosa ke dalam sel

• Meningkatkan glikolisis, HMP shunt• Meningkatkan glikogenesis• Meningkatkan sintesa asam lemak• Meningkatkan sintesa protein

Yang meningkatkan kadar gula darah

1. Glukagon- dihasilkan sel p langerhans pankreas- sekresi dirangsang oleh hipoglikemia (kelaparan,puasa).Efek :a. Menghambat penggunaan glukosa (glikogenesis, glikolisis, HMP shunt)

Yang meningkatkan kadar gula darah

b. Meningkatkan pembentukan glukosa (glikogenolisis, glukoneogenesis)

2. Epinefrin = adrenalinDihasilkan medula adrenal oleh rangsangan stress (hipoglikemia,takut, kerja otot)

Yang meningkatkan kadar gula darah

Efek :- menghambat glikogenesis otot- meningkatkan : glikogenolisis otot dan hati, glukoneogenesis.

3. Glukokortikoid-dihasilkan korteks adrenal- meningkatkan glukoneogenesis