March 6, 2012

METABOLISME KARBOHIDRATAnggota kelompok: Diani Rachmanita Murniati (093194217) Sugeng Hariyadin (093194219)1

March 6, 2012

3

March 6, 2012

Keterangan bagan

Tahap pertama protein, polisakarida, lipid dan asam nukleat dipecah menjadi komponen unit pembangunnya. Tahap selanjutnya, molekul unit pembangun diuraikan umum yaitu asetil dari asetil KoA. Tahap terakhir gugus aseti KoA diproses pada siklus asam sitrat, disini terjadi oksidasi nutrien, menghasilkan CO2, H2O dan NH3

4

March 6, 2012

Hubungan metabolisme antar molekul

karbohidrat merupakan pusat utama dalam metabolisme. Karbohidrat dapat secara langsung diproses menghasilkan energi. Dalam fungsinya KH dapat digantikan oleh senyawa lain dari dari makanan yang kita konsumsi. Karbohidrat yang langsung diproses dalam metabolisme adalah glukosa fruktosa dan galaktosa.

5

March 6, 2012

Jalur utama katablisme karbohidrat Glikolosis,

proses penguraian 6 atom karbon, secara enzimatik didalam urutan 10 reaksi enzimatik untuk menghasilka 2 molekul piruvat yang memiliki 3 atom karbon. Pada organisme aerobik glikolisis berperan pada tahap pertama dari degradasi aerob glukosa menjadi CO2 dan H2O.

6

March 6, 2012

Proses glikolisis aerob & anaerobglukosa aerob

piruvat

oksidasi - CO2

Asetil pada asetil - KoA

Oksidasi sempurna

CO2 & H2O

Crab circle

7

March 6, 2012

glukosadireduksi

anaerob

piruvat

Asam laktat

8

March 6, 2012

Masuknya sakarida lain Ternyata

tidak hanya glukosa yang masuk pada proses glikolisis, monosakarida laen juga akan masuk pada proses glikolisis namun setelah mengalami beberapa proses untuk brubah komposisinya menjadi glukosa.

9

March 6, 2012

GlikogenesisMerupakan penguraian glikogen menjadi glukosa. Tahap pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1-fosfat. Berbeda dengan reaksi pembentukan glikogen, reaksi ini tidak melibatkan UDP-glukosa, dan enzimnya adalah glikogen fosforilase. Selanjutnya glukosa 1-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim yang sama seperti pada reaksi kebalikannya (glikogenesis) yaitu fosfoglukomutase

10

March 6, 2012

Bagan glikogenolisis

11

March 6, 2012

Tahap reaksi berikutnya adalah pembentukan glukosa dari glukosa 6-fosfat. Berbeda dengan reaksi kebalikannya dengan glukokinase, dalam reaksi ini enzim lain, glukosa 6-fosfatase, melepaskan gugus fosfat sehigga terbentuk glukosa. Reaksi ini tidak menghasilkan ATP dari ADP dan fosfat.

Glukosa yang terbentuk inilah nantinya akan digunakan oleh sel untuk respirasi sehingga menghasilkan energy , yang energy itu terekam / tersimpan dalam bentuk ATP

12

March 6, 2012

Glukosa monophosphate shuntFungsi utama jalur ini adalah untuk menghasilkan NADPH, yaitu dengan mereduksi NADP+. NADPH diperlukan untuk proses anabolik di luar mitokhondria, seperti sintesis asam lemak dan steroid. Jalannya reaksi adalah: -D-glukosa 6-fosfat mengalami oksidasi menjadi 6-fosfoglukonolakton. Enzimnya adalah glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD). Reaksi ini memerlukan Mg++ atau Ca++ , memakai NADP+ dan menghasilkan NADPH.

13

March 6, 2012

14

March 6, 2012

Sklus asam sitrat

15

March 6, 2012

Merupakan

jalur metabolisme utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme, yaitu Hasil katabolisme karbohidrat Hasil katabolisme lemak Hasil katabolisme protein Asetil koenzim-A sebagai katabolisme lemak dan karbohidrat Oksaloasetat,fumarat dan alfa ketoglutarat hasil katabolisme asam amino dan protein

16glikogen glikogeno lisis glikogene sis polisakarid a

March 6, 2012

glukosa

Oligo/mono lain lain

Glukosa 1 P

Glukosa 6P

glukoneogen esis

17

March 6, 2012

Asetil koenzim-A masuk ke dalam daur Krebs, selanjutnya dioksidasi melalui beberapa tahap reaksi yang kompleks menjadi CO2, H2O dan energi (ATP) Daur Krebs merupakan bagian rangkaian proses pernafasan yang panjang dan kompleks,yaitu oksidasi glukosa menjadi CO2,H2O dan produksi ATP Proses pernafasan erdiri dari 4 tahap utama: 1. Glikolisis 2. Konversi piruvat ke asetil koenzim-A 3. Daur krebs 4. Proses pengangkutan elektron melalui rangkaian pernafasan yang dirangkai dari sintesis ATP dari ADP+ Pi (Fosforilasi oksidasi)

18

March 6, 2012

anabolisme karbohidratGlukoneogenesis Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia, bar ulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai pembanguntubuh.Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah prosespembentukan glukosa dari senyawa-senyawa non karbohidrat, bisadari lipid maupun protein.

19

March 6, 2012

Secara

ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan sebagai berikut:1.Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dangliserol. Asam lemak dapat dioksidasi menjadi asetil KoA. Selanjutnyaasetil KoA masuk dalam siklus Krebs. Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.2.Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalamsiklus Krebs.

20

March 6, 2012

Glikogenesis

kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen. Proses anabolisme inidinamakan glikogenesis. Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama didalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur initerutama terdapat didalam hati (sampai 6 %), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampaiempat kali lebih banyak.

21

March 6, 2012

mekanisme Glukosa

mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat(reaksi yanglazim terjadi juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase sedangkan di hati oleh glukokinase

22glikogen glikogeno lisis glikogene sis polisakarid a

March 6, 2012

glukosa

Oligo/mono lain lain

Glukosa 1 P

Glukosa 6P

glukoneogen esis

23

March 6, 2012

katabolisme

Monosakarida yang langsung masuk dalam proses glikolisis adalah glukosa, fruktosa dan galaktosa. Monosakarida lain juga akan masuk keproses glikolisis namun perlu diproses terlebih dahulu menjadi glukosa n phospat. Selanjutnya monosakarida tadi diabsorbsi kepembuluh darah melalui transpor aktiv dan difusi, dari jejunum. Disini terjadi penyerapan utama glukosa. Glukosa yang ada dalam darah diedarkan ke hati dan jaringan extra hepatik, a didalam hati mengalami proses glikolisis.

24

March 6, 2012

25

March 6, 2012

Pada

metabolisme karbohidrat pada manusia dan hewan secara umum, setelah melalui dinding usus halus sebagian besar monosakarida dibawa oleh aliran darah ke hati. dalam hati, monosakarida mengalami sintesis menghasilkan glikogen, oksidasi menjadi CO2 dan H2O atau dilepaskan untuk dibawa dengan aliran darah kebagian tubuh yang memerlukannya sebagaimana digambarkan sbb

Di

26

March 6, 2012

Sebagian lain monosakarida dibawa langsung ke sel jaringan organ tertentu dan mengalami proses metabolisme lebih lanjut. Karena pengaruh berbagai faktor dan hormon insulinyang dihasilkan oleh kelenjar pankreas, maka hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah. Bila kadar glkosa dalam darah meningkat sebagai akibat naiknya proses pencernaan dan penyerapan karbohidrat, sintesis glikogen dari glukosa oleh hati akan naik. Sebaliknya bila kadar glukosa menurun, misalnya akibat latihan olahraga, glikogern diuraikan menjadi glukosa yang selanjutnya mengalami proses katabolisme menghasilkan energi (dalam bentuk energi kimia, ATP) yang dibutuhkan oleh kegiatan olahraga tersebut

27

March 6, 2012

Kadar

glukosa dalam darah diatur oleh beberapa hormon. Insulindihasilkan oleh kelenjar pankreas menurunkan kadar glukosa dengan menaikkan pembentukan glikogen dari glukosa. (epineprin) yang juga dihasilkan oleh pankreas, dan glukagon berperan dalam menaikkan kadar glukosa dalam darah. Semua faktor ini bekerjasama secara terkoordinasi mempertahankan kadar glukosa tetap normal untuk menunjang berlangsungnya proses metabolisme secara optimum.

Adrenalin

28

March 6, 2012

29

March 6, 2012

Tahapan-tahapan

reaksi dalam glikolisis dapat dikelompokkan menjadi 2 yaitu: 1. Tahapan persiapan Terdiri dari 5 tahap yang merupakan reaksi fosforilasi oleh ATP 2. Tahapan pembentukan ATP Terdiri dari 5 tahapan juga, merupakan tahapan dihasilkannya energi dalam bentuk ATP maupun NADH.

1. Fosforilasi glukosa dari ATP membentuk glukosa-6-fosfat (G6P).

30

March 6, 2012

Ini merupakan tahapan pertama yang mengunakan ATP. Reaksi fosforilasi ini dikatalisis enzim heksokinase. Kinase adalah enzim yang mentransfer gugus fosfor antara ATP dengan metabolit. Heksokinase merupakan enzim yang tidak spesifik, terdapat dalam semua sel yang melakukan fosforilasi heksosa seperti: glukosa, manosa, dan fruktosa. Sel hati juga mengnandung glukokinase yang mengkatalisis reaksi yang sama tetapi khusus untuk glukosa dan digunakan untuk menjaga kadar gula darah.

31

March 6, 2012

2. Isomerasi, Reaksi

yang kedua adalah konversi G6P menjadi fruktosa-6-fosfat. Tahapan reaksi ini dikatalisis oleh fosfoglukosa isomerase. Yang mengubah gula aldosa menjadi gula ketosa.

32

March 6, 2012

3. Fosforilasi

Tahap ketiga adalah fosforilasi F6P menjadi kruktosa-1,6-bifosfat (FBP atau F1,6 P) oleh enzim fosfofruktokinase.(PFK). Enzi mini berperan utama dalam mengontrol glikolisis karena mengkatalisis salah satu jalur yang menentukan. Pada berbagai organisma, PFK ini ditingkatkan aktivitasnya oleh beberapa senyawa termasuk AMP, dan dihambat secara alosterik ileh senyawa lain termasuk ATP dan citrate.

33

March 6, 2012

4. Aldolasi, pemutusan aldol.

Tahap keempat adalah pemutusan FBP membentuk 2 senyawa triosa, gliseraldehida3-fosfat (GAP) dan dihidroksiasetonfosfat (DHAP) yang dikatalisis oleh enzim aldolase. Jika aldol memutuskan G6P akan menghasilkan 2 senyawa yang tidak sama ukurannya, sementara aldol yang memutuskan FBP menghasilkan 2 senyawa C3 yang dapat saling berubah sehingga dapat memasukin jalur penguraian selanjutnya.

34

March 6, 2012

5. Isomerasi triosa fosfat, Hanya

1 hasil penguraian aldol, GAP,yang dpat melanjutkan ke tahapan berikutnya. Akan tetapi DHAP dan GAP adalah isomer ketosa aldosa sebagaimana F6P dan G6P. Hal ini memungkinkan interkonversi antara keduanya yang dikatalisis oleh enzim triosa fosfat isomerase (TIM).

6. Pembentukan senyawa berenergi tinggi Pada

35

March 6, 2012

tahapan ini terjadi oksidasi dan fosforilasi GAP oleh NAD+ dan Pi oleh enzim gliseraldehid-3-fosfat dehidrogenase (GAPDH). Merupakan reaksi exergonik yang menyebabkan terbentuknya senyawa asilfosfat, 1,3 bifosfogliserat (1,3BPG)

36

March 6, 2012

7. Pembentukan ATP pertama Reaksi

ke 7 merupakan reaksi pertama yang menghasilkan ATP bersamaan dengan terbentuknya 3 fosfogliserat (3PG) dari 1,3 BPG yang dikatalisis oleh enzim fosfogliserat kinase (PGK)

37

March 6, 2012

8. Mutasi fosfogliserat Dalam

tahapan ke 8, 3PG dikonversi menjadi 2 fosfogliserat (2PG) oleh enzim fosfogliserat mutase (PGM). Enzim mutase mengkatalisis transfer gugus fungsional dari satu posisi ke posisi lain dalam molekul. Ini merupakan tahapan persiapan untuk reaksi berikutnya yang menghasilkan senyawa berenergi tinggi untuk membentuk ATP.

38

March 6, 2012

9. Enolasi Reaksi

ke 9 adalah dehidrasi, penghilangan H2O, 2PG menjadi fosfoenol piruat (PEP) yang dikatalisis oleh enzim enolase.

39

March 6, 2012

10. Pembentukan ATP kedua Tahapan

terakhir dalam glikolisis adalah hidrolisis PEP menghasilkan piruvat dan ATP. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim piruvat kinase (PK)

40

March 6, 2012

Keistimewaan glikolisis

Di dalam otot, terutama selama aktivitas yang berlebihan, kebutuhan terhadap ATP sangat tinggi dan oksigen sudah banyak dikonsumsi, laktat dehidrogenase (LDH) mengkatalisis reduksi NADH oleh piruvat menghasilkan laktat dan NAD+. Reaksi ini dikelompokkan sebagai reaksi ke 11 dalam glikolisis. Proses ini meregenerasi NAD+ untuk berpartisipasi dalam reaksi GAPDH. Jadi total reaksi glikolisis secara anaerob dalam sel otot secara keseluruhan adalah sebagai berikut: Glukosa + 2 ADP + 2Pi ------ 2 laktat + 2 ATP + 2H+.

41

March 6, 2012

42

March 6, 2012

Akumulasi

laktat ini tidak menyebabkan kelelahan otot seperti yang dipercaya selama ini, melainkan akumulasi laktat tersebut menjadikan suasana asam (otot dapat meneruskan aktivitasnya meskipun konsentrasi laktat tinggi dengan syarat pH dijaga tetap konstan). Ini adalah benar, bahwa daging hewan yang dibiarkan berlari sampai kecapekan akan terasa asam karena akumulasi asam laktat dalam jaringan ototnya.