METABOLISME KARBOHIDRAT

Metabolisme Karbohidrat

glukosa 6P (G6P)Glukosa (G)Fruktosa-1,6bifosfat (FBP)Gliseraldehid-3P (G3P)Dihidroksiasetonfosfat (DHAP)Tahap Penyimpanan Energi2.Gliseraldehid 3P(2)2Fosfogliseraldehid(2PG)Fruktosa-6P (F6P)Tahap produksi energiADPATPADPATP123452.Fosfoenolpiruvat (PEP)87910(2)1,3Bifosfogliserat (BPG)2.Piruvat Pyr)2 ATP2 ADP

2NAD++2Pi2ATP2ADP(2)3-Fosfogliseraldehid (3PG)62NADH+2H+

Fate of glucose

Completely oxidized to CO2 and H2O.Cellular respiration

Converted to lactate.Cori cycle converts lactate back to glucose.

Converted to acetyl CoA.Enters Krebs cycle* or is used to synthesize fat.

Converted to other monosaccharidesPentose phosphate shunt

Stored as glycogen in muscles and liver.

Glucose Metabolism

PROSES ANAEROBIK DALAM MENGHASILKAN ENERGIPembahasan katabolisme diawali dengan proses anaerobik (tanpa oksigen) yang disebut glikolisis yang berasal dari kata Yunani gliko (manis) dan lisis (pemecahan)Dalam glikolisis glukosa yang manis dipecah menjadi asam piruvat yang tidak manis.Glikolisis merupakan tahap katabolisme yang berlaku untuk semua organisme

Glycolysis

What is glycolysis?

Ten step metabolic pathway to convert glucose into two molecules of pyruvate and two molecules each of NADH and ATP.

All carbohydrates to be catabolized must enter the glycolytic pathway.

Glycolysis is central in generating both energy and metabolic intermediaries.

Also known as Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) pathway

Glycolysis has two stages.

(i) An energy investment phase. Reactions, 1-5. Glucose to two glyceraldehyde -3-phosphate molecules. 2 ATPs are invested.

(ii) An energy payoff phase. Reactions 6-10. two glyceraldehyde 3-phosphate molecules to two pyruvate plus four ATP molecules.

-- A net of two ATP molecules overallplus two NADH.

Reaksi glikolisis di bagi dua tahapTahap pertama:Reaksi memerlukan energi (reaksi 1-5)Merupakan reaksi fosforilasi glukosa oleh ATP oleh bantuan enzim heksokinase. Enzim ini bersifat dependen Mg2+ yang digunakan untuk pengkhelat ATP.

Glycolysis: Step 1Hexokinase and glucokinase catalyzes irreversible phosphorylation of glucose (G-6-P).

Glycolysis: Step 2Phosphoglucoisomerase converts G-6-P into fructose-6-phosphate (F-6-P).Makes C1 of hexose available for phosphorylation.

Glycolysis: Step 3Phosphofructokinase (PFK-1) catalyzes irreversible phosphorylation of F-6-P to form fructose-1,6-diphosphate (F-1,6-DP).

Glycolysis: Step 4Fructose diphosphate aldolase catalyzes the cleavage of F-1,6-DP to form dihydroxyacetone phosphate (DHAP) and glyceraldehyde-3-phosphate (G-3-P).

Glycolysis: Step 5Triose phosphate isomerase converts DHAP to G-3-P.G-3-P continues through glycolysis.

Reaksi tahap 2: Reaksi memerlukan energi (reaksi 6-10 Reaksi 6 merupakan tahap sintesis senyawa energi tinggi yang pertama. G3P dioksidasi fosforilasi oleh NAD+ menjadi 1,3-Bisfosfogliderat (1,3BPG). Posforilasi yang terjadi adalah dengan P anorganik (Pi). Enzim yang terlibat adalah gliseraldehid-3P dehidrogenase yang termasuk golongan anzim sulfuril yang mempunyai gugus tiol dari sistein.

Glycolysis: Step 6G-3-P dehydrogenase catalyzes oxidation and phosphorylation of G-3-P to form 3-Phosphoglyceroil phosphate

Glycolysis: Step 7Phosphoglycerate kinase (PGK) transfers phosphate from 3-PGP to ADP to form ATP (substrate-level phosphorylation) and 3-phosphoglycerate (3-PG).

Glycolysis: Step 83-PG is converted to 2-PG by phosphoglycerate mutase.Moving phosphate closer to carboxyl group makes molecule more unstable ( G) and thus more likely to transfer phosphate to another substrate.

Glycolysis: Step 9Dehydration of 2-PG to form phosphoenolpyruvate (PEP) is catalyzed by enolase.Traps PEP in enol form (tautomer), which is very unstable facilitating transfer of phosphate to ADP in step 10.

Glycolysis: Step 10Pyruvate kinase catalyzes irreversible transfer of phosphate from PEP to ADP to form ATP (2nd substrate-level phosphorylation) and pyruvate.

REAKSI TOTAL GLIKOLISISGlukosa + 2 ADP + 2Pi + 2 NAD+ 2 Piruvat + 2ATP +2 NADH + 2 H+ +2 H2O G=-73,3 kj/mol G = -96,2 Kj/mol

Pyruvate

Alcohol Anaerobic Fermentation Glycolysis

Aerobic GlycolysisWhat Happens to Pyruvate?

METABOLISME PIRUVATPiruvat memegang perana yang sangat penting dalam metabolisme. Hampir semua jalur metabolisme mempunyai hubungan dengan piruvat. Proses lanjut dari asam piruvat berhubungan dengan oksidasi sel. Hal ini memerlukan NADH yang merupakan produk reduksi sebagai penyeimbang oksidasi glikolisis mengalami reoksidasi pada proses transfort elektron yang terjadi di mitokondria. Transfort e berakhir pada molekul oksigen dengan menghasilkan 3 ATP untuk setiap molekul NADH. Piruvat dapat masuk ke dalam daur asam sitrat (siklus TCA) dan menghasilkan banyak NADH.

PiruvatLaktatAsetaldehidEtanolFERMENTASI LAKTATFERMENTASI ALKOHOLNADH +HH+CO2NADH+ H+NAD+NAD+FERMENTASI ANAEROBIK PIRUVAT

-Pyruvate can be further processed:

a) anaerobically : to lactate in muscle

b) anaerobically : to ethanol (fermentation)

c) aerobically to CO2 and H2O via the citric acid cycle.

a) Lactic Acid FermentationOccurs in muscles.

Siklus CoryLiver GlycogenBlood GlucoseLactate acidMuscle Glycogen

b) Alcoholic FermentationPyruvate decarboxylase irreversibleAlcohol dehydrogenase reversibleNote : NADH used up

JALUR GLIKOLISIS GULA SELAIN GLUKOSASumber energi mahluk hidup tidak selalu glukosa. Selain glukosa juga ada sebagai sumber energi seperti misalnyaGalaktosa, manosa, fruktosa, glikogen dan gliserol, seperti ditunjukkan pada slide di bawah ini.

Glukosa1-fosfatGlukosa6-fosfatFruktosa6-fosfatFruktosa1,6-difosfatGliseraldehida3-fosfat (G3P)UDP-galaktosaUDP-glukosaManosa 6-fosfatFruktosa 1-fosfatGliseraldehida + Dehidroksiaseton fosfatMetabolism of Other SugarsATPATPATPATPATPPifosforilaseFosfogluko-mutaseheksokinaseFosfomano-isomeraseheksokinaseheksokinasefruktokinasetriosa kinaseFruktosa fosfat aldolaseDihidroksi asetonfosfat(DHAP)Gliserol-3PGliserolSukrosamaltosaLaktosa

Summary Glucoseof Reactions 2 ATP 2 NADH 2 pyruvate 2 NADH 2 NADH anaerobic anaerobic 2 ethanol + CO2 2 lactate 2 CO2 + 2 acetyl CoA O2 aerobic 4 CO2 + 4 H2O

Summary of Energy Relationship for GlycolysisInput = 2 ATP1. glucose + ATP glucose-6-P2. fructose-6-P + ATP fructose 1,6 diphosphateOutput = 4 ATP + 2 NADH 2 glyceraldehyde-3-P + 2 Pi + 2 NAD+ 2 (3-phosphoglyceroil phosphate) + 2 NADHb. 2 (3-phosphoglyceroil phosphate) + 2 ADP 2 (3-P-glycerate) + 2 ATPc. 2 PEP + 2 ADP 2 pyruvate + 2 ATPNet =2 ATP and 2 NADH

KATABOLISME POLISAKARIDASumber glukosa utama adalah polisakarida yang diperoleh dari makanan (amilum), dan simpanan glikogen. Sumber polisakarida makanan adalah Amilum (pati) dengan ikatan glikosida (1,4) dan amilopektin mempunyai ikatan glikosida (1,4) dan ikatan glikosida (1,6) . Sedangkan glikogen memiliki ikatan sama dengan amilopektin

Pencernaan Pati dan GlikogenAmilum dihidrolisis mulai dari mulut sampai ke usus oleh enzim amilasePada Amilopektin aktivitas amilase berhenti sampai satu monomer sebelum cabang. Cabang dipotong oleh enzim (1,6) glusidase kemudian dilanjutkan oleh enzim amilase

Mobilisasi GlikogenMobilisasi glikogen dilakukan seperti pada amilum dan amilopektin. Perbedaannya adalah aktivitas amilase berhenti sampai 4 monomer sebelum cabang, selanjutnya 3 monomer ditransfer ke cabang yang lebih panjang dengan enzim (1,4) - 1,4) glukantransferase dan dilanjutkan aktivitas amilase. Mobilisasi glikogen dikontrol secara hormonal dengan metabolit cascade yang diatur oleh Camp. Hormon yang mengatur adalah epineprin untuk sel otot dan glukagon untuk sel hati

PROSES OKSIDASI: SIKLUS TCA ( Tricarboxilic acid) DAN JALUR PENTOSA FOSISiklus TCA bukan merupakan bagian katabolisme karbohidrat saja, tetapi merupakan pusat proses oksidasi dimana semua bahan bakar ( karbohidrat, protein, dan lipida) dikatabolisme pada organisme aerob ( memerlukan oksigen)

Tinjauan Umum siklus TCAAda 3 respirasiTahap 1, adalah pembuatan molekul aktif asetil Co.ATahap II adalah oksidasi asetil CoA dalam siklus TCA.Tahap III adalah transport elektron dan fosforilasi oksidatif dimana senyawa tereduksi yang dihasilkan pada siklus TCA maupun glikolisis dioksidasi kembali menghasilkan ATP dengan jalan fosforilasi oksidatif.

OKSIDASI PIRUVATOksidasi piruvat adalah salah satu sumber asetil CoA . Reaksi ini bersifat irreversible. Secara detil reaksi ini melibatkan 6 koenzim yaitu Thiamin piroposfat (TPP), asam lipoat (Lip), koenzim flavin ( Riboflavin, FMN dan FAD), NADH dan coenzim A.

Enzim 2Asetil CoAAsetil teraktifasiAsetaldehid teraktifasiPiruvat 2eEnzim 1CO22eEnzim 3FADH2NADHOKSIDASI PIRUVAT

SIKLUS ASAM SITRAT (TCA)Langkah reaksi di mana asam piruvat dioksidasi dikenal sebagai daur asam sitrat, terdiri dari tiga langkah Langkah-langkah reaksi pembentukan daur asam sitrat dari piruvat ditunjukkan sebagai berikut. Langkah pertama : Terjadi perubahan asam piruvat menjadi asetil koenzim A.CH3COCOOH CH3CO-SCoA Asam piruvat Asetil koA

Langkah kedua: Asetilkoenzim A bereaksi dengan asam oksaloasetat menghasilkan asam Sitrat. Kemudian seterusnya berubah menjadi asam isositrat, asam oksalosuksinat , asam -ketoglutarat , suksinil CoA , asam suksinat , asam fumarat , asam malat , asam oksaloasetat dan akhirnya kembali menjadi asam sitrat. Oleh karena itu langkah-langkah dari asam sitrat kembali menjadi asam sitrat disebut daur asam sitrat seperti digambarkan pada langkah ke tiga di bawah ini.

LANGKAH KETIGADaur asam sitrat yang diturunkan dari asam piruvat. 1. asam sitrat ; 2. asam isositrat ; 3. asam oksalosuksinat ; 4. asam - ketoglutarat ; 5. suksinil CoA ; 6. asam suksinat ; 7. asam fumarat ; 8. asam malat ; 9. asam oksaloasetat.

****************