Metabolisme Karbohidrat-Glikolisis Lengkap

METABOLIS ME KARBOHIDR AT  Pendahuluan Metabolisme adalah segala proses-proses yang terjadi dalam makhluk hidup baik yang bersel tunggal ataupun banyak. Jika proses-proses tersebut terjadi setelah unsur-unsur makanan dicerna dan diserap disebut Metabolisme Intermediate Metabo...

METABOLIS ME KARBOHIDR AT  Pendahuluan Metabolisme adalah segala proses-proses yang terjadi dalam makhluk hidup baik yang bersel tunggal ataupun banyak. Jika proses-proses tersebut terjadi setelah unsur-unsur makanan dicerna dan diserap disebut Metabolisme Intermediate Metabolisme intermediate merupakan suatu bidang luas yang berupaya memahami bukan saja lintasan metabolik yang dialami oleh masing-masing molekul, tetapi juga interelasi dan mekanisme yang mengatur arus metabolit melewati lintasan tersebut. Lintasan metabolisme Intermediate dapat digolongkan menjadi 3 kategori 1. Anabolik (penyatuan/pembentukan) Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pembentuk struktur dan mesin tubuh. Salah satu contoh dari kategori ini adalah sintesis protein. 2. Katabolik (pemecahan) Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas, biasanya dalam bentuk fosfat energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi, seperti rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif...................Lintasan metabolisme Intermediate 3. Amfibolik (persimpangan) Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan metabolisme sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan anabolik dan lintasan katabolik. Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat.   Amilase Pati mulut maltosa Pembulu h darah maltase Maltosa GLIKOLISIS 2 glukosa  Karbohidrat Protein Lipid Pencernaan dan absorpsi Gula sederhana Asam amino Asam lemak + (terutama glukosa) gliserol Katabolisme Asetil KoA Siklus asam sitrat 2H ATP Ilustrasi skematis dari lintasan 2CO2 metabolik dasar  Karbohidrat yang mengalami katabolisme menjadi energi dalam bentuk monosakarida.  Glukosa merupakan metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah biak)  Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis (dipecah) menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.  Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.  Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.  Jika sumber glukosa melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut glikogen). Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi jangka panjang.  Jika terjadi defisiensi glukosa di diet sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus Kreb’s  Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru) karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi. Metabolisme Karbohidrat terdiri dari berbagai tahapan/macam baik Kabolisme atau Anabolisme: 1. Glikolisis 2. Siklus Krebs 3. Transport Elektron 4. Lintasan Pentosa 5. Glukoneogenesis 6. Glikogenesis 7. Glikogenolisis  Glikolisis Glikolisis adalah proses perombakan glukosa menjadi: 1. Asam Piruvat (pada suasana aerob/ tersedia oksigen) 2. Asam laktat (pada suasana an aerob/ tidak tersedia oksigen) Terjadi di dalam Sitosol Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat, dan selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat.  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. -Pyruvate can be further processed: a) anaerobically to lactate in muscle and in certain micro- organisms or b) anaerobically to ethanol (fermentation) or c) aerobically to CO and H O via  glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa. Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah: Glukosa + 2ADP +2Pi  2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O GLYCOLYSIS Glucose ATP hexokinase ADP Glucose 6-phosphate phosphogluco- isomerase Fructose 6-phosphate ATP phosphofructokinase ADP Fructose 1,6-bisphosphate aldolase triose phosphate isomerase Dihydroxyacetone Glyceraldehyd phosphate 3-phosphate  Glyceraldehyde 3-phosphate glyceraldehyde NAD+ + Pi 3-phosphate NADH + H+ dehydrogenase 1,3-Bisphosphoglycerate ADP phosphoglycerate kinase ATP 3-Phosphoglycerate phosphoglyceromutase 2-Phosphoglycerate enolase H2 O Phosphoenolpyruvate ADP pyruvate kinase ATP  Tahapan-tahapan Reaksi Glikolisis First Phase: 1. Fosforilasi Glukosa menjadi Glukosa 6-P (First phosphorylation and First phosphorylation ) ATP ADP heksokinase atau glukokinase glucose glucose 6- phosphate  2- Isomerization of glucose 6-phosphate Enzyme = phosphoglucoisomerase glucose 6-phosphate fructose 6-phophate 3- Fruktosa -6 P mengalami fosforilasi menjadi Fruktosa -1,6 di P Second phosphorylation and second ATP investment ATP ADP phosphofructokinase fructose 6 phosphate fructose 1,6 bisphosphate -second ATP investment -highly exergonic, essentially irreversible, G°´= -14.2 kJ/mole - highly regulated, regulated modulating carbon flux through glycolysis in response to energy and carbon requirements 4- Fruktosa 1,6-bifosfat dipecah menjadi 2 senyawa triosa fosfat (Cleavage to two triose phosphates) HC=O H2COP HCOH O=C aldolase HCOP + CH2OH H glyceraldehyde dihydroxyacetone 3-phosphate phosphate 5- Isomerization of dihydroxyacetone phosphate Enzyme = triose-phosphate isomerase H2C-OH C=O triose-phosphate isomerase CH2-O- P dihydroxyacetone glyceraldehyde phosphate 3- phosphate End of First Phase:  Production of two glyceraldehyde 3-phosphate molecules from one glucose molecule with the expenditure of two ATPs.  Therefore: the energy yields of the following steps are multipled by two. …… Next Second Phase: 6- Oxidation of glyceraldehyde 3-phosphate Enzyme= glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase O OPO O NAD NADH O OPOH C=O + O HCOH H2C O- P glyceraldehyde 3-phosphate 1,3 bisphosphoglycerate -addition of phosphate, oxidation, production of NADH, formation of high energy compound Reaksi pada tahap 6 menghasilkan senyawa NADH = nicotinamide adenine dinucleotide, dalam bentuk tereduksi H 7- Transfer of phosphate to make ATP (reaksi fosforilasi tingkat substrat) Enzyme = phosphoglycerate kinase O=C-O- P O=C-OH P HC-OH + P HC-OH + P H2C-O-P P H2C-O-P P Adenosine (ADP) Adenosine (ATP) 1,3 diP glycerate 3-phosphoglycerate first substrate level phosphorylation, yielding ATP 2 1,3 bis PG yield 2 ATPs, thus so farATP yield = ATP input 8- Phosphate shift setup Enzyme= phosphoglycerate mutase - shifts phosphate from position 3 to 2 - reversible,  9- Generation of second very high energy compound by a dehydration. Enzyme = enolase Reaksi ini melibatkan dehidrasi serta pendistribusian kembali energi di dalam molekul, menaikkan valensi fosfat dari posisi 2 ke status berenergi tinggi. 10- Final generation of ATP Enzyme = pyruvate kinase P O H ADP ATP O - OOC-C=CH - OOC-C-CH3 phosphoenolpyruvate pyruvate second substrate level phosphorylation yielding ATP Fosfat berenergi tinggi PEP dipindahkan pada ADP oleh enzim piruvat kinase sehingga menghasilkan ATP. Enol piruvat yang terbentuk dalam reaksi ini mengalami konversi spontan menjadi keto piruvat Bookkeeping: Bookkeeping - 2 ATPs from each glyceraldehyde 3- phosphate = total of 4 per original glucose in second phase. - 2 molecules of NADH also produced. - 2 ATPs were invested in the first phase of glycolysis. Glycolysis: Invest 2 ATP  4 ATP  net 2 ATP and 2 NADH  Summary of Energy Relationships for Glycolysis Input = 2 ATP 1. glucose + ATP  glucose-6-P 2. fructose-6-P + ATP  fructose 1,6 diphosphate Output = 4 ATP + 2 NADH 1. 2 glyceraldehyde 3-P + 2 Pi + 2 NAD+ 2 (1,3 bisphosphoglycerate) + 2 NADH 2. 2 (1,3 bisphosphoglycerate) + 2 ADP 2 (3-P-glycerate) + 2 ATP 3. 2 PEP + 2 ADP  2 pyruvate + 2 ATP Net = 2 ATP and 2 NADH