Metabolisme Karbohidrat FM 2 PDF

Biokimia: Metabolisme Karbohidrat Blok FM2 Dra. Kristina Simanjuntak, M.Biomed. Dr. dr. Tiwuk Susantiningsih, M.Biomed., SpKKLP. Desi Purwaningsih, S.Pd., M.Si. Dara Juliana, S.Pd., M.Si. Curiculum Vitae  Pad...

Biokimia: Metabolisme Karbohidrat Blok FM2 Dra. Kristina Simanjuntak, M.Biomed. Dr. dr. Tiwuk Susantiningsih, M.Biomed., SpKKLP. Desi Purwaningsih, S.Pd., M.Si. Dara Juliana, S.Pd., M.Si. Curiculum Vitae  Pada tumbuhan glukosa disintesis dari karbondioksida dan air melalui fotosintesis Hewan dapat mensintesis karbohidrat dari asam amino, tetapi sebagian besar didapat dari tumbuhan Oligosakarida Ikatan Glikosidik 6 C H2OH 6 C H2OH Ikatan glikosida terbentuk dari 5 5 eliminasi air antara gugus H O H H O OH hidroksil dari suatu monosakarida H H berbentuk siklis dengan gugus 4 H 1 4 H 1 OH OH hidroksil senyawa yang lain OH OH OH H (menyatukan 2 monosakarida 2 3 2 3 membentuk Ikat disakarida) H OH H OH an α -D-glukos β -D-glukos a a alph a Bioenergetika * ILMU YANG YANG MEMPELAJARI PERUBAHAN ENERGI YANG TERJADI PADA SUATU REAKSI BIOKIMIA * PADA SISTIM BIOLOGIS, ENERGI DALAM BENTUK ENERGI KIMIA : ATP, GTP, ASETIL-KoA DSB. UNTUK DIPAKAI MENJALANKAN PROSES BIOKIMIA : KONTRAKSI OTOT, BIOSINTESA, PENGHANTARAN IMPULS, TRANSPORT AKTIF DSB. * ENERGI KIMIA JUGA MENGIKUTI HUKUM KEKEKALAN ENERGI UNIT ENERGI SELULER= ATP ATP : Adenosine Tri Phosphate Energi yang dibutuhkan dalam proses aktivitas Fisiologis Terdiri dari fosfat, gula ribosa dan adenin Adenin berikatan pada C no. 1 gula Ribosa Pospat berikatan pada C no.5 Ribosa ATP : Adenosine Tri Phosphate ATP akan menghasilkan energi saat ada pemutusan satu rantai phospate dari ATP ke ADP Pemutusan gugus fosfat dng ekor ATP melalui hidrolosis DEFOSFORILASI REAKSI ATP + H2O → ADP + Pi + energi (30,6 KJ/mol) *ADP = Adenosn Di-Fosfat *Pi adalah fosfat anorganik Reaksi menunjukkan ATP dan pelepasan energi. Reaksi ini dapat dibalik , ADP dapat dikonversi menjadi ATP (membutuhkan jumlah energi yang sama yang dilepaskan selama proses / 30,6 KJ) disebut proses kondensasi atau fosforilasi. Hal ini terjadi karena molekul ATP adalah sangat tidak stabil dan akan dihidrolisis segera. Ikatan antara gugus fosfat dalam molekul ATP lebih lemah daripada molekul ADP. Oleh karena itu, kita dapat mengatakan bahwa kehadiran satu kelompok fosfat dapat membuat perbedaan dalam produksi energi dan konsumsi molekul. The ADP-ATP Cycle PEMBENTUKAN DAN PERANAN ATP PEMBENTUKAN ATP 1. TERJADI TERUTAMA DALAM MITOKHONDRIA MELALUI PROSES POSFORILASI ADP (ADP + Pi ATP) PROSES INI BERKAITAN ERAT DENGAN PROSES OKSIDASI (TRANSFER e- / H+) OLEH KARENA ITU DISEBUT POSFORILASI OKSIDATIF. PERANAN ATP * DALAM SEL, REAKSI EKSERGONIK DAN ENDERGONIK SELALU BERKAITAN Biosintesa EENDERGONIK 1 Kontraksi Otot 2 Transport Aktif REAKSI REAKSI 3 ATP EKSERGONIK 4 Perangsangan Saraf 5 6 Dan sebagainya 16 * POSFAT ENERGI TINGGI LAINNYA (POSFOGEN) - KREATIN POSFAT * DALAM : OTOT RANGKA, JANTUNG, SPERMATOZOA, OTAK * MEMPERTAHANKAN KONSENTRASI ATP DLM OTOT CREATIN KINASE KREATIN POSFAT KREATIN ADP ATP * PENENTUAN AKTIVITAS ENJIM KREATIN KINASE ( CK ) DIPERGUNAKAN DALAM DIAGNOSA PENYAKIT MIOKARD INFARK (MI) (SERANGAN JANTUNG) 17 18 * POSFAT ENERGI TINGGI ( P ) DALAM BENTUK ATP, (YANG BERASAL DARI POSFORILASI OKSIDATIF, POSFORILASI TK. SUBSTRAT), DAN CREATIN POSFAT, AKAN MELEPASKAN P YANG KEMUDIAN DIPERGUNAKAN OLEH TUBUH SEBAGAI “PERANAN ATP”, YAITU : 1. POSFORILASI; MIS. : GLUK GLUK-6-P 2. AKTIVASI, MIS : FFA ASIL-KoA 3. REAKSI ENDERGONIK * BIOSINTESIS * TRANSPORT AKTIF * KONTRAKSI OTOT * PENGHANTARAN IMPULS SARAF * DAN SEBAGAINYA 21 * REDUKSI : REAKSI PENANGKAPAN e- ATAU : REAKSI PENANGKAPAN H+ INGAT : H2 2H+ + 2e- * OKSIDASI BIOLOGIS DAPAT BERLANGSUNG TANPA PERANO2, MISALNYA PROSES DEHIDROGENASI * PROSES OKSIDASI DIIKUTI OLEH REDUKSI DARI AKSEPTOR H+ ( AKSEPTOR e- ), JADI SATU PROSES REDUKSI-OKSIDASI ( REDOX ) * ENZIM YANG BERPERAN PADA REAKSI REDOX : ENZIM OKSIDO REDUKTASE  Amilase pankreas Endopolisakarida : memecah ikatan a ( 1 4 ), kecuali pada ujung dan pada ikatan antara glukosa yang memberi cabang ( C1 ) dan glukosa sebelumnya ( C4 ). Hasilnya : glukosa, maltosa, maltoriosa dan oligasakarida (lilmit dekstrin) Enzim pada permukaan usus halus : maltase, laktase, sukrase dan limit dekstrase Diserap secara aktif : glukosa dan galaktosa  Konsumsi sedikit Karbohidrat Mercury Venus Mars Glikogenolisis Glukoneogenesis Glikolisis Glikolisis Sitoplasma 2 molekul asam piruvat 2 molekul ATP 2 molekul NADH RESPIRASI ANAEROB FERMENTASI Piruvat dirunbah menjadi etanol (etil alkohol) dalam 2 langkah. 1. melepaskan CO2 dari piruvat dan dirubah menjadi asetaldehida berkarbon 2 2. Asetaldehida direduksi NADH menjadi etanol (meregenerasi pasokan NAD+ yang dibutuhkan dalam glikolisis) Dilakukan oleh ragi (fungus) digunakan dalam pembuatan anggur/bir Piruvat dekarboksilase & alcohol dehidrogenase FERMENTASI ASAM LAKTAT Piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat (produk limbahnya) tanpa melepas CO2 * Laktat adl bentuk terionisasi dari asam laktat Fermentasi asam laktat oleh fungi dan bakteri digunakan dalam industri susu dan yogurt Produk lain; aseton dan methanol Lactate dehydrogenase Cori Cycle Res. Aerobik menyebabkan laktat terakumulasi sbg limbah otot menjadi nyeri dan letih HASIL 2 NADH 2 Acetyl CoA 2 CO2  HASIL 6 NADH 2 FADH2 2 ATP 4 Co2 NADH (nikotinamida adenin dinukleotida) FADH (flavin adenin dinukleotida)  Complex I (NADH dehydrogenase) Complex II: Succinate dehydrogenase CoQ: Coenzyme Q (ubiquinone) Complex III: Cytochrome bc1 complex Complex IV: Cytochrome c oxidase Cyt c: Cytocrome C  BIOKIMIA METABOLISME TERINTEGRASI Glikogenesis  Karbohidrat setelah melalui dinding usus halus sebagian besar monosakarida dibawa aliran darah ke hati atau dilepaskan untuk dibawa dengan aliran darah kebagian tubuh yang membutuhkan Kadar glukosa yang tinggi merangsang pembentukan glikogen dari glukosa, sintesis asam lemak dan kolesterol dari glukosa. PENYIMPANAN GLUKOSA adalah polisakarida glukosa bercabang yang terdiri dari rantai-rantai unit glukosil yang disatukan oleh ikatan α-1,4 dengan cabang α-1,6 di setiap 8-10 residu. ▪ Bentuk simpanan karbohidrat yang utama dalam tubuh mahluk hidup ▪ Dalam hepar mencapai 6% ▪ Dalam otot 1% ▪ Fungsi glikogen otot : sebagai sumber bahan bakar yg dibutuh oleh otot ▪ Fungsi glikogen hepar : melayani jaringan tubuh lain lewat pembentukan glukosa (mempertahankan kadar glukosa darah pada saat sebelum sarapan). Glikogen dalam hepar mengalami deplesi setelah 12-18 jam puasa Glikogen dalam otot hanya akan mengalami deplesi setelah seseorang melakukan olah raga yang berat dan lama Bentuk Glikogen Glikogen merupakan polisakarida yang memiliki banyak sekali percabangan, hal tersebut diperlukan agar glikogen dapat disimpan dengan maksimal di dalam sel. Glikogen akan dipecah apabila kadar gula dalam darah rendah dan ketika sedang berolahraga  Gambar. uridin difosfat glukosa (UDPGlc) Glikogenolisis  Di Hati Di Otot * tujuannya : untuk mempertahankan kadar glukosa * tujuannya untuk mendapat energi bagi otot darah di antara dua waktu makan * hasil akhirnya : piruvat / laktat sebab glukosa 6-p yg dihasilkan dr glikogenolisis masuk ke jalur glikolisis di otot * Glukosa 6-p akan diubah menjadi glukosa Di dalam otot enzim fosforilase ini hanya terdapat pada saat Glukosa 6-p + H2O Glukosa + Pi olah raga ketika kadar AMP naik Glukosa 6-fosfatase Fosforilase di dalam otot diaktifkan oleh epinefrin dengan bantuan cAMP Di dalam hepar, enzim fosforilase terdapat baik dalam bentuk aktif maupun inaktif Glikogenolisis dipicu oleh kerja hormon adrenalin dan glucagon melibatkan 3 jenis enzim yaitu glikogen fosforilase, transferase, dan debranching enzyme. Tranferase : memindahkan 3 residu glukosa cabang lain lebih peka difosrilasi Enzim Glikogen fosforilase memutus ikatan α-1,4 glikosidik dr glikogen. Debranching enzyme memutus ikatan α-1,6 glikosidik  cAMP (adenosin monofosf at siklik) Glukoneogenesi s  Adalah proses mengubah prekursor nonkarbohidrat menjadi glukosa/glikogen Substrat utama: asam amino glukogenik, laktat, gliserol, dan propionat Jaringan: Hati dan Ginjal Fungsi: memenuhi kebutuhan glukosa tubuh pada saat karbohidrat/cadangan glikogen kurang Efek Hipoglikemia (disfungsi otak koma dan kematian) Reaksi proses ini meliputi reaksi glikolisis yang reversibel, siklus kreb dan beberapa reaksi khusus tambahan Bukan merupakan reaksi kebalikan dari glikolisis (meski menggunakan lintasan yang sama) Reaksi ke-2 nya diatur timbal balik ( 1 tidak aktif-1 aktif)  Fungsi glukoneogenesis: 1. membersihkan laktat yang dihasilkan otot dan eritrosit 2. membersihkan gliserol yang dihasilkan jaringan adiposa Hewan memamahbiak menggunakan propionat (hasil metabolisme karbohidrat rumina) sebagai substrat utama glukoneogenesis Glukosa penting ! Otak mutlak memerlukan Di otot dapat dipakai sebagai substrat tanpa oksigen Sel darah merah hanya bisa memakai glukosa Dalam payudara laktosa  Membuat Glukosa berbeda dari 1 memecahnya Glikolisis memiliki 3 tahap 2 “irreversible” (1, 2, dan 3) Glukoneogenesis, membypass ke-3 tahap tersebut dengan 3 reaksi yang unik bagi pembentukan, yang juga “irreversible” 3 Glukoneogenesis Bypass 1 Dikatalisis glukosa 6-fosfatase yang menghidrolisis fosfat di atom C-6 Glukoneogenesis Bypass 2 Dikatalisis oleh fruktosa 1,6-bisfosfatase yang menghidrolisis fosfat di atom C-1 Glukoneogenesis Bypass 3 Piruvat dalam mitokondria dapat berasal dari Alanin di dalam a la t e-aspar 7 tate Piruvat di luar Uses m 9-2 t t le, s e e Fig. 1 Laktat di luar shu Kebutuhan NADH di luar dan ketersediaan laktat menentukan jalur yang digunakan oleh oksalasetat (di dalam) Catatan: ada dua pasang isozim di luar/di dalam mitokondria Bypass 3 melibatkan reaksi yang memerlukan energi (Eksergonik) Karboksilasi piruvat dalam mitokondria untuk menghasilkan oksalasetat Oksalasetat didekarboksilasi dan difosforilasi (menggunakan GTP) untuk menghasilkan PEP Meskipun ΔG’o reaksi ini hanya + 0.9 kJ/mol, ΔG aktual di dalam sel adalah –25 kJ/mol. Reaksi ini tidak dapat balik Dua molekul fosfat berenergi tinggi digunakan (ATP dan GTP) (Dalam glikolisis hanya dihasilkan 1 ATP) pyruvate Pentosa Phospat  Contact US Phone Email Location Departemen Biokimia, 081336411971 [email protected]. FK UPN VJ id