[PPT]METABOLISME KARBOHIDRAT · Web view1.Glikolisis Disebut juga jalur metabolisme Embden-Meyerhof. Adalah jalur oksidasi glukosa menjadi piruvat + energi (ATP) + NADH. Glikolisis

GLIKOLISIS

DR.YUSTINI ALIOES.MSI,APTBagian Biokimia Fakultas

KedokteranUniversitas Andalas

Padang

2

Glucose

Glucose-6-P

Pyruvate

Hexokinase

PentosePhosphateShunt

glycolysis

Overview Carbohydrates Metabolisme

Glc-1- phosphate

glycogen

3

Pyruvatecytosol

Acetyl CoAmitochondria (aerobic)

Krebscycle

Reducingequivalents

OxidativePhosphorylation(ATP)

AMINOACIDS

FATTY ACIDS

4

1.Glikolisis• Disebut juga jalur metabolisme Embden-

Meyerhof.• Adalah jalur oksidasi glukosa menjadi

piruvat + energi (ATP) + NADH.• Glikolisis berlangsung dalam sitosol.• Glikolisis merupakan jalur sumber energi

terutama bagi sel darah merah matang yang tidak lagi punya mitokondria.

5

Glycogen Glucose Hexokinase or Glucokinase Glucose-6-Pase Glucose-1-P Glucose-6-P Glucose + Pi Glycolysis Pathway Pyruvate Glucose metabolism in liver.

6

Jaras Glikolisis

7

Jaras Glikolisis

8

Nasib Piruvat

• Piruvat dapat mengalami proses:1. Aerobik (ada oksigen), piruvat dioksidasi untuk menghasilkan CO2 dan H2O melalui daur Kreb’s

2. Anaerobik (tanpa oksigen), manusia = piruvat --> laktat ragi = piruvat --> etanol

9

C

C

CH 3

O

O

OC

H C

CH 3

O

O H

ON A D H + H + N A D +

L a c t a t e D e h y d r o g e n a s e

p y r u v a t e l a c t a t e

10

Kepentingan Laktat pada Manusia

1. Otot rangka memfermentasi gukosa menjadi laktat pada saat latihan berat. Laktat selanjutnya memasuki daur Cori.

2. Pada kasus infark miokard, sel-sel otot jantung yang rusak melepaskan LDH ke dalam darah, sehingga enzim ini bisa digunakan untuk petanda diagnostik.

3. Sel-sel astrosit pada saraf otak juga menghasilkan laktat.

11

12

C

C

CH 3

O

O

O

C

CH 3

O HC

CH 3

OH H

H

N A D H + H + N A D +CO 2

P y r u v a t e A l c o h o l D e c a r b o x y l a s e D e h y d r o g e n a s e

p y r u v a t e a c e t a l d e h y d e e t h a n o l

Glikolisis Anaerob pada Ragi

13

Metabolisme Alkohol pada Manusia

etanol asetaldehid asetat

- Manusia memiliki enzim untuk oksidasi etanol di hepar, yaitu;

alkohol dehidrogenase- asetaldehid sangat reaktif dan toksik

14

Pengaturan Glikolisis

hexokinase or glucokinase

phosphofructokinase

pyruvate kinase

15

Pengaturan Pertama Glikolisis:Heksokinase

• Mengkatalisis semua heksosa.• Terdapat hampir dalam semua sel, kecuali

hepar dan sel-β pankreas.• Tidak dipengaruhi oleh;

puasa, diet, insulin, diabetes melitus• Dihambat oleh Glukosa-6-fosfat.

16

Pengaturan Pertama Glikolisis:Glukokinase

• Mengkatalisis hanya glukosa saja.• Terdapat dalam sel hepar saja.• Dipengaruhi oleh;

puasa, diet, insulin, diabetes melitus• Tidak dihambat oleh Glukosa-6-fosfat.

17

Pengaturan Glikolisis Utama: Fosfofruktokinase

• Enzim ini membatasi / mengatur kecepatan jalur glikolitik.

• Diaktifkan oleh peningkatan AMP dalam sitosol.

• AMP meningkat karena ATP dihidrolisis oleh reaksi yang memerlukan energi.

18

Piruvat Kinase diatur didalam hepar.

Enzim ini mengubah kelebihan glukosa menjadi piruvat, selanjutnya dimetabolisme menjadi acetyl-CoA agar bisa disimpan sebagai fatty acids untuk cadangan energi jangka panjang.

Pengaturan oleh Piruvat Kinase

19

Hasil Bersih Glikolisis Aerob

Glukosa + 2NAD+ + 2Pi + 2 ADP

2Piruvat + 2NADH + 4H+ + 2ATP + 2H2O

20

Hasil Bersih Glikolisis Anaerob

Glukosa + 2 ADP + 2 Pi

2 lactate + 2 ATP

21

Transpor Ekuivalen Pereduksike dalam Mitokondria

• Mitokondria tidak permeabel terhadap NADH & FADH2, hanya elektron/H+ yang bisa memasuki mitokondria.

• Oleh sebab itu, terdapat sistem transpor ulak-alik yang terdiri dari:

1. Torak gliserol fosfat yg mengubah NADH sitoplasma menjadi FADH2 mitokondria. 2. Torak malat aspartat yg mengubah NADH

sitoplasma menjadi NADH mitokondria.

22

Hasil Oksidasi 1 mol GlukosaSumber Gliserol-P Malat-asp

Glikolisis; substrat 2 2Daur Krebs; substrat 2 2Fosforilasi oks; 2 NADH 4 6Daur Krebs; 6 NADH 18 18Daur Krebs; 2 FADH2 4 4Sintesis Asetil KoA; 2 NADH 6 6

Total 36 38

23

Metabolisme Galaktosa

24

Metabolisme Fruktosa

25

2. Glikogenesis• Adalah sintesis glikogen dari glukosa.• Glikogen adalah bentuk utama cadangan

glukosa pada sel-sel manusia.• Penyimpanan glikogen terutama terjadi dlm

hepar dan otot rangka.• Glikogen hepar berfungsi sebagai sumber

glukosa darah.• Glikogen otot rangka menghasilkan

glukosa-6-fosfat untuk sintesis ATP dalam jalur glikolitik.

26

Metode “Carbohydrate Loading”untuk Olahragawan

• Otot mengandung glikogen lebih sedikit daripada hepar, tetapi kadarnya akan menurun hanya sesudah kerja otot yang lama.

• Bila memakan banyak karbohidrat, maka glikogen otot akan meningkat melampaui tingkat biasa (>1%).

• Olahragawan memanfaatkan kemampuan otot ini untuk ketahanan saat bertanding.

27

3. Glikogenolisis

• Adalah jalur penguraian glikogen, tetapi bukan kebalikan glikogenesis.

• Glikogen diuraikan oleh enzim;1. Glikogen fosforilase2. debranching enzyme

28

Jalur Glikogenolisis

29

Primary hormones =-- epinephrine (adrenaline)

-- glucagon

-- insulin  

Pengaturan Metabolisme Glikogen

30

======== HORMONES ===========

Glucagon -- Terutama bekerja pada hepar.-- Diproduksi pada α-cells pulau-pulau Langerhan pankreas.-- Menstimulasi glikogenolisis.-- Menginhibisi glikogenesis.-- Glucagon juga menghambat glikolisis &-- Menstimulasi glukoneogenesis.

31

Epinephrine -- Bekerja terutama pada otot rangka.-- Menstimulasi glikogenolisis.-- Menginhibisi glikogenesis.

Glucagon dan epinephrine menstimulasi jalur intracellular dengan cara meningkatkankadar cAMP.Kinase fosforilase(aktif) yang terbentuk akan menginaktifkan glikogen sintase.

======== HORMONES ==========

32

Insulin -- Tingginya kadar glukosa darah akan menginduksi pelepasan insulin dari β-cells pulau-pulau Langerhan pankreas.-- Meningkatkan glikogenesis di otot.

======== HORMONES ==========

33

Fungsi Glikogen pada Janin

• Pada 10 minggu terakhir gestasi, insulin menyebabkan peningkatan glikogenesis pada janin.

• Setelah tali pusat dijepit, maka pasokan glukosa dari ibu terhenti.

• Epinefrin & glukagon dengan cepat akan memulihkan kadar glukosa melalui glikogenolisis & glukoneogenesis.

34

4. Glukoneogenesis• Adalah jalur untuk membentuk glukosa dari

senyawa bukan karbohidrat, misalnya;laktat, gliserol, asam amino (tu alanin)

• Sebagian besar jalur glukoneogenesis menggunakan enzim yang sama dengan glikolisis.

• Jalur ini terjadi terutama di dalam hepar dan sebagian kecil di ginjal.

35

Daur Glukoneogenesis

36

Permulaan Glukoneogenesis

• Glukoneogenesis dimulai dlm mitokondria, yaitu; enzim piruvat karboksilase yang mengkatalisis piruvat ----> oksaloasetat.

• Oksaloasetat meninggalkan mitokondria melalui torak malat-aspartat (malat-aspartat shuttle).

37

Sumber Glukoneogenesis

38

Enzim Glukoneogenesis

1. Mitokondria = - Piruvat karboksilase

2. Sitoplasma =- Fosfoenolpiruvat karboksikinase - Fruktosa 1,6-bisfosfatase- Glukosa 6 fosfatase

39

5. HMP-Shunt

• Disebut juga jalur pentosa fosfat / heksosa monofosfat.

• Jalur ini menghasilkan NADPH dan ribosa di luar mitokondria.

• NADPH diperlukan untuk biosintesis;asam lemak,kolesterol, dan steroid lain.

• Ribosa untuk biosintesis asam nukleat.

40

Kepentingan lain

• HMP-shunt berlangsung dalam jaringan;hepar, lemak, korteks adrenal, tiroid, eritrosit, kelenjar mammae sedang laktasi.

• NADPH juga penting dalam; detoksifikasi obat oleh monooksigenase, reduksi glutation.

41

HMP-shunt terdiri dari fase:

1. Oksidatif (irreversible);glukosa 6-fosfat ---> ribulosa 5-fosfat

2. Non-oksidatif (reversible);ribulosa 5-fosfat ---> ribosa 5-fosfat

42

Jalur HMP-Shunt

43

Hasil Bersih

3 glukosa 6-fosfat + 6 NADP+

3 CO2 + 6 NADPH + 6H+ + 2 fruktosa 6-fosfat + gliseraldehida 3-fosfat

44

Defisiensi glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD)

• Eritrosit matang sudah tidak mengandung mitokondria,

• Sehingga sangat tergantung pada G6PD.• NADPH diperlukan untuk mereduksi;

glutation teroksidasi --> glutation tereduksi (GSH) --> (GS-SG)• GSH penting untuk meredam H2O2.

45

Defisiensi glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD)

• Hidrogen peroksida (H2O2) menyebabkan Hb ---> metHb, karena Fe2+ ---> Fe3+.

• Akibatnya terbentuk badan-Heinz yang akan menimbulkan anemia hemolitik.

• Penyakit ini makin memburuk bila penderita memakan obat malaria primaguin atau kacang fava.

46

Kepustakaan• Marks, DB., Marks, AD., Smith CM. 1996. Basic medical

biochemistry: a clinical approach. Dalam: B.U. Pendit, penerjemah. Biokimia Kedokteran Dasar: Sebuah Pendekatan Klinis. Eds. J. Suyono., V. Sadikin., L.I. Mandera. Jakarta: EGC, 2000.

• Cohen, RJ. Carbohydrate metabolism.PPT. www.med.ufl.edu/biochem/rcohen/rcohen.html. 2007.

• Hardjasasmita, P. Ikhtisar: biokimia dasar B. Balai Penerbit FKUI. Jakarta. 1993.

• Schumm, DE. Essentials of biochemistry. Dalam: Moch. Sadikin, penerjemah. Intisari Biokimia. Jakarta: Bina Aksara, 1993.