24 September 2007 TUGAS BIOKIMIA Catherine R. Tanardi10505070

PENGENDALIAN ENZIM PADA GLIKOLISIS – GLUKONEOGENESIS

Reaksi glikolisis dan glukoneogenesis merupakan rangkaian proses degradasi

dan sintesis glukosa. Setiap proses tersebut terdiri dari beberapa tahapan reaksi yang

melibatkan berbagai jenis enzim, aktivator, maupun inhibitor. Setiap enzim memiliki

cara pengendaliannya masing – masing. Pada resume ini akan dipaparkan enzim –

enzim yang menjadi kunci setiap tahapan reaksi glikolisis maupun glukoneogenesis.

Dalam proses glikolisis, enzim – enzim yang terlibat adalah sebagai berikut :

1. Heksokinase

Enzim Heksokinase memfasilitasi reaksi

Glukosa + ATP = glukosa-6-fosfat + ADP + H+

Heksokinase mengkatalisis transfer gugus fosfat dari ATP ke glukosa dalam

proses fosforilasi glukosa oleh ATP menjadi glukosa-6-fosfat. Kerja heksokinase

harus diaktivasi dengan suatu ion logam divalen seperti Mg2+. Ion logam ini akan

membentuk kompleks dengan ATP dan mengaktifkan kerja heksokinase.

Kerja heksokinase diinhibisi oleh produk reaksi ini yaitu glukosa-6-fosfat.

Ketika konsentrasi glukosa-6-fosfat mencapai nilai yang tinggi, produk ini akan

bertindak sebagai efektor negatif bagi heksokinase (berikatan dengan heksokinase

pada ”sisi lain” dari enzim ini) sehingga keaktifan heksokinase berkurang bahkan

hilang.

Reaksi kimia yang melibatkan enzim heksokinase ini merupakan tahap

fosforilasi pertama. Selanjutnya, masih ada reaksi yang mengubah produk glukosa-6-

fosfat menjadi fruktosa-6-fosfat dengan bantuan enzim fosfofruktokinase. Bila reaksi

pengubahan ini berlangsung cepat, aktivitas heksokinase tidak akan terinhibisi karena

keberadaan glukosa-6-fosfat sedikit. Jadi, aktivitas fosfofruktokinase turut

mengendalikan kerja enzim heksokinase.

2. Fosfofruktokinase (PFK)

Reaksi fosforelasi yang dikatalisis oleh fosfofruktokinase adalah reaksi yang

memanfaatkan ATP sebagai sumber fosfat. Enzim PFK digunakan pada reaksi

fosforelasi II yang mengubah fruktosa-6-fosfat menjadi fruktosa-1,6-bifosfat.

Kecepatan reaksi lebih besar saat jumlah ATP rendah. ATP dapat berperan

sebagai substrat maupun inhibitor berupa efektor negatif. Penambahan AMP akan

meningkatkan aktivitas enzim PFK. Sitrat menginhibisi PFK-1 dengan membentuk

24 September 2007 TUGAS BIOKIMIA Catherine R. Tanardi10505070

kompleks bersama Mg2+ menjadi Mg-sitrat. Terbentuknya sitrat dalam jumlah besar

menunjukkan siklus TCA telah banyak menghasilkan energi.

3. Piruvat Kinase

Piruvat kinase mengkatalisis transfer gugus fosfat dari phosphoenolpyruvate

(PEP) ke ADP menghasilkan molekul piruvat dan satu molekul ATP.

Aktivitas enzim piruvate kinase dikendalikan oleh empat komponen, yaitu

substratnya (PEP dan Fruktosa 1,6-bisfosfat) yang merupakan intermediet dalam

glikolisis. Kedua senyawa ini memacu kecepatan proses glikolisis saat jumlah substrat

Komponen kedua adalah sitrat dan ATP yang menginhibisi secara alosterik.

Komponen ketiga adalah kombinasi insulin / glukagon yang mengaktivasi /

menginhibisi piruvat kinase dengan cara mendefosforilasi / menfosforilasi enzim ini.

Komponen keempat adalah alanin sebagai inhibitor.

Dalam proses glukoneogenesis, enzim – enzim yang terlibat adalah sebagai

berikut :

4. Piruvat Karboksilase

Enzim ini mengkatalisis reaksi perubahan piruvat menjadi oksaloasetat yang

merupakan reaksi ireversibel. Enzim ini memerlukan magnesium atau mangan dan

asetil-CoA untuk proses aktivasinyapada hati. Eenzim ini juga sangat bergantung

pada ketersediaan ATP. Jumlah ADP yang sangat tinggi akan menghambat aktivitas

enzim sedangkan akumulasi dari asetil-CoA (efektor positif) mendorong reaksi

berlangsung.

5. Fosfoenolpiruvat Karboksikinase (PEPCK)

PEPCK merupakan salah satu enzim kunci reaksi pembentukan

fosfoenolpiruvat dari oksaloasetat di sitosol. Reaksi yang dikatalisis oleh enzim ini

adalah sebagai berikut :

Sintesis enzim ini dikendalikan oleh dua macam hormon, yaitu glukagon dan insulin.

Hormon glukagon dihasilkan oleh kelenjar endokrin sel A pulau langerhans di

pancreas. Glukagon merupakan

aktivator transkripsi gen pengkode enzim PEPCK. Hormon berikutnya adalah insulin

yang

24 September 2007 TUGAS BIOKIMIA Catherine R. Tanardi10505070

dihasilkan oleh sel B pulau langerhans di pankreas. Insulin bertindak sebagai

inhibitor transkripsi tersebut.

Regulasi enzim PEPCK merupakan merupakan regulasi hormon glukagon dan

insulin, karena seperti telah dituliskan sebelumnya, keberadaan kedua hormon inilah

yang menentukan jumlah dan aktivitas PEPCK dalam tubuh. Glukagon dan insulin

secara umum berfungsi sebagai pengatur kadar glukosa dalam darah.

Saat kadar glukosa dalam darah menurun hingga di bawah batas normal, pankreas

menghasilkan glukagon yang memicu terbentuknya PEPCK. Dengan adanya enzim

PEPCK, akan terjadi reaksi pembentukan fosfoenolpiruvat dan selanjutnya proses

glukoneogenesis akan berjalan. Saat kadar glukosa dalam darah telah melebihi batas

normal, pankreas menghasilkan insulin yang akan menginhibisi proses pembentukan

PEPCK sehingga

proses glukoneogenesis tidak akan berjalan lebih jauh.

Dengan demikian, dapat disimpulkan bahwa kombinasi jumlah hormon

glukagon dan insulin akan menentukan jumlah enzim PEPCK yang disintesis.

Selanjutnya,

jumlah enzim PEPCK yang disintesis akan menentukan jumlah glukosa yang

dihasilkan dalam tubuh.

6. Fruktosa -1,6-bisfosfatase

Pada tahap ini perubahan fruktosa-1,6-bisfosfat menjadi fruktosa-6-fosfat

melalui enzim kunci fruktosa-1,6-bisfosfatase diinhibisi oleh fruktosa-2,6-bisfosfat,

AMP, dan sintesis kontrol hormonal. Senyawa Fruktosa-2,6-bisfosfat merupakan

inhibitor kompetitif. Pengaruh inhibisi fruktosa-2,6-bisfosfat akan maksimum pada

saat konsentrasi substrat kecil. Hal ini membuktikan bahwa fruktosa-2,6-bisfosfat

merupakan inhibitor kompetitif. Proses inhibisi dapat terjadi karena enzim fruktosa-

1,6-bisfosfatase bersifat alosterik, artinya enzim tersebut mempunyai sisi pengikatan

untuk substrat (binding site) dan sisi pengikatan untuk afektor (afector site).

AMP akan menginhibisi kerja fruktosa-1,6-bisfosfatase secara unkompetitif

terhadap frukosa-1,6-bisfosfat pada keadaan tidak tersedia fruktosa-2,6-bisfosfat.

Inhibisi ini akan bersifat nonkompetitif ketika terdapat frukosa-2,6-bisfosfat. AMP

tidak dapat berikatan dengan enzim kecuali terdapat salah satu jenis senyawa fruktosa

bisfosfat.

24 September 2007 TUGAS BIOKIMIA Catherine R. Tanardi10505070

Selain itu, terdapat aktivator dan inhibitor kerja enzim, yaitu hormon dengan

metode transduksi sinyal. Transduksi sinyal menggunakan sistem messenger

(pembawa). Messenger pertama yaitu hormon, terikat pada permukaan sel reseptor.

Pengikatan tersebut menstimulasi produksi messenger kedua di dalam sel, misalnya

cAMP. Mekanisme cAMP-dependent signal transduction melibatkan tiga protein,

yaitu:

1. hormon reseptor

2. adenylate cyclase

3. protein G, yang terdiri dari dua jenis :

- Gs yang menstimulasi adenylate cyclase

- Gi yang menginhibisi adenylate cyclase

7. Glukosa-6-fosfatase (G6Pase)

G6Pase merupakan enzim yang mayoritas ditemukan dalam hati dan ginjal.

Enzim ini terikat pada membran yang terhubung dengan retikulum endoplasma.

Enzim ini mengkatalisis proses pengubahan glukosa-6-fosfat menjadi glukosa dengan

dengan membentuk fosfoenzim intermediate. Persamaan reaksinya adalah sebagai

berikut :

Glukosa-6-fosfat + H2O glukosa + Pi

Reaksi katalisis ini didukung oleh adanya efek deterjen. Efek deterjen akan

menstimulasi proses hidrolisis dari G6P sehingga reaksi berlangsung lebih cepat lagi.

Inhibitor enzim G6Pase adalah glukosa yang berlaku sebagai inhibitor non-

kompetitif. Senyawa ini tidak terganggu dengan kehadiran deterjen. Proses inhibisi

menjadi kompetitif dengan kehadiran deterjen yang digunakan sebagai indikasi

keberadaan Pi transporter

.