METABOLISME KARBOHIDRATKadek Rachmawati, M.Kes., Drh
DIET BERVARIASI P.U. KARBOHIDRAT >FUNGSI KARBOHIDRAT TERUTAMA SEBAGAI SUMBER ENERGI ( DR. GLUKOSA )MONOSAKARIDA ( HEKSOSA ) HASIL PENCERNA- AN KARBOHIDRAT TERUTAMA : * GLUKOSA * FRUKTOSA * GALAKTOSAFRUKTOSA DAN GALAKTOSA DI HATI GLU- KOSA
AMILUM
Amilum terdiri dari amilosa dan amilopektinAMILOSA : Rangkaian glukosa rantai lurus dengan ikatan -1,4-glukosidikProduk : Maltosa sedikit glukosa
AMILOPEKTIN
Jalur metabolisme disakarida dr diet
Cara kerja enzim amilase
Metabolisme galaktosa
Metabolisme Fruktosa
Glukosa darah , memacu jalur metabolisme karbohi- drat berikut : 1. Glikolisis 2. Glikogenesis 3. HMP Shunt 4. Oksidasi Piruvat 5. Siklus Asam Sitrat 6. Sisa ditimbun sbg lemak
Puasa / kelaparan kadar glukosa darah memacu jalur metabolisme karbohidrat berikut : 1. Glikogenolisis 2. Glukoneogenesis
GLIKOLISISDisebut juga EMBDEN MEYER HOFF PATHWAYTerjadi di dalam sitosolGlikolisis : oksidasi glukosa energi ( ATP )
Aerob Anaerob ( asam piruvat ) ( asam laktat )Pada keadaan aerob : Hasil akhirnya asam piruvat Masuk ke dalam mitokondria Asetil KoA Siklus Krebs ATP + CO2+ H2O
Jalur Glikolisis
Jalur Glikolisis
Reaksi2 pd Glikolisis pada umumnya berjalan 2 arah, kecuali 3 reaksi berikut berjajan searah : 1. Glukosa Glukosa 6-p Dikatalisis oleh enzim : Heksokinase dan Glukokinase * Enzim Heksokinase : - terdapat di sel otot ( selain hati dan pankreas ) - dihambat secara allosterik oleh produk akhirnya - mempunyai afinitas tinggi terhadap glukosa * Enzim Glukokinase : - terdapat di sel hati dan pankreas - aktif pada saat konsentrasi glukosa darah * di jar. selain hati & pankreas, glukosa masuk glikoli- sis dikontrol oleh h. insulin
*Reaksi ini bersifat irreversible, ATP sbg donor gugus fosfat
2. Fruktosa 6-p Fruktosa 1,6-bi-p * Dikatalisis oleh enzim : Fosfofruktokinase * bersifat irreversible * Merupakan enzim pengendali kecepatan alur gliko- lisis ( rate limiting enzyme )
3. Fosfoenol piruvat Enol piruvat * Dikatalisis oleh enzim : Piruvat kinase
Energi yang dihasilkan :Oksidasi 1 mol Glukosa 2 mol piruvat meng- hasilkan 8 mol ATP * Reaksi 5 : 2 x 3 ATP = 6 ATP * Reaksi 6 & 9 : 2 + 2 ATP = 4 ATP * Reaksi 1 & 3 : =-2ATP = 8 ATP
Hitung berapa mol ATP yang dihasilkan jika 1 mol glu kosa dioksidasi sampai habis CO2 dan H2O ?
Pada Glikolisis Anaerob :
* Rantai respirasi tidak berjalan * Hasil akhirnya asam laktat Laktat dehidrogenase Piruvat + NADH + H+ Laktat + NAD+
Energi yg dihasilkan : Reaksi 6 & 9 : 4 ATP Reaksi 1 & 3 : -2 ATP = 2 ATP
Anaerob Rantai Respirasi tak berjalan
NADH + H+ yg dihasilkan dari reaksi 5 tak dapat dibentuk kembali menjadi NAD+ lewat rantai respirasi
Padahal NAD+ harus selalu tersedia untuk kelangsung an Glikolisis
Untuk mengatasinya : NADH + H+ akan dibentuk men jadi NAD+ lewat pertolongan enzim Laktat Dehidroge- nase ( LDH ) yg akan mengubah Piruvat Laktat
GLIKOLISIS DI ERITROSIT :
* Eritrosit dewasa tidak mempunyai inti sel dan orga- nel sel ( mitokondria ) Rantai Respirasi dan Siklus Asam Sitrat tidak dapat terjadi
* oksidasi glukosa di eritrosit selalu menghasilkan asam laktat * Glikolisis di dalam eritrosit mamalia ada jalan sam- ping yg bertujuan untuk membentuk : 2,3-bifosfo Gli serat yg berfungsi untuk membantu melepas ikatan HbO2 ( Oksihemoglobin ) menjadi Hb + O2
Jalur Bifosfogliserat dalam eritrosit
Metabolisme Bifosfogliserat di eritrosit
OKSIDASI ASAM PIRUVATTerjadi di dalam mitokondriaOksidasi 1 mol Piruvat 1 mol Asetil KoA menghasilkan 3 mol ATPReaksinya memerlukan TPP ( Tiamin Piro Phosphat )Dikatalisis oleh enzim : Kompleks Piruvat Dehidroge- nase yg memerlukan koenzim : CoA ( Koenzim A ) yg berasal dr Asam Pantotenat ( vitamin B5 )Defisiensi tiamin penumpukan piruvat Alkoholik def. thiamin asidosis laktat & piruvatCH3COCOOH + HSCoA + NAD+ CH3CO-SCoA + NADH H+ (piruvat) ( Asetil KoA )
Oksidasi dekarboksilasi asam piruvat
SINTESIS ASETIL KoA
GLIKOGENESISSintesis glikogen dari glukosaTerjadi di dalam hati dan ototReaksi 1 : Mg++ Glukosa + ATP Glukosa 6-p + ADP Glukokinase / HeksokinaseReaksi 2 : Glukosa 6-p Glukosa 1-p FosfoglukomutaseReaksi 3 : Glukosa 1-p + UTP UDPG + Pirofosfat UDPG Pirofosforilase
Enzim Glikogen sintetase ( sintase ) membentuk ikatan -1,4 Glikosidik ( rantai lurus ) dr glikogenEnzim Pencabang ( Branching Enzyme ) membentuk ikatan -1,6 Glikosidik ( rantai cabang ) dr glikogen
Molekul glikogen seperti pohon + cabang + rantingnya
SINTESIS GLIKOGEN
SINTESIS GLIKOGEN
Jalur glikogenesis dan glikogenolisis
GlikogenesisGlikogenolisis
GLIKOGENOLISISProses pemecahan glikogenDalam otot : * tujuannya untuk mendapat energi bagi otot * hasil akhirnya : piruvat / laktat sebab gluko- sa 6-p yg dihasilkan dr glikogenolisis masuk ke jalur glikolisis di ototDalam hati : * tujuannya : untuk mempertahankan kadar glukosa darah di antara dua waktu makan * Glukosa 6-p akan diubah menjadi glukosa Glukosa 6-p + H2O Glukosa + Pi Glukosa 6-fosfatase
Enzim Glukosa 6-fosfatase terdapat di : hati, ginjal dan epitel usus ( tetapi tidak terdapat di otot )
Enzim Glikogen fosforilase memutus ikatan -1,4 glikosidik dr glikogen
Debranching enzyme memutus ikatan -1,6 glikosidik
GLUKONEOGENESISPembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidratPada mmalia terutama terjadi di : hati dan ginjalSubstrat : 1. Asam laktat dr. otot, eritrosit 2. Gliserol dr. hidrolisis Triasilgliserol dlm. jar. lemak ( adiposa ) 3. Asam amino glukogenik 4. Asam propionat pd ruminansia
Glukoneogenesis penting sekali untuk penyediaan glu kosa bila karbohidrat tidak cukup dlm diet
Jaringan perlu pasokan glukosa kontinu sebagai sumber energi terutama sistem saraf dan eritrosit
Enzim bantuan : 1. Piruvat karboksilase 2. Fosfoenolpiruvat karboksikinase 3. Fruktosa 1,6 bifosfatase 4. Glukosa 6-fosfatase
Jalur Glukoneogenesis
Glukoneogenesis dari asam amino
Perubahan asam propionat masuk ke jalur glukoneogenesis
CORI CYCLE
Key Enzyme pd jalur Glikolisis dan Glukoneogenesis
HMP SHUNT(HEKSOSA MONO PHOSPHAT SHUNT)Disebut juga : Pentose Phosphate Pathway Merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosaTidak bertujuan menghasilkan energi ( ATP )Aktif dalam : 1. Hati 2. Jar. Lemak 3. Klj. Korteks adrenal 4. Klj. Tiroid 5. Eritrosit 6. Klj. Mammae ( laktasi )
Tidak aktif di dalam sel ototFungsi : 1. Membentuk NADPH untuk sintesis asam le mak, steroid 2. Membentuk pentosa ribosa untuk sinte sis nukleotida dan asam nukleat 3. Dalam eritrosit : Membentuk NADPH untuk mereduksi :
Glutathion reduktaseGlutathion Teroksidasi Glutathion tereduksi( G-S-S-G ) ( 2-G-SH )
2G-SH + H2O2 G-S-S-G + 2H2O Glutathion peroksidaseGlutathion tereduksi membebaskan eritrosit dari H2O2 penimbunan H2O2 memperpendek umur eritro- sitMutasi enzim glutathion peroksidase
Hemolisis eritrosit jika diberi oksidan spt. : primaquin, Aspirin, sulfonamid
Ribosa 5-p yg terbentuk akan bereaksi dengan ATP 5-Phospho Ribosil 1-Piro Phosphat (PRPP)
Jalur HMP Shunt
PRODUK HMP SHUNT
METABOLISME GLUKOSA
GLUKOSA DARAHGlukosa dapat dipakai oleh semua jaringan tubuh, disimpan : * hati dan otot Glikogen * jaringan lemak Triasilgliserol ( TG )Sumber glukosa darah : 1. Karbohidrat Makanan 2. Glikogenolisis hepar 3. GlukoneogenesisHormon yg mengatur glukosa darah : * Insulin * Hormon dr. klj. Hipofisa anterior : Growth Hormone * Hormon klj. Medula adrenal : epinefrin, glukagon
PENGARUH HORMON :
* Keadaan kadar glukosa darah merangsang sekresi hormon glukagon * Keadaan kadar glukosa darah merangsang sekresi hormon insulin * Keadaan darurat merangsang sekresi hormon adrenalin
Glukagon (hati) Pembentukan cAMPEpinefrin (otot) 1. cAMP menghambat Glikogen sinta- se menghambat glikogenesis 2. cAMP memacu fosforilase memacu glikogenolisisINSULIN : 1. Memacu glikogen sintase 2. Memacu fosfodiesterase yg akan memecah cAMP menjadi 5AMP efek : memacu glikogenesis menghambat glikogenolisis
PERUBAHAN ANTAR BAHAN MAKANAN
Makan banyak karbohidrat Karbohidrat dapat dibentuk menjadi lemak (Glukosa Asetil KoA Asam lemak TG)
Makan protein Kelebihan protein dpt dibentuk menjadi lemak Asam amino Anggota Siklus Krebs / Piruvat
Asetil KoA Asam lemak TG
Makan banyak lipid Lipid tidak dapat diubah menjadi protein ataupun karbohidrat LIPID (TG) cadangan energi ( oksidasi asam lemak)
Asetil KoA TCA Cycle E
Metabolisme makanan
Selamat belajar !!! Semoga suksesTerimakasih