Drs. IGK WIJASA, MARS METABOLISME

Tujuan Instruksional Umum Memahami Konsep dasar metabolisme energi dan sifat kimia dasarnya

Pendahuluan Sel mengekstraksi energi dari lingkungan autotrof : mengambil energi dari sinar matahari pada proses fotosintesis  tumbuh-tumbuhan dan mikroorganisme berklorofil. heterotrof : mengambil molekul berenergi/organik dari substrat/makanan diantaranya dari sel autotrof. Sel mensintesis makromolekul untuk menunjang aktifitas hidupnya (gerak dinamik, pembelahan sel, reaksi-reaksi spesifik)

Pengertian Kedua proses tersebut dilakukan melalui reaksi-reaksi yang terintegrasi & terorganisasi  metabolisme Metabolisme: keseluruhan reaksi yang terjadi di dalam sel, meliputi proses penguraian & sintesis molekul kimia yang menghasilkan & membutuhkan panas (energi) serta dikatalisis oleh enzim

Metabolisme meliputi: 1) jalur sintesis (anabolisme/endorgenik)  menggabungkan molekul-molekul kecil menjadi makromolekul yang lebih kompleks; memerlukan energi yang disuplai dari hidrolisis ATP 2) jalur degradatif (katabolisme/eksorgenik)  memecah molekul kompleks menjadi molekul yang lebih sederhana; melepaskan energi yang dibutuhkan untuk mensintesis ATP.

ATP Adenosina trifosfat (ATP) adalah suatu nukleotida yang dalam biokimia dikenal sebagai "satuan molekular" pertukaran energi intraselular; artinya, ATP dapat digunakan untuk menyimpan dan mentranspor energi kimia dalam sel. ATP terdiri dari adenosina dan tiga gugus fosfat. Rumus empirisnya adalah C10H16N5O13P3, dan rumus kimianya adalah C10H8N4O2NH2(OH)2(PO3H)3H

Komponen sel Makromolekul: komponen struktural & fungsional utama sel, terdiri dari: Asam nukleat Protein Karbohidrat/ polisakarida Lemak/ lipid

Struktur supramolekul Protein asam nukleat polisakarida lipid Asam amino nukleotida gula sederhana*) gliserol asam lemak - ketoacids ribosa pyruvat(C3) asetat (C2) C3, C4, C5 nitrogen pyruvat (C3) Karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O) Nitogen (N), fosfor (P), sulfur (S)

Bahan Makanan sebagai Sumber Energi 4 jenis nutrien utama, yaitu: Makronutrien (karbohidrat, protein, lipid) menyuplai energi bagi tubuh Vitamin membantu penggunaan makronutrien dan mempertahankan jaringan tubuh. Mineral mempertahankan homeostasis, dan Air sebagai pelarut dalam tubuh, dan sebagai alat transport untuk mendistribusikan nutrien ke jaringan.

Fungsi Makronutrien Sumber energi Energi yang dilepaskan dari ikatan kimia nutrien ialah ATP, fosfokreatin, dan zat molekul berenergi tinggi. Energi ini digunakan untuk transport dan kerja mekanik. Sintesis Makromolekul digunakan untuk mensintesis bahan dasar yang diperlukan untuk pertumbuhan dan pertahanan sel dan jaringan. Simpanan Jika makanan yang kita makan melebihi kebutuhan tubuh untuk energi dan sintesis, kelebihan nutien tersebut akan disimpan sebagai glikogen dan lemak. Simpanan ini menyediakan energi saat puasa.

poli/oligo/disakarida lipid protein & polipeptida karbohidrat lipid protein Mulut: pencernaan mekanik & cairan ludah (enzim saliva) poli/oligo/disakarida lipid protein & polipeptida Lambung: enzim pepsin & lipase; asam lambung (HCl) poli/oligo/disakarida lipid/trigliserida protein & polipeptida Usus halus: cairan pankreas (tripsin, kimotripsin, karboksipeptidase, amilase, lipase, ribonuklease, deoksiribonuklease, kolesterol esterase); cairan empedu/hati; enzim kelenjar usus (aminopeptidase, dipeptidase, sukrase, maltase, laktase, fosfatase, glukosidase); bakteri usus halus monosakarida gliserol, as.lemak asam amino (gluk,frukt,galaktosa) as.fosfat

Liver, merupakan organ terpenting dalam kegiatan metabolisme, karena terdapatnya proses Hepatosit didalamnya, yang berperan dalam sintesis molekul untuk menjaga homeostatis, mengubah molekul yang satu ke molekul yang lain, dan mengatur keseimbangan energi.

Metabolisme Karbohidrat Sebagian besar diabsorbsi dalam bentuk glukosa. Jika kadar glukosa darah dalam batas normal  sebagian besar jaringan menggunakan glukosa sebagai sumber energi. Kelebihan glukosa akan disimpan sebagai glikogen. Simpanan glikogen terbatas sehingga kelebihan glukosa yang lain diubah menjadi lemak. Jika kadar glukosa darah turun, tubuh mengubah glikogen kembali menjadi glukosa.

METABOLISME KARBOHIDRAT Terdiri 3 fase: Glikolisis Siklus Kreb Fosforilasi Oksidatif

GLIKOLISIS Proses perubahan glukose menjadi asam piruvat atau asetil coenzim-A Glikolisis terjadi di sitoplasma Glikolisis terdiri 2 lintasan: Katabolisme glukosa (glikolisis) melalui triose (dihidroksi aseton fosfat atau gliseraldehid 3-PO4) disebut lintasan Embden Meyerhof Katabolisme glukosa (glikolisis) melalui 6-fosfoglukonat disebut lintasan oksidatif langsung (pintas heksosmonofosfat)

Proses ini dipercepat oleh H. Insulin, jika H Proses ini dipercepat oleh H. Insulin, jika H. Insulin kurang → proses masuknya G kedalam sel lambat → G menumpuk didalam darah → DM G di sitoplasma mengalami fosforilasi → glukose 6-PO4 (enzim glukokinase) Fruktokinase → fruktose → fruktose 6-PO4 Galaktokinase → galaktose → galaktose 6-PO4

Glikogenesis merupakan kebalikan dari proses Glikolisis

SIKLUS KREBS Proses perubahan asetil co-A → H Proses ini terjadi didalam mitokondria Pengambilan asetil co-A di sitoplasma dilakukan oleh: oxalo asetat → proses pengambilan ini terus berlangsung sampai asetil co-A di sitoplasma habis Jika dalam asupan nutrisi kekurangan KH → akan kekurangan oxaloasetat

Kekurangan oxaloasetat → pengambilan asetil co-A di sitoplasma terhambat → asetil co-A menumpuk di sitoplasma Penumpukan asetil co-A → berikatan sesama asetil co-A → asam aseto asetat Asam aseto asetat → senyawa tidak setabil → mudah mengurai: aseton + asam β hidroksi butirat Ketiga senyawa: asam aseto asetat, aseton dan asam β hidroksi butirat → disebut Badan Keton Meningkatnya badan keton didalam darah → ketosis Badan keton bersifat racun bagi otak → koma, karena biasanya terdapat pada penderita DM → koma diabeticum

FOSFORILASI OKSIDATIF  Dalam proses rantai respirasi dihasilkan energi yang tinggi → energi tsb ditangkap oleh senyawa yang disebut ATP Fosforilasi oksidatif adalah proses pengikatan fosfor menjadi ikatan berenergi tinggi dalam proses rantai respirasi  Fosforilasi oksidatif: proses perubahan ADP → ATP dengan cara mengambil energi yang dihasilkan Rantai Respirasi (reaksi H + O2 → H2O)

RINGKASAN METABOLISME KARBOHIDRAT Glikolisis: perubahan glukose → asam piruvat R/ Glukose + 2 ADP + 2 PO4 → 2 asam piruvat + 2 ATP + 4 H Hasil utama glikolisis: asam piruvat Energi dihasilkan: 2 ATP Tempat reaksi glikolisis: sitoplasma Terdiri 2 lintasan: Embden Meyerhof dan Heksosmonofosfat 

Siklus Kreb: perubahan asetil co-A → H R/ 2 Asetil Ko-A + 6 H2O + 2 ADP → 4 CO2 + 16 H + 2 Ko-A + 2 ATP Hasil utama: H Energi dihasilkan: 2 ATP Tempat berlangsung: mitokondria Sisa metabolisme CO2 berasal dari hasil samping Siklus Krebs/ Siklus Asam Sitrat/ Siklus Asam Trikarboksilat

Fosforilasi oksidatif: proses perubahan ADP → ATP dengan cara mengambil energi yang dihasilkan Rantai Respirasi (reaksi H + O2 → H2O) R/ 2 H + ½ O2 + 2e + ADP → H2O + ATP Energi yang dihasilkan: 34 ATP Total hasil energi metabolisme karbohidrat: 38 ATP

Insulin: hormon yang dihasilkan oleh sel beta di dalam pulau Langerhans pada kelenjar pankreas yang mengatur metabolisme glukosa. Fungsi: mengubah glukosa menjadi glikogen di dalam sel-sel hati maupun otot, hal ini terjadi jika glukosa di dalam darah meningkat. Kekurangan hormon insulin: dapat terjadi karena sintesis yang kurang karena adanya gangguan pada sel beta atau sensitivitas sel yang menurun.

Kekurangan hormon insulin: glukosa yang ada tidak dapat masuk ke dalam sel, sehingga glukosa di luar sel dan di dalam cairan darah meningkat, namun tidak dapat digunakan untuk menghasilkan energi, sehingga akan menumpuk dan terbuang melalui ginjal dalam bentuk urin yang mengandung glukosa (glukosuria) Penanganan: dengan penyuntikkan hormon insulin

Kadar Glukosa Darah Kadar glukosa darah dipertahankan dengan cara: Glikogenolisis, yaitu hidrolisis simpanan glikogen di hati dan otot rangka. Lipolisis, yaitu katabolisme triasilgliserol menjadi gliserol dan asam lemak di jaringan adiposa. Gliserol yang mencapai hati akan diubah menjadi glukosa. Protein dikatabolisme menjadi glukosa (gluconeogenesis)

Terima kasih