Metabolisme Karbohidrat Dr. Ismawati, M.Biomed

Karbohidrat Adalah : polihidroksialdehid atau keton atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisa. Rumus umum : Cn(H 2O)n

Klasifikasi Berdasarkan jumlah unit gula : Monosakarida Terdiri dari hanya satu unit polihidroksi aldehid atau keton. Contoh : glukosa, fruktosa, galaktosa. 2. Disakarida Hidrolisis : 2 monosakarida Contoh : maltosa, laktosa

Klasifikasi 3. Oligosakarida Hidrolisis : 3 – 6 monosakarida 4. Polisakarida Hidrolisis : > 6 monosakarida contoh : selulosa

Struktur Ada 3 bentuk : 1. Bentuk rantai lurus 2. Bentuk cincin 3. Bentuk kursi (jika dilihat dengan difraksi sinar x)

Metabolisme karbohidrat Jalur utama metabolisme karbohidrat : Glikolisis Embden Meyerhof Glikogenolisis Glikogenesis Oksidasi piruvat menjadi asetil KoA Hexosa Monophosphate shunt (HMP shunt) Glukoneogenesis

Definisi Glikolisis adalah rangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi dua molekul piruvat Pada proses ini juga dihasilkan ATP Dikenal sebagai Embden-Meyerhof pathway 10 langkah utk menjadi piruvat

Tahap pengembalian / pay off Tahap persiapan Memerlukan 2 molekul ATP Memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose fosfat Tahap pengembalian / pay off 4 ATP 2 molekul piruvat 2 molekul NADH + H

Glikolisis Pada kondisi aerob : piruvat yang dihasilkan glikolisis masuk ke mitokhondria dan dioksidasi menjadi CO2 dan H2O. Ekivalen reduksi dalam NADH masuk ke mitokhondria melalui sistem ulang alik. Pada kondisi an aerob : piruvat direduksi menjadi laktat dalam sitosol, dengan menggunakan ekivalen pereduksi dalam NADH.

REAKSI ?

NASIB PIRUVAT Net reaksi glikolisis ??? Sangat tergantung pada jenis organismenya C6H12O6 + 2 ADP + 2 NAD++ + 2 Pi   2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH

Reaksi yg dikatalisis: oksidatif dekarboksilasi Overview of the reactions of the pyruvate dehydrogenase complex. Reaksi yg dikatalisis: oksidatif dekarboksilasi Bersifat irreversibel. Menghilangkan gugus karboksi piruvat Memerlukan 3 ensim dan 5 koensim Dihasilkan NADH  3 ATP Asupan vitamin B

Kompleks enzim piruvat dehidrogenase terdiri dari 3 enzim yi Pyruvate dehidrogenas (E1) Dihidrolipoil tranasetilasi (E2) Dihidrolipoil dehidrogenase (E3)

Gambar .Rute alternatif glikolisis

Glikolisis anaerob Sel yang bergantung pada glikolisis anaerob : Glukosa + 2 ADP + 2 Pi 2 laktat + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O Sel yang bergantung pada glikolisis anaerob : - eritrosit matang (total) - kulit (sebagian) - jaringan mata (sebagian) Laktat yang dihasilkan dari jaringan yang melakukan glikolisis an aerob diserap oleh jaringan lain.

Siklus Cori

Aspek klinis glikolisis Glikolisis dapat menghasilkan ATP pada keadaan anaerob penting pada kontraksi otot rangka. Sebaliknya pada otot jantung adaptasi jelek pada anaerob bahaya pada iskemia. Penyakit akibat defisiensi enzim glikolisis, seperti : anemia hemolitik dan fatique.

Aspek klinis glikolisis Pada kanker, kecepatan glikolisis meningkat dibandingkan kebutuhan siklus kreb, akibatnya piruvat menumpuk laktat Asidosis laktat dapat disebabkan oleh beberapa hal, mis : def. Piruvat dehidrogenase.

Glukoneogenesis Pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat, misal : asam amino, gliserol, laktat. Sebagian besar reaksi merupakan kebalikan glikolisis. Membutuhkan ATP

Glukoneogenesis Merupakan jalur untuk membentuk glukosa dari senyawa bukan karbohidrat. Pada manusia , prekursor glukosa yang utama adalah laktat, gliserol dan asam amino, terutama alanin. Glukoneogenesis terjadi jika kebutuhan glukosa tidak terpenuhi dari diet karbohidrat. Asupan glukosa yang berkesinambungan penting terutama bagi sistem saraf dan eritrosit.

13

Gambar 14.Perubahan piruvat menjadi fosfoenolpiruvat.

Glikogen Btk penyimpanan glukosa Bnyk terdapat di otot dan hati Glikogen hati menjaga gula darah, habis setelah 12-18 jam puasa. Glikogen otot habis setelah exercise yang berat. Terdapat penyakit kelainan bawaan pada penyimpanan glikogen terjadi def. mobilisasi glikogen atau btk penyimpanan yang abN kelemahan otot bahkan kematian.

Glikogenesis dan glikogenolisis Glikogenesis = pembentukan glikogen dari glukosa (memerlukan energi) Glikogenolisis = pemecahan glikogen menjadi glukosa

Gambar . Struktur glikogen

Gambar . Skema glikogenesis dan glikogenolisis

Gambar 9. Sintesis glikogen Gambar . Penguraian glikogen

Pada bayi baru lahir, setelah tali pusat dijepit, pasokan glukosa ibu terhenti, efek epinefrin dan glukagon, terjadi glikogenolisis.

HMP shunt (jalur pentosa fosfat) Merupakan jalur lain metabolisme glukosa Menghasilkan : 1. NADPH Digunakan untuk jalur reduktif, misal :sintesis asam lemak,detoksifikasi obat. 2. Ribosa 5-fosfat untuk sintesis nukleotida.

HMP shunt Defisiensi enzim pada jalur pentosa fosfat merupakan penyebab utama hemolisis sel darah merah (anemia hemolitik). Enzim yang terganggu adalah glukosa 6 fosfat dehidrogenase.Mengakibatkan gangguan reduksi glutation (GSH) yang sudah teroksidasi.

Gambar. Ikhtisar jalur pentosa fosfat

Jalur pentosa fosfat dibagi menjadi 2 fase: Fase oksidatif dan non oksidatif. Pada fase oksidatif dihasilkan NADH melalui reaksi oksidasi yang ireversibel yaitu glukosa 6 fosfat menjadi ribulosa 5 fosfat. Pada fase non oksidatif, ribulosa 5 fosfat diubah menjadi ribosa 5 fosfat dan zat antara glikolisis. Persamaan keseluruhan untuk jalur pentosa fosfat adalah : 3 glukosa 6-fosfat + NADP+ 3 CO2 + 6 NADPH + 6H+ + 2 fruktosa 6-P + gliseraldehid 3-P

3

Gambar. Hemolisis akibat spesies oksigen reaktif. 1 Gambar . Hemolisis akibat spesies oksigen reaktif. 1. Integritas tergantung ATP dan NADH glikolisis.2. NADPH dari jalur pentosa fosfat. 3. Penggunaan NADPH. 4. Pembentukan ion superoksida dari oksidasi non enzimatik hemoglobin.5. Terbentuknya badan Heinz.

Fisiologi kimiawi Pulau-pulau langerhans pancreas: Sel beta mengeluarkan insulin Sel alfa mengeluarkan glukagon Sel delta mengeluarkan somatostatin Sekresi insulin dipengaruhi glukosa darah juga dirangsang: as amino, as lemak bebas, benda keton, glukagon, sekretin, dan tolbutamid Sekresi insulin dihambat epinefrin dan norepinefrin

Pengaturan kadar gula darah Yang menurunkan kadar gula darah a. Insulin Fungsi: Meningkatkan pengambilan glukosa ke dalam sel Meningkatkan glikolisis, HMP shunt Meningkatkan glikogenesis Meningkatkan sintesa asam lemak Meningkatkan sintesa protein

Pengaturan kadar gula darah Yang menurunkan kadar gula darah a. Insulin Fungsi: Meningkatkan pengambilan glukosa ke dalam sel Meningkatkan glikolisis, HMP shunt Meningkatkan glikogenesis Meningkatkan sintesa asam lemak Meningkatkan sintesa protein

Yang meningkatkan kadar gula darah 1. Glukagon - dihasilkan sel  p langerhans pankreas - sekresi dirangsang oleh hipoglikemia (kelaparan,puasa). Efek : a. Menghambat penggunaan glukosa (glikogenesis, glikolisis, HMP shunt)

Yang meningkatkan kadar gula darah b. Meningkatkan pembentukan glukosa (glikogenolisis, glukoneogenesis) 2. Epinefrin = adrenalin Dihasilkan medula adrenal oleh rangsangan stress (hipoglikemia,takut, kerja otot)

Yang meningkatkan kadar gula darah Efek : - menghambat glikogenesis otot - meningkatkan : glikogenolisis otot dan hati, glukoneogenesis. 3. Glukokortikoid -dihasilkan korteks adrenal - meningkatkan glukoneogenesis