METABOLISME KARBOHIDRAT Retno Sintowati,dr

Sub bahasan SIKLUS ASAM SITRAT OKSIDASI PIRUVAT ASETIL-KOA GLIKOLISIS GLIKOGENESIS GLIKOGENOLISIS HEXOSE MONOPHOSPHAT SHUNT GLUKONEOGENESIS JALAN2 MINOR PD METABOLISME GLUKOSA

SIKLUS ASAM SITRAT KH Lemak Asetil-KoA KoA Protein C2 Oksaloasetat Sitrat C4 C6 CO2 CO2

Siklus Asam Sitrat Jalan metabolisme bersama (oksidasi KH, protein, lemak) Oksaloasetat  peranan katalitik Bersifat amfibolik  siklus asam sitrat sbg sumber2 molekul utk proses2 anabolik yaitu sintesis : asam lemak Asam amino Glukosa (glukoneogenesis)

Ringkasan metabolisme Asetil-KoA Glikogen asam lemak steroid Glukosa kolesterol Piruvat Asetil-KoA Asetoasetil-KoA TCA cycle tttc benda keton Laktat As.amino CO2 As.amino

Siklus asam sitrat = siklus krebs = siklus asam trikarboksilat = TCAC Suatu rangkaian mekanisme dalam mitokondria yg melakukan oksidasi residu asetil, membebaskan ekuivalen hidrogen/pereduksi yg pd oksidasi mengakibatkan pelepasan & penangkapan sebagian besar energi bebas dari bahan bakar jaringan, dlm bentuk ATP Residu asetil asetil-KoA /asetat aktif (CH3-CO~S-KoA)

Energetika oksidasi KH 1 mol glukosa CO2 + H2O (kalorimeter) timbul panas ±2870 KJ Dalam jaringan  sebagian panas (1398 KJ) diikat fosfat berenergi tinggi/ATP 1 mol glukosa CO2+H2O+38 ATP 1 ATP ~ 36,8 KJ ATP dibentuk dr : Fosforilasi oksidatif dari reoksidasi koenzim tereduksi oleh rantai pernafasan Fosforilasi pada tingkat substrat Rantai pernafasan (di mitokondria): rangkaian enzim dan zat pengemban yg bertanggung jawab utk membawa ekuivalen pereduksi dari substrat ke molekul oksigen

Potensial redoks Pertukaran energi bebas yg sebanding dg kecenderungan reaktan utk melepas/ menerima elektron pd reaksi redoks Pd rantai pernafasan (RP)  enzim2 utama tersusun menurut potensial redoks yg meningkat. Elektron mengalir melalui RP scr bertahap dr unsur yg lebih elektron Θ  oksigen yg lebih elektron (+) Tak semua substrat dihub dg RP melalui NAD (mis. Suksinat) ok potensial redoksnya > (+) dibanding NAD  langsung ke FAD  sitokrom RP.

Lanj. Pot. redoks Bila substrat dioksidasi melalui NAD  3 mol P anorganik bergabung dg 3 mol NAD  3 mol ATP Bila tak lewat NAD tp langsung ke FAD  dibtk 2 mol ATP Bila tdk lewat RP (hanya di substrat yi suksinil-KoA  suksinat)  1 mol ATP

Energetika siklus asam sitrat Setiap mol asetil-KoA (1 lingkaran siklus di RP) : 3 mol NADH  3x3 ikatan P  9 ATP 1 mol FADH2  1x2 ikatan P  2 ATP Di tingkat substrat (suksinil-KoAsuksinat) 1 mol GTP ~ 1 ATP Total = 9+2+1 = 12 ATP Enzim-enzim : NADH  1. Isositrat dehidrogenase 2. α-ketoglutarat dehidrogenase 3. malat dehidrogenase FADH2  suksinat dehidrogenase Substrat  suksinat tiokinase

Reaksi-reaksi siklus asam sitrat Mineral-mineral yg berperan dlm TCAC : Fe2+, Mn2+, Mg2+ Inhibitor : Fluoroasetat Arsenit Lokasi penghambatan pd Rx ? Malonat Semua enzim TCAC jg ditemukan di luar mitokondria, kecuali : α-ketoglutarat dehidrogenase suksinat dehidrogenase piruvat dehidrogenase :bukan enzim TCAC, hanya ada di mitokondria

Dekarboksilasi α-ketoglutarat (perub α- ketoglutarat  Suksinil-KoA) dg enz kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase

Keterlibatan siklus asam sitrat dalam transaminasi glukoneogenesis

Peranan amfibolik siklus asam sitrat Mencakup jalan : Glukoneogenesis, transaminasi dan deaminasi Sintesis asam lemak Glukoneogenesis, transaminasi & deaminasi Unsur2 kimia dari sitrat s/d oksaloasetat  berpotensi glukogenik (hati & ginjal) Laktat substrat penting u/ glukoneogenesis Alanin Aspartat reaksi transaminasi (bolak-balik) Glutamat

2. Peranan tcac pd sintesis asam lemak dari glukosa

Oksidasi piruvatasetil-kOA Symport piruvat : transport piruvat khusus yg membantu pasasi melintasi membran interna mitokondria. Enzim : kompleks piruvat dehidrogenase yg t.a. (analog kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase) 29 mol piruvat dehidrogenase 8 mol flavoprotein (dihidrolipoil dehidrogenase) 1 mol transasetilase Ion arsenit & merkuri dpt hambat piruvat Defisiensi tiamin dehidrogenase Alkoholisme piruvat↑↑ asidosis laktat

Oksidasi piruvat  asetil-koa (dlm mitokondria)

Jalan2 utama metabolisme kh Glikogen ↕ Glukosa 1-fosfat Glukosa ↔ glukosa 6-fosfat Jalan heksosa monofosfat Fruktosa 1,6-bisfosfat ↕ 3 CO2 Triosa fosfat ↔ gliserol Fosfoenolpiruvat Laktat Piruvat CO2 Asetil-KoA Oksaloasetat Propionat TCAC sitrat CO2 CO2 Α-ketoglutarat

glikolisis Pengertian: Glikogen Glikogenolisis glikogenolisis (otot) glikogenesis Glukosa Glikolisis glikolisis Piruvat dan asam laktat

Reaksi utama metabolisme kh Glikolisis : oksidasi glukosa/glikogen mjd piruvat dan laktat mll jalur rx EMP Glikogenesis : sintesis glikogen dari glukosa Glikogenolisis : pemecahan glikogen dg hsl utama glukosa (dlm hepar) dan laktat & piruvat (dlm otot) Glukoneogenesis : sintesis glukosa/glikogen dr bahan non KH ( As.amino glukogenik, as.lemak, as.laktat, gliserol) Siklus Asam Sitrat =siklus Krebs=TCA cycle= siklus asam trikarboksilat : merup rx umum dr KH,lemak,protein, setelah diubah mjd Asetil- KoA akan dioksidasi mjd CO2 dan H2O Hexosa monophosphat shunt=siklus pentosa phosphat=Phosphogluconate oxidatif pathway

Glikolisis dalam eritrosit : Glikolisis anaerob : Glikogen hilang Laktat dan piruvat  timbul Glikolisis aerob : Glikogen timbul lagi Laktat dan piruvat hilang (piruvat  CO2 + H2O) Glikolisis dalam eritrosit : Aerob/anaerob  selalu berakhir dg laktat

(-) dihambat oleh kondisi anaerob

Jalur glikolisis embden-meyerhof Glikolisis  tjd di seluruh jaringan Reaksi glikolisis reversibel KECUALI reaksi yang dikatalisis oleh : Heksokinase Fosfofruktokinase Piruvat kinase Semua enzim jalan Embden-Meyerhof ada di luar mitokondria  di sitosol

Pembentukan ikatan2 berenergi tinggi pd katabolisme glukosa Jalan Reaksi dikatalis oleh Cara pembtkan ~P (oksidasi) Jml ~P yg dihslkan /mol glukosa Glikolisis Gliseraldehid 3-P dehidrogenase Fosfogliserat kinase Piruvat kinase KONSUMSI ATP pd Heksokinase Fosfofruktokinase Piruvat dehidrogn 2 NADH (RP) Tk substrat } JUMLAH -2 NADH (RP) 6 2 -2 8 Siklus Krebs Isositrat dehidrog Α-KG dehidrogn Suksinat tioknse Suksinat dehidrg Malat dehidrogn JML PERMOL GLUKOSA AEROB 2 FADH2 (RP) 4 38 ~P =38 ATP

Lintasan 2,3- bisfosfogliserat di dalam eritrosit

glikogenesis

Jalan glikogenesis dan glikogenolisis dlm hati Glikogenesis tjd di semua jaringan Glikogen hati  ± 6% berat basah ssdh makan Glikogen otot  ± 1% berat basah Glikogen otot  sbr heksosa utk glikolisis otot sendiri Glikogen hati  pemeliharaan glukosa darah

Uridin difosfat glukosa (Udp GLC)

GLIKOgenolisis

(C6)n + Pi  (C)n-1 + glukosa 1-phosphat Fosfoglukomutase Glukosa 6-fosfatase (hati & ginjal) Glukosa DARAH Glikogenolisis bukan mrpk kebalikan glikogenesis, tp lintasan yg terpisah. Glukan transferase memindah unit trisakarida dr 1 cab ke cab yg lain, shg ttk cab 16 terpajan. Debranching enzyme : amilo 16 glukosidase.

pengendalian Glikogenesis  aktivasi dan inaktivasi glikogen sintase (kontrol glikogen sintase dalam otot) Glikogenolisis  aktivasi dan inaktivasi fosforilase (enzim glikogen fosforilase)

Penyakit2 penyimpanan glikogen Penyimpanan herediter dg adanya deposisi glikogen dlm jaringan dg jenis dan kuantitas abnormal : Glikogenosis tipe I/Peny. Von Gierke hipoglikemia  penumpukan glikogen di sel hati & tubuli kontorti Aktivitas glukosa6-fosfatase rendah / Θ Glikogenosis tipe II/ Peny. Pompe Penumpukan glikogen di lisosom Defis α-1.4 & 1.6 glukosidase lisosomal Glikogenosis tipe III/ Peny. Forbes/Cori Akumulasi polisakarida limit dekstrin Debranching enzyme Θ

Glikogenosis tipe IV/Peny Andersen Akumulasi polisakarida dg sedikit titik cabang Branching enzyme Θ Glikogenosis tipe V/Syndr.Mc Ardle Glikogen abN tinggi di otot, tp laktat Θ Penurunan toleransi latihan fisik Defis fosforilase di otot, tp di hati N Glikogenosis tipe VI/Peny. Hers Defis fosforilase di hati Cend.hipoglikemi, glikogen hati tinggi Glikogenosis tipe VII/Peny. Tarui Defis. Fosfofruktokinase dlm otot dan SDM Glikogenosis tipe VIII Defis.fosforilase kinase hati Defis.adenilat siklase & protein kinase yg tgt cAMP

The hexose monophosphat shunt Fungsi : Menyediakan NADPH utk sintesis reduktif di luar mitokondria Melengkapi ribosa utk sintesis nukleotida dan asam nukleat Tempat proses : Tidak di otot rangka Hati, jar adiposa, tiroid, testis Klj mammae laktasi Eritrosit Enzim : di bag larut sel (sitosol), di luar mitokondria

Rx : 3 G6-P + 6 NADP+ 2 G6-P + gliseraldehida3-P + 6 NADPH + 6H+ + 3 CO2 Beda HMS dan EMP : HMS  oksidasi pd rx pertama CO2  tak dihasilkan di EMP HMS dlm Eritrosit : NADPH G-S-S-G ------------------------------ 2G-SH (G teroksidasi) glutation reduktase (G tereduksi) 2G-SH + H2O2 ----------------------------- G-S-S-G+ 2H2O glutation peroksidase + Selenium Eritrosit : Bila defisiensi G6-PD NADPH (-)  H2O2 tinggi, oksidan tinggi  eritrosit rapuh  hemolisis  Anemia hemolitika Oksidan : fava beans,obat ( primakuin, aspirin, sulfonamid)

glukoneogenesis Jalan yang terkait : - siklus asam sitrat - kebalikan glikolisis Substrat ytama : - asam amino glukogenik - laktat - gliserol - propionat Fungsi : memenuhi kebutuhan glukosa bila KH tak cukup dalam makanan Organ utama yang terlibat : hati, ginjal