Regulasi Metabolisme Karbohidrat Tina Dewi Rosahdi

Glikolisis

Glukoneogenesis

Metabolisme Glikogen

Gambaran Jalur Utama Metabolisme Karbohidrat

Jenis RegulasiMekanismeContoh Konsentrasi SubstratSaturasi Kinetika (Persamaan Michaeles- Menten) Glukokinase (Aktivasi setelah makan- K m Tinggi) Secara AlosterikPerubahan konformasi setelah pengikatan aktivator alosterik Enzim-enzim glikolisis dan glukoneogenesis (efektor alosterik: ATP, AMP, sitrat) Modifikasi KovalenPerubahan konformasi setelah fosforilasi oleh protein kinase Fosforilasi glikogen sintase dan glikogen fosforilase (glukagon) Interaksi Protein-proteinPerubahan konformasi setelah pengikatan modulator protein Glikogen fosforilase otot (Aktivasi oleh Ca 2+ -calmodulin) Pemutusan ZimogenAktivasi proteolisis pada molekul prekursor Protein penggumpalan darah Sintesis EnzimInduksi atau represi pada sintesis enzim Enzim glukoneogenesis (induksi selama puasa) Regulasi Enzim

Produksi cAMP:

 Inaktivasi enzim glikolitik dan aktivasi enzim glukoneogenesis  1. Pyruvate ↔ PEP Pyruvate kinase – inaktivasi oleh cAMP (glucagon) Phosphoenolpyruvate carboxykinase - diinduksi oleh glucagon, epinephrine, dan cortisol 2. Fructose 1,6-P ↔ Fructose 6-P Phosphofructokinase – diaktivasi oleh fruktosa 2,6-P Fructose 1,6-bisphosphatase – diinhibisi oleh fruktosa 2,6-P 3. Glucose 6-P ↔ Glucose Glucokinase - K m untuk glukosa, diinduksi oleh insulin Glucose 6-phosphatase – diinduksi selama puasa Regulasi Glikolisis dan Glukoneogenesis

Regulation of glycogenolysis in the liver by glucagon cAMP → protein kinase A: 1. Inaktivasi glikogen sintase 2. Aktivasi glikogen fosforilase

Regulation of glycogenolysis in muscle:

KeadaanRegulatorRespon Hati PuasaGlucagon ↑, Insulin ↓ cAMP ↑ Glycogen degradation ↑ Glycogen synthesis ↓ Makan KarbohidratGlu ↑, Glucagon ↓, Insulin ↑ cAMP ↓ Glycogen degradation ↓ Glycogen synthesis ↑ Olahraga dan stresAdrenalin ↑ cAMP ↑, Ca 2+ -calmodulin ↑ Glycogen degradation ↑ Glycogen synthesis ↓ Otot Puasa (istirahat)Insulin ↓Glycogen synthesis ↓ Glucose transport ↓ Makan Karbohidrat (istirahat)Insulin ↑Glycogen synthesis ↑ Glucose transport ↑ OlahragaEpinephrine ↑ AMP ↑, Ca 2+ -calmodulin ↑, cAMP ↑ Glycogen synthesis ↓ Glycogen degradation ↑ Glycolysis ↑ Regulation of liver and muscle glycogen metabolism:

Homeostatis Glukosa:  Pengaturan kadar glukosa darah mendekati 80 sampai 100 mg/dL (4,4-5,6 mmol/l)  insulin dan glukagon (mengatur mobilisasi/penggunaan dan penyimpanan energi) Pencegahan hipoglikemia: 1.Menghasilkan glukosa dari simpanan glikogen dalam hati (glikogenolisis) 2.Sintesis glukosa dari laktat, gliserol, dan asam amino dalam hati (glukoneogenesis) 3.Menghasilkan asam lemak dari jaringan adiposa (lipolysis) Pencegahan Hiperglikemia: 1.Perubahan glukosa menjadi glikogen (sintesis glikogen) 2.Perubahan glukosa menjadi triasilgliserol dalam hati dan jaringan adiposa (lipogenesis)

Pathways regulated by the release of:  glucagon (in response to a lowering of blood glucose levels)  insulin (in response to an elevation of blood glucose levels)

Peran Utama Insulin Pada Metabolisme Energi Simpanan Nutrisi: Glukosa masuk ke dalam otot dan jaringan adiposa Simpanan glukosa sebagai glikogen (hati, otot) Perubahan glukosa menjadi triasilgliserol (hati) dan simpanannya (jaringan adiposa) Sintesis protein (hati dan otot) Inhibisi mobilisasi energi

Peran Utama Glukagon Pada Metabolisme Energi Mobolisasi Simpanan Energi 1.Menghasilkan glukosa dari glikogen hati 2.Stimulasi glukoneogenesis dari laktat, gliserol, asam amino (hati) 3.Mobilisasi asam lemak (jaringan adiposa)

Produksi Glukosa Darah Glikogenolisis  2 jam setelah makan  sumber utama glukosa darah selama jam-jam pertama puasa glukoneogenesis  setelah mengkonsumsi glikogen hati  Laktat (otot, eritrosit), asam amino (otot), gliserol (jaringan adiposa)

Sumber Glukosa Darah Pada Saat Makan, Puasa, dan Kelaparan

Keadaan BerpuasaGlukose (mg/dL)Glukose (mM/L) Kadar Normal ,4-5,6 Berpuasa (12 h)804,4 Kelaparan (3 d)703,9 Kelaparan (5-6 wk)653,6 Kadar Glukosa Darah Pada Beberapa Keadaan Berpuasa