DR.YUSTINI ALIOES.MSI,APT Bagian Biokimia Fakultas Kedokteran GLIKOLISIS DR.YUSTINI ALIOES.MSI,APT Bagian Biokimia Fakultas Kedokteran Universitas Andalas Padang

Overview Carbohydrates Metabolisme Glucose Hexokinase Pentose Phosphate Shunt Glucose-6-P Glc-1- phosphate glycolysis glycogen Pyruvate

cytosol Pyruvate mitochondria (aerobic) Acetyl CoA Krebs cycle FATTY ACIDS Krebs cycle Reducing equivalents AMINO ACIDS Oxidative Phosphorylation (ATP)

1.Glikolisis Disebut juga jalur metabolisme Embden-Meyerhof. Adalah jalur oksidasi glukosa menjadi piruvat + energi (ATP) + NADH. Glikolisis berlangsung dalam sitosol. Glikolisis merupakan jalur sumber energi terutama bagi sel darah merah matang yang tidak lagi punya mitokondria.

Jaras Glikolisis

Jaras Glikolisis

Nasib Piruvat Piruvat dapat mengalami proses: 1. Aerobik (ada oksigen), piruvat dioksidasi untuk menghasilkan CO2 dan H2O melalui daur Kreb’s 2. Anaerobik (tanpa oksigen), manusia = piruvat --> laktat ragi = piruvat --> etanol

Kepentingan Laktat pada Manusia Otot rangka memfermentasi gukosa menjadi laktat pada saat latihan berat. Laktat selanjutnya memasuki daur Cori. Pada kasus infark miokard, sel-sel otot jantung yang rusak melepaskan LDH ke dalam darah, sehingga enzim ini bisa digunakan untuk petanda diagnostik. Sel-sel astrosit pada saraf otak juga menghasilkan laktat.

Glikolisis Anaerob pada Ragi

Metabolisme Alkohol pada Manusia etanol  asetaldehid  asetat - Manusia memiliki enzim untuk oksidasi etanol di hepar, yaitu; alkohol dehidrogenase - asetaldehid sangat reaktif dan toksik

Pengaturan Glikolisis  hexokinase or glucokinase  phosphofructokinase  pyruvate kinase

Pengaturan Pertama Glikolisis: Heksokinase Mengkatalisis semua heksosa. Terdapat hampir dalam semua sel, kecuali hepar dan sel-β pankreas. Tidak dipengaruhi oleh; puasa, diet, insulin, diabetes melitus Dihambat oleh Glukosa-6-fosfat.

Pengaturan Pertama Glikolisis: Glukokinase Mengkatalisis hanya glukosa saja. Terdapat dalam sel hepar saja. Dipengaruhi oleh; puasa, diet, insulin, diabetes melitus Tidak dihambat oleh Glukosa-6-fosfat.

Pengaturan Glikolisis Utama: Fosfofruktokinase Enzim ini membatasi / mengatur kecepatan jalur glikolitik. Diaktifkan oleh peningkatan AMP dalam sitosol. AMP meningkat karena ATP dihidrolisis oleh reaksi yang memerlukan energi.

Pengaturan oleh Piruvat Kinase Piruvat Kinase diatur didalam hepar. Enzim ini mengubah kelebihan glukosa menjadi piruvat, selanjutnya dimetabolisme menjadi acetyl-CoA agar bisa disimpan sebagai fatty acids untuk cadangan energi jangka panjang.

Hasil Bersih Glikolisis Aerob Glukosa + 2NAD+ + 2Pi + 2 ADP 2Piruvat + 2NADH + 4H+ + 2ATP + 2H2O

Hasil Bersih Glikolisis Anaerob Glukosa + 2 ADP + 2 Pi 2 lactate + 2 ATP

Transpor Ekuivalen Pereduksi ke dalam Mitokondria Mitokondria tidak permeabel terhadap NADH & FADH2, hanya elektron/H+ yang bisa memasuki mitokondria. Oleh sebab itu, terdapat sistem transpor ulak-alik yang terdiri dari: 1. Torak gliserol fosfat yg mengubah NADH sitoplasma menjadi FADH2 mitokondria. 2. Torak malat aspartat yg mengubah NADH sitoplasma menjadi NADH mitokondria.

Hasil Oksidasi 1 mol Glukosa Sumber Gliserol-P Malat-asp Glikolisis; substrat 2 Daur Krebs; substrat Fosforilasi oks; 2 NADH 4 6 Daur Krebs; 6 NADH 18 Daur Krebs; 2 FADH2 Sintesis Asetil KoA; 2 NADH Total 36 38

Metabolisme Galaktosa

Metabolisme Fruktosa

2. Glikogenesis Adalah sintesis glikogen dari glukosa. Glikogen adalah bentuk utama cadangan glukosa pada sel-sel manusia. Penyimpanan glikogen terutama terjadi dlm hepar dan otot rangka. Glikogen hepar berfungsi sebagai sumber glukosa darah. Glikogen otot rangka menghasilkan glukosa-6-fosfat untuk sintesis ATP dalam jalur glikolitik.

Metode “Carbohydrate Loading” untuk Olahragawan Otot mengandung glikogen lebih sedikit daripada hepar, tetapi kadarnya akan menurun hanya sesudah kerja otot yang lama. Bila memakan banyak karbohidrat, maka glikogen otot akan meningkat melampaui tingkat biasa (>1%). Olahragawan memanfaatkan kemampuan otot ini untuk ketahanan saat bertanding.

3. Glikogenolisis Adalah jalur penguraian glikogen, tetapi bukan kebalikan glikogenesis. Glikogen diuraikan oleh enzim; 1. Glikogen fosforilase 2. debranching enzyme

Jalur Glikogenolisis

Pengaturan Metabolisme Glikogen Primary hormones = -- epinephrine (adrenaline) -- glucagon -- insulin  

======== HORMONES =========== Glucagon -- Terutama bekerja pada hepar. -- Diproduksi pada α-cells pulau-pulau Langerhan pankreas. -- Menstimulasi glikogenolisis. -- Menginhibisi glikogenesis. -- Glucagon juga menghambat glikolisis & -- Menstimulasi glukoneogenesis.

======== HORMONES ========== Epinephrine -- Bekerja terutama pada otot rangka. -- Menstimulasi glikogenolisis. -- Menginhibisi glikogenesis. Glucagon dan epinephrine menstimulasi jalur intracellular dengan cara meningkatkan kadar cAMP. Kinase fosforilase(aktif) yang terbentuk akan menginaktifkan glikogen sintase.

======== HORMONES ========== Insulin -- Tingginya kadar glukosa darah akan menginduksi pelepasan insulin dari β-cells pulau-pulau Langerhan pankreas. -- Meningkatkan glikogenesis di otot.

Fungsi Glikogen pada Janin Pada 10 minggu terakhir gestasi, insulin menyebabkan peningkatan glikogenesis pada janin. Setelah tali pusat dijepit, maka pasokan glukosa dari ibu terhenti. Epinefrin & glukagon dengan cepat akan memulihkan kadar glukosa melalui glikogenolisis & glukoneogenesis.

4. Glukoneogenesis Adalah jalur untuk membentuk glukosa dari senyawa bukan karbohidrat, misalnya; laktat, gliserol, asam amino (tu alanin) Sebagian besar jalur glukoneogenesis menggunakan enzim yang sama dengan glikolisis. Jalur ini terjadi terutama di dalam hepar dan sebagian kecil di ginjal.

Daur Glukoneogenesis

Permulaan Glukoneogenesis Glukoneogenesis dimulai dlm mitokondria, yaitu; enzim piruvat karboksilase yang mengkatalisis piruvat ----> oksaloasetat. Oksaloasetat meninggalkan mitokondria melalui torak malat-aspartat (malat-aspartat shuttle).

Sumber Glukoneogenesis

Enzim Glukoneogenesis Mitokondria = - Piruvat karboksilase 2. Sitoplasma = - Fosfoenolpiruvat karboksikinase - Fruktosa 1,6-bisfosfatase - Glukosa 6 fosfatase

5. HMP-Shunt Disebut juga jalur pentosa fosfat / heksosa monofosfat. Jalur ini menghasilkan NADPH dan ribosa di luar mitokondria. NADPH diperlukan untuk biosintesis; asam lemak,kolesterol, dan steroid lain. Ribosa untuk biosintesis asam nukleat.

Kepentingan lain HMP-shunt berlangsung dalam jaringan; hepar, lemak, korteks adrenal, tiroid, eritrosit, kelenjar mammae sedang laktasi. NADPH juga penting dalam; detoksifikasi obat oleh monooksigenase, reduksi glutation.

HMP-shunt terdiri dari fase: Oksidatif (irreversible); glukosa 6-fosfat ---> ribulosa 5-fosfat 2. Non-oksidatif (reversible); ribulosa 5-fosfat ---> ribosa 5-fosfat

Jalur HMP-Shunt

Hasil Bersih 3 glukosa 6-fosfat + 6 NADP+ 3 CO2 + 6 NADPH + 6H+ + 2 fruktosa 6-fosfat + gliseraldehida 3-fosfat

Defisiensi glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD) Eritrosit matang sudah tidak mengandung mitokondria, Sehingga sangat tergantung pada G6PD. NADPH diperlukan untuk mereduksi; glutation teroksidasi --> glutation tereduksi (GSH) --> (GS-SG) GSH penting untuk meredam H2O2.

Defisiensi glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD) Hidrogen peroksida (H2O2) menyebabkan Hb ---> metHb, karena Fe2+ ---> Fe3+. Akibatnya terbentuk badan-Heinz yang akan menimbulkan anemia hemolitik. Penyakit ini makin memburuk bila penderita memakan obat malaria primaguin atau kacang fava.

Kepustakaan Marks, DB., Marks, AD., Smith CM. 1996. Basic medical biochemistry: a clinical approach. Dalam: B.U. Pendit, penerjemah. Biokimia Kedokteran Dasar: Sebuah Pendekatan Klinis. Eds. J. Suyono., V. Sadikin., L.I. Mandera. Jakarta: EGC, 2000. Cohen, RJ. Carbohydrate metabolism.PPT. www.med.ufl.edu/biochem/rcohen/rcohen.html. 2007. Hardjasasmita, P. Ikhtisar: biokimia dasar B. Balai Penerbit FKUI. Jakarta. 1993. Schumm, DE. Essentials of biochemistry. Dalam: Moch. Sadikin, penerjemah. Intisari Biokimia. Jakarta: Bina Aksara, 1993.