Integrasi metabolisme Merupakan orkestra simponi metabolit untuk menemukan kebutuhan energi Rekapitulasi jalur metabolit utama dan pengendaliannya Bagaimana membagi proses secara adil diantara organ tubuh Bagaimana tubuh memelihara keseimbangan energi (homeostasis)

Metabolisme ATP (peredaran energi universal), untuk kontraksi otot, transpor aktif, penguatan sinyal, dan biosintesis ATP (hasil oksidasi bahan bakar) NADPH (pendonor elektron untuk biosintesis) Biomolekul (dibangun dari molekul kecil) Jalur biosintesis dan degradasi selalu berbeda

Motif regulasi metabolisme Interaksi allosterik Modifikasi kovalen Tingkat enzim Kompartemenisasi Spesialisasi metabolit organ

Jalur metabolisme utama Glikolisis Glukoneogenesis Degradasi dan sintesis glikogen Degradasi dan sintesis asam lemak Siklus Krebs/asam sitrat (oksidasi asetil-CoA) Fosforilasi oksidatif Degradasi dan sintesis asam amino

Spesialisasi organ Otak Otot Jaringan adiposa Hati Ginjal

Otak Laju respirasi sangat tinggi Massa ~2% dari total, konsumsi O2 ~ 20% dan glukosa 60% (dari asupan rata-rata 120 gr/hari) Kebanyakan untuk (Na+/K+)ATPase membran plasma – memelihara potensial membran bagi transmisi impul saraf Hanya dari glukosa dari darah, kelaparan badan keton Konsentrasi glukosa < ~2,5 mM, disfungsi otak Akibat overdosis insulin: koma, kerusakan irreversibel, kematian

Otot Bahan bakar: glikogen, asam lemak dan badan keton Mensintesis glikogen 1–2% total massa, tidak mengekspor glukosa Keadaan puasa, glukosa dari asam amino Tidak ada glukoneogenesis Hormon epinefrin untuk degradasi glikogen

Kontraksi dalam anaerob Hidrolisis ATP Konsumsi O2 ~30%, meningkat saat kerja keras Inisial ATP dari fosfokreatin, pada lari jarak pendek 4 kali tinggi Selanjutnya: ATP dari glikogen → G6P → piruvat → asam laktat

Kelelahan otot Ketidakmampuan otot memelihara produksi tenaga (terjadi dalam ~20 detik dibawah kondisi penggunaan maksimum) Bukan akibat kehabisan pasokan glikogen Akibat produksi proton glikolitik, pH turun dari 7,0→6,4 (bukan dari asam laktat) Peningkatan Pi yang mengendapkan Ca2+ sehingga mengurangi kontraksi otot Depolarisasi memban sel otot, mereduksi kontraksi Kesemuanya, untuk mencegah sel otot bunuh diri akibat kehabisan ATP

Jantung Organ aerob Kerja terus menerus Kaya mitokondria (40% dari ruang sitoplasma) Bahan bakar: asam lemak Bisa badan keton, glukosa, piruvat, dan laktat

Jaringan adiposa Dibawah kulit, celah perut, otot rangka, sekeliling pembuluh darah, kelenjar payudara 70 kg mengandung ~15 kg lemak di jaringan adiposa (cukup untuk hidup tiga bulan) Hidrolisis trigliserida akibat respon dari tingkat glukagon, epinefrin, dan insulin

Kegemukan Akibat penyimpangan kendali metabolit Berat 20% di atas ideal, dan sukar diturunkan Persamaan dengan normal: pembebasan asam lemak, reesterifikasi, dan ukuran sel lemak Perbedaan dengan normal: jumlah sel lemak lebih banyak, dan tumbuh terus Metabolisme normal, nafsu makan tinggi.

Hati Rumah pembersih metabolit pusat Menjaga tingkat nutrien dalam darah (untuk digunakan oleh otak, otot, dan jaringan lain) Jenis nutrien: glukosa, asam lemak, asam amino (ketogenik dan glukogenik) Fungsi lain: sintesis protein plasma darah, degragasi pofirin dan basa asam nukelat, penyimpanan besi, detoksikasi obat, racun, dan hormon

Ginjal Menyaring limbah urea dari darah Memperoleh kembali metabolit penting, seperti glukosa dan enzim Menjaga pH darah, seperti karbonat