METABOLISME KARBOHIDRAT Kadek Rachmawati, M.Kes., Drh

DIET BERVARIASI P.U. KARBOHIDRAT > FUNGSI KARBOHIDRAT TERUTAMA SEBAGAI SUMBER ENERGI ( DR. GLUKOSA ) MONOSAKARIDA ( HEKSOSA ) HASIL PENCERNA- AN KARBOHIDRAT TERUTAMA : * GLUKOSA * FRUKTOSA * GALAKTOSA FRUKTOSA DAN GALAKTOSA DI HATI GLU- KOSA

Jalur metabolisme disakarida dr diet

Metabolisme galaktosa

Metabolisme Fruktosa

Glukosa darah , memacu jalur metabolisme karbohi- drat berikut : 1. Glikolisis 2. Glikogenesis 3. HMP Shunt 4. Oksidasi Piruvat 5. Siklus Asam Sitrat 6. Sisa ditimbun sbg lemak Puasa / kelaparan kadar glukosa darah me macu jalur metabolisme karbohidrat berikut : 1. Glikogenolisis 2. Glukoneogenesis

GLIKOLISIS Disebut juga EMBDEN MEYER HOFF PATHWAY Terjadi di dalam sitosol Glikolisis : oksidasi glukosa energi ( ATP ) Aerob Anaerob ( asam piruvat ) ( asam laktat ) Pada keadaan aerob : Hasil akhirnya asam piruvat Masuk ke dalam mitokondria Asetil KoA Siklus Krebs ATP + CO2+ H2O

Jalur Glikolisis

Jalur Glikolisis

Reaksi2 pd Glikolisis pada umumnya berjalan searah, kecuali 3 reaksi : 1. Glukosa Glukosa 6-p Dikatalisis oleh enzim : Heksokinase dan Glukokinase * Enzim Heksokinase : - terdapat di sel otot ( selain hati dan pankreas ) - dihambat secara allosterik oleh produk akhirnya - mempunyai afinitas tinggi terhadap glukosa * Enzim Glukokinase : - terdapat di sel hati dan pankreas - aktif pada saat konsentrasi glukosa darah * di jar. selain hati & pankreas, glukosa masuk glikoli- sis dikontrol oleh h. insulin

*Reaksi ini bersifat irreversible, ATP sbg donor gugus fosfat 2. Fruktosa 6-p Fruktosa 1,6-bi-p * Dikatalisis oleh enzim : Fosfofruktokinase * bersifat irreversible * Merupakan enzim pengendali kecepatan alur gliko- lisis ( rate limiting enzyme ) 3. Fosfoenol piruvat Enol piruvat * Dikatalisis oleh enzim : Piruvat kinase

Energi yang dihasilkan : Oksidasi 1 mol Glukosa 2 mol piruvat meng- hasilkan 8 mol ATP * Reaksi 5 : 2 x 3 ATP = 6 ATP * Reaksi 6 & 9 : 2 + 2 ATP = 4 ATP * Reaksi 1 & 3 : =-2ATP = 8 ATP Hitung berapa mol ATP yang dihasilkan jika 1 mol glu kosa dioksidasi sampai habis CO2 dan H2O ?

Pada Glikolisis Anaerob : * Rantai respirasi tidak berjalan * Hasil akhirnya asam laktat Laktat dehidrogenase Piruvat + NADH + H+ Laktat + NAD+ Energi yg dihasilkan : Reaksi 6 & 9 : 4 ATP Reaksi 1 & 3 : -2 ATP = 2 ATP

Anaerob Rantai Respirasi tak berjalan NADH + H+ yg dihasilkan dari reaksi 5 tak dapat dibentuk kembali menjadi NAD+ lewat rantai respirasi Padahal NAD+ harus selalu tersedia untuk kelangsung an Glikolisis Untuk mengatasinya : NADH + H+ akan dibentuk men jadi NAD+ lewat pertolongan enzim Laktat Dehidroge- nase ( LDH ) yg akan mengubah Piruvat Laktat

GLIKOLISIS DI ERITROSIT : * Eritrosit dewasa tidak mempunyai inti sel dan orga- nel sel ( mitokondria ) Rantai Respirasi dan Siklus Asam Sitrat tidak dapat terjadi * oksidasi glukosa di eritrosit selalu menghasilkan asam laktat * Glikolisis di dalam eritrosit mamalia ada jalan sam- ping yg bertujuan untuk membentuk : 2,3-bifosfo Gli serat yg berfungsi untuk membantu melepas ikatan HbO2 ( Oksihemoglobin ) menjadi Hb + O2

Jalur Bifosfogliserat dalam eritrosit

Metabolisme Bifosfogliserat di eritrosit

OKSIDASI ASAM PIRUVAT Terjadi di dalam mitokondria Oksidasi 1 mol Piruvat 1 mol Asetil KoA menghasilkan 3 mol ATP Reaksinya memerlukan TPP ( Tiamin Piro Phosphat ) Dikatalisis oleh enzim : Kompleks Piruvat Dehidroge- nase yg memerlukan koenzim : CoA ( Koenzim A ) yg berasal dr Asam Pantotenat ( vitamin B5 ) Defisiensi tiamin penumpukan piruvat Alkoholik def. thiamin asidosis laktat & piruvat CH3COCOOH + HSCoA + NAD+ CH3CO-SCoA + NADH H+ (piruvat) ( Asetil KoA )

Oksidasi dekarboksilasi asam piruvat

SINTESIS ASETIL KoA

GLIKOGENESIS Sintesis glikogen dari glukosa Terjadi di dalam hati dan otot Reaksi 1 : Mg++ Glukosa + ATP Glukosa 6-p + ADP Glukokinase / Heksokinase Reaksi 2 : Glukosa 6-p Glukosa 1-p Fosfoglukomutase Reaksi 3 : Glukosa 1-p + UTP UDPG + Pirofosfat UDPG Pirofosforilase

Enzim Glikogen sintetase ( sintase ) mem- bentuk ikatan α-1,4 Glikosidik ( rantai lurus ) dr gliko- gen Enzim Pencabang ( Branching Enzyme ) membentuk ikatan α-1,6 Glikosidik ( rantai cabang ) dr glikogen Molekul glikogen seperti pohon + cabang + rantingnya

SINTESIS GLIKOGEN

SINTESIS GLIKOGEN

Jalur glikogenesis dan glikogenolisis

Glikogenesis Glikogenolisis

GLIKOGENOLISIS Proses pemecahan glikogen Dalam otot : * tujuannya untuk mendapat energi bagi otot * hasil akhirnya : piruvat / laktat sebab gluko- sa 6-p yg dihasilkan dr glikogenolisis masuk ke jalur glikolisis di otot Dalam hati : * tujuannya : untuk mempertahankan kadar glukosa darah di antara dua waktu makan * Glukosa 6-p akan diubah menjadi glukosa Glukosa 6-p + H2O Glukosa + Pi Glukosa 6-fosfatase

Enzim Glukosa 6-fosfatase terdapat di : hati, ginjal dan epitel usus ( tetapi tidak terdapat di otot ) Enzim Glikogen fosforilase memutus ikatan α-1,4 glikosidik dr glikogen Debranching enzyme memutus ikatan α-1,6 glikosidik

GLUKONEOGENESIS Pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat Pada mmalia terutama terjadi di : hati dan ginjal Substrat : 1. Asam laktat dr. otot, eritrosit 2. Gliserol dr. hidrolisis Triasilgliserol dlm. jar. lemak ( adiposa ) 3. Asam amino glukogenik 4. Asam propionat pd ruminansia Glukoneogenesis penting sekali untuk penyediaan glu kosa bila karbohidrat tidak cukup dlm diet

Jaringan perlu pasokan glukosa kontinu sebagai sumber energi terutama sistem saraf dan eritrosit Enzim bantuan : 1. Piruvat karboksilase 2. Fosfoenolpiruvat karboksikinase 3. Fruktosa 1,6 bifosfatase 4. Glukosa 6-fosfatase

Jalur Glukoneogenesis

Glukoneogenesis dari asam amino

Perubahan asam propionat masuk ke jalur glukoneogenesis

CORI CYCLE

Key Enzyme pd jalur Glikolisis dan Glukoneogenesis

HMP SHUNT (HEKSOSA MONO PHOSPHAT SHUNT) Disebut juga : Pentose Phosphate Pathway Merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosa Tidak bertujuan menghasilkan energi ( ATP ) Aktif dalam : 1. Hati 2. Jar. Lemak 3. Klj. Korteks adrenal 4. Klj. Tiroid 5. Eritrosit 6. Klj. Mammae ( laktasi )

Tidak aktif di dalam sel otot Fungsi : 1. Membentuk NADPH untuk sintesis asam le mak, steroid 2. Membentuk pentosa ribosa untuk sinte sis nukleotida dan asam nukleat 3. Dalam eritrosit : Membentuk NADPH untuk mereduksi : Glutathion reduktase Glutathion Teroksidasi Glutathion tereduksi ( G-S-S-G ) ( 2-G-SH )

2G-SH + H2O2 G-S-S-G + 2H2O Glutathion peroksidase Glutathion tereduksi membebaskan eritrosit dari H2O2 penimbunan H2O2 memperpendek umur eritro- sit Mutasi enzim glutathion peroksidase Hemolisis eritrosit jika diberi oksidan spt. : primaquin, Aspirin, sulfonamid Ribosa 5-p yg terbentuk akan bereaksi dengan ATP 5-Phospho Ribosil 1-Piro Phosphat (PRPP)

Jalur HMP Shunt

PRODUK HMP SHUNT

METABOLISME GLUKOSA

GLUKOSA DARAH Glukosa dapat dipakai oleh semua jaringan tubuh, disimpan : * hati dan otot Glikogen * jaringan lemak Triasilgliserol ( TG ) Sumber glukosa darah : 1. Karbohidrat Makanan 2. Glikogenolisis hepar 3. Glukoneogenesis Hormon yg mengatur glukosa darah : * Insulin * Hormon dr. klj. Hipofisa anterior : Growth Hormone * Hormon klj. Medula adrenal : epinefrin, glukagon

PENGARUH HORMON : * Keadaan kadar glukosa darah merangsang sekresi hormon glukagon * Keadaan kadar glukosa darah merangsang sekresi hormon insulin * Keadaan darurat merangsang sekresi hormon adrenalin

Glukagon (hati) Pembentukan cAMP Epinefrin (otot) 1. cAMP menghambat Glikogen sinta- se menghambat glikogenesis 2. cAMP memacu fosforilase memacu glikogenolisis INSULIN : 1. Memacu glikogen sintase 2. Memacu fosfodiesterase yg akan memecah cAMP menjadi 5’AMP efek : memacu glikogenesis menghambat glikogenolisis

PERUBAHAN ANTAR BAHAN MAKANAN Makan banyak karbohidrat Karbohidrat dapat dibentuk menjadi lemak (Glukosa Asetil KoA Asam lemak TG) Makan protein Kelebihan protein dpt dibentuk menjadi lemak Asam amino Anggota Siklus Kreb’s / Piruvat Asetil KoA Asam lemak TG

Makan banyak lipid Lipid tidak dapat diubah menjadi protein ataupun karbohidrat LIPID (TG) cadangan energi ( oksidasi β asam lemak) Asetil KoA TCA Cycle E

Metabolisme makanan

Selamat belajar !!! Semoga sukses Terimakasih