Metabolisme Karbohidrat

Presentasi berjudul: "Metabolisme Karbohidrat"— Transcript presentasi:

1 Metabolisme Karbohidrat
MIMI HERMAN /2011

2 Glycogen Pati, sukrosa GLUKOSA
simpanan GLUKOSA Oksidasi via glikolisis Oksidasi via PPP pyruvat Ribosa 5-phospat

3 mulut GLIKOLISIS Pati maltosa Pembuluh darah maltase Maltosa 2 glukosa
 Amilase Pati maltosa mulut Pembuluh darah maltase GLIKOLISIS Maltosa 2 glukosa

4 Definisi Glikolisis adalah rangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi dua molekul piruvat Pada proses ini juga dihasilkan ATP Dikenal sebagai Embden-Meyerhof pathway 10 langkah utk menjadi piruvat

5 Sangat tergantung pada jenis organismenya
FATE of PYRUVATE Net reaksi glikolisis ??? Sangat tergantung pada jenis organismenya C6H12O6 + 2 ADP + 2 NAD++ 2 Pi   2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H H2O

6 REAKSI ?

7

8 Tahap pengembalian / pay off
Tahap persiapan Memerlukan 2 molekul ATP Memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose fosfat Tahap pengembalian / pay off 4 ATP 2 molekul piruvat 2 molekul NADH + H

9 Tahap 1. Fosforilasi glukosa Reaksi yang irreversibel Heksokinase : tranfer gugus fosfat pada molekul heksosa Memerlukan Mg Terdapat di semua jenis sel Sel hepatocyt mengandung glukokinase, sejenis heksosa tp lebih spesifik untuk g

10 tahap ke 2: Dikatalisis fosfoglukoisomerase Perubahan isomer dari aldosa ke ketosa Reaksi berlangsung dengan cepat krn standar energi bebas yang kecil Ensim memerlukan Mg, dan spesifik untuk substratnya

11 Tahap ke 3. Dikatalisis oleh fosfofruktokinase (PFK), secara alosterik diatur oleh: AMP ADP Citrate (off) F2,6 BP ATP (off) Merupakan titik regulasi glikolisis yang utama. Pd kondisi in vivo  reaksi berlangsung irreversibel

12 Tahap ke 4 Menghasilkan 2 molekul tiga karbon : DHAP dan G3P Dikatalisis oleh Fructose-1,6-Bisphosphate Aldolase. Tidak memerlukan kation divalen Meskipun energi bebas nya sangat positif, akan tetapi di dalam sel  dapat diatur agar tetap cenderung ke arah pembentukan produk dengan cara : konsentrasi produk dibuat sangat rendah

13 Tahap ke 5 Dikatalisis oleh Triose Phosphate Isomerase Reaksi lebih cenderung ke arah kanan, dan dilakukan dengan tetap menjaga konsentrasi G3P rendah

14 Tahap ke 6 Memerlukan NAD+  sehingga ratio NAD+/NADH+H di dalam sel sangat penting untuk pengaturan laju dan arah reaks

15 Tahap ke 7 Merupakan reaksi fosforilasi tingkat substrat untuk ADP menjadi 3PG dan ATP Karena dihasilkan 2 molekul ATP untuk setiap 1 glukosa, maka pada tahap ini, reaksi menjadi impas

16 Tahap ke 8 Reaksi pada kondisi standar cenderung lebih ke arah kiri untuk membentuk 3PG Di dalam sel, konsentrasi 3PG dijaga pada konsentrasi yg selalu tinggi, sehingga reaksi cenderung ke arah kanan

17 Tahap ke 9 Merupakan reaksi dehidrasi sederhana dari 2PG menjadi PEP Mempunyai efek naiknya energi hidrolisis ikatan fosfat (dr kJ/mol dalam 2PG menjadi kJ/mol dalam PEP ) Energi bebas tersebut digunakan utk reaksi berikutnya  fosforilasi tingkat substrat utk ADP menjadi ATP

18 Tahap ke 10 Reaksi ini penting, karena: Menghasilkan ATP dari reaksi fosforilasi tingkat subtrat ADP Reaksi ini secara energetik sangat bagus, sehingga berfungsi untuk menarik dua reaksi sebelumnya Ensim yg mengkatalisis reaksi ini secara allosterik dinon aktifkan oleh : ATP, alanine, and acetyl-CoA, Dan secara allosterik diaktifkan oleh F1,6BP, and

19 Overview of the regulation of glycolysis.

20 Reaksi yg dikatalisis: oksidatif dekarboksilasi
Overview of the reactions of the pyruvate dehydrogenase complex. Reaksi yg dikatalisis: oksidatif dekarboksilasi Bersifat irreversibel. Menghilangkan gugus karboksi piruvat Memerlukan 3 ensim dan 5 koensim Dihasilkan NADH2  3 ATP Asupan vitamin B

21 Ensim piruvat dehidrogenase kompleks terdiri dari 3 ensim yi
Pyruvate dehidrogenas (E1) Dihidrolipoil tranasetilasi (E2) Dihidrolipoil dehidrogenase (E3)

22

23 Mechanisms of the pyruvate dehydrogenase complex.
Senyawa intermediet yang dihasilkan dlm reaksi ini tetap menempel pada ensimnya

24 Regulation of the pyruvate dehydrogenase complex by modification of E1.

25 Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.

26 Daur Kreb (TCA)

27 Berfungsi mengoksidasi hasil asetilKoA mjd CO2 dan juga menyimpan energi ke bentuk molekul berenergi tinggi spt ATP, NADH, FADH2 Sentral dalam siklus oksidatif dlm respirasi  dimana semua makromolekul dikatabolis (Karbohidrat, Lipid dan Protein) Untuk kelangsungannya membutuhkan : NAD, FAD, ADP, Pyr dan OAA Menghasilkan senyawa intermedier yg penting  asetil Co A,  KG & OAA Merupakan prekursor untuk biosintesis makromolekul – makromolekul

28 Berfungsi dalam katabolisme dan juga anabolisme  amfibolik
Katabolisme  memproduksi molekul berenergi tinggi Anabolisme  memproduksi intermedier untuk prekursor biosintesis makromolekul Berbagai daur mengambil senyawa antara dlm siklus kreb  berkurang  hrs ada mekanisme utk mengganti senyawa antara tadi  daur anaplerotik

29 Overview the reaction Dalam setiap siklus:
1 gugus asetil ( molekul 2C) masuk dan keluar sebagai 2 molekul CO2 Dalam setiap siklus : OAA digunakan untuk membentuk sitrat  setelah mengalami reaksi yang panjang  kembali diperoleh OAA Terdiri dari 8 reaksi : 4 mrpkn oksidasi  dimana energi  digunakan utk mereduksi NAD dan FAD Dihasilkan: 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2 Tidak diperlukan O2 pada TCA, tetapi digunakan pada Fosforilasi oksidatif  untuk memberi pasokan NAD, shg piruvat dapat di ubah menjadi Asetil Co A

30 Glikolisis vs TCA Glikolisis Reaksi berjalan linier
Lokasi di sitoplasma TCA Reaksi siklis Letak di matriks mitokondria

31 Mechanism of the citrate synthase reaction.
Sitroil co A : intermedier reaksi Hidrolisis senyawa intermedier tioester  menyebabkan reaksi berikutnya bersifat sangat eksergonik Co A yang dihasilkan langsung di recycled untuk reaksi pembentukan Asetil CoA Dalam keadaan normal  OAA rendah dimitokondria

32 Aconitase

33 Isocitrate DH Ensim tersedia dalam mitokondria Ada dua macam ensim: 1. memerlukan NAD dan 2. memerlukan NADP NADP-dependent enzyme : terdapat di matriks mitokondria dan sitosol

34 Ketoglutarat DH compleks
Suksinal-Co A, Suksinil coA sintetase

35 Suksinate DH fumarase

36 Malate DH CO2 yang hilang pada proses tersebut diatas bukan C yang sama dengan asetil Co A

37 Major regulatory factors controlling pyruvate dehydrogenase and the citric acid cycle.
Asam lemak NADH, suksinil CoA, citrate , ATP

38 PENGATURAN REAKSI DAURTCA
ATP >> merupakan inhibitor bagi enzim piruvat dehidrogenase Suksinil KoA menghambat reaksi kondensasi AsetilKoA dan OAA ATP dan NADH merupakan inhibitor bagi enzim isositrat dehidrogenase ADP akan meningkatkan kerja enzim isositrat dehidrogenase OAA merupakan inhibitor bagi enzim suksinat dehidrogenase

39 Reaksi Anaplerotik Ketika produk intermedier TCA digunakan sbg prekursor biosintesis lainnya Konsentrasi intermedier  turun  memperlambat kecepatan TCA Ada 5 reaksi : Piruvat  OAA dgn ensim pyr karboksilase PEP  OAA dgn ensim PEP karboksikinase PEP  OAA dgn ensim PEP karboksilase Piruvat  malat dg ensim malat kinase Reaksi transamnasi : Aspartat  OAA dan glutamat   KG

40 Major biosynthetic roles of some citric acid cycle intermediates.

41 Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.

42 Sintesis glukosa sangat penting krn otak dan sistem saraf kita membutuhkan glukosa sebagai sumber energi utama

43 glukoneogenesis Universal ditemukan di hewan, tumbuhan , fungi dan mikroorganisme lainnya 10 tahap reaksi, dan 7 diantaranya merupakan kebalikan glikolisis

44 Glukosa 6P  glukosa : merupakan reaksi bypass ke 3
Dikatalisis oleh ensim glukosa 6 fosfatase Glukoneogenesis  membutuhkan banyak energi dan bersifat irreversibel

45 Pengubahan pyruvat menjadi PEP  memerlukan bypas reaksi
Pyruvat dari sitosol dibawa ke dalam mitokondria terlebih dahulu Pyr korboksilase OAA + GTP  PEP + CO2 + GDP , PEP karboksikinase Fruktosa 1,6 BP menjadi F 6P  reaksi bypass ke dua Reaksi di katalisis oleh F 1,6 bifosfatase

46

47 Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.

48

49

50 The breakdown of glycogen (glycogenolysis) requires two enzymes,
glycogen phosphorylase and ( 1,4 -> 1,4) glucantransferase (a "Debranching Enzyme"). Glycogen phosphorylase catalyzes the phosphorolytic cleavage of (1->4) bonds, generating glucose-1-phosphate in the process.

51 Glycogen phosphorylase is present in two forms, glycogen phosphorylase a (the active form) and glycogen phosphorylase b (the relatively inactive form). Phosphorylase a is phosphorylated at a serine residue whereas phosphorylase b is not The two forms are interconverted by phosporylase b kinase (which puts phosphates on) or a phosphatase (which takes phosphates off).

52

53 EFEK PASTEUR Jumlah oksigen >>.Reaksi oksidasi asam piruvat dan siklus TCA >>, sehingga dibutuhkan banyak ADP danPi untuk membentuk ATP, akibatnya reaksi glikolisis terganggu Kelebihan ATP yang dihasilkan oleh siklus TCA akan menghambat enzim fosfofruktokinase .

54 EFEK CREEBTREE Jumlah glukosa >>, maka laju glikolisis >>, sehingga ADP dan Pi yang tersedia lebih banyak digunakan untuk membentuk ATP pada glikolisis. Reaksi glikolisis dapat mengimbangi laju reaksi siklus TCA