Upload presentasi
Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu
1
Metabolisme Karbohidrat
Oleh: Tri Suwandi, S.Pd., M.Sc.
2
Mengapa metabolisme karbohidrat penting?
Monosakarida (heksosa) hasil penceranaan terutama: glukosa, galaktosa, dan fruktosa. Fruktosa dan galaktosa glukosa (di hati) Glukosa adalah sumber energi utama. Kadar glukosa darah harus seimbang antara g/dl Bila berlebih atau berkurang dari kadar normal gangguan kesehatan Berlebih hiperglikemia glukosa sangat reaktif merusak Kekurangan hipoglikemia “low batt”
4
Jika [glukosa] tinggi Jika [glukosa] rendah
5
Metabolisme Karbohidrat Glikolisis Aerob Siklus Krebs
Fosforilasi Oksidatif Kemiosmosis Anaerob Fermentasi Glikogenesis Glikogenolisis Pentose Phosphate Shunt Glukoneogenesis
6
1. GLIKOLISIS Disebut juga Embden Meyer Hoff Pathway
Berlangsung di sitosol Prinsip: memecah glukosa (senyawa organik berkarbon 6) menjadi 2 molekul senyawa asam piruvat (senyawa organik berkarbon 3). Reaksi-reaksi pada Glikolisis pada umumnya berjalan 2 arah (bolak-balik), kecuali reaksi 1, 3, dan 10 berjajan searah. Terdapat 2 fase: Fase I (reaksi 1-5) Fase investasi energi Fase II (reaksi 6-10) Fase pembayaran energi
8
http://chemwiki. ucdavis
9
Pengaturan Glikolisis
hexokinase atau glucokinase phosphofructokinase pyruvate kinase
10
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.
11
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.
12
Pengaturan Glikolisis: Fosfofruktokinase
Enzim ini membatasi/mengatur kecepatan jalur glikolitik. Diaktifkan oleh peningkatan AMP dalam sitosol. AMP meningkat karena ATP dihidrolisis oleh reaksi yang memerlukan energi.
13
Pengaturan Glikolisis: Piruvat Kinase
Piruvat Kinase diatur di dalam hepar. Enzim ini mengubah kelebihan glukosa menjadi piruvat, selanjutnya dimetabolisme menjadi acetyl-CoA agar bisa disimpan sebagai fatty acids untuk cadangan energi jangka panjang.
14
Dekarboksilasi Oksidatif
Berlangsung di membran luar mitokondria
15
Siklus Asam Sitrat/Asam Trikarboksilat/Krebs
Berlangsung di matriks mitokondria
16
Fosforilasi Oksidatif
Fosforilasi Oksidatif Berlangsung di membrane dalam mitokondria
17
Protein complex of electron carriers
H H H Protein complex of electron carriers H Cyt c IV Q III I ATP synth- ase II 2 H + 1/2O2 H2O FADH2 FAD Figure 9.15 Chemiosmosis couples the electron transport chain to ATP synthesis. NAD NADH ADP P i ATP (carrying electrons from food) H 1 Electron transport chain 2 Chemiosmosis Oxidative phosphorylation
18
Oxidative phosphorylation: electron transport and chemiosmosis
Figure 9.16 Electron shuttles span membrane MITOCHONDRION 2 NADH or 2 FADH2 2 NADH 2 NADH 6 NADH 2 FADH2 Oxidative phosphorylation: electron transport and chemiosmosis Glycolysis Pyruvate oxidation Citric acid cycle Glucose 2 Pyruvate 2 Acetyl CoA Figure 9.16 ATP yield per molecule of glucose at each stage of cellular respiration. 2 ATP 2 ATP about 26 or 28 ATP About 30 or 32 ATP Maximum per glucose: CYTOSOL
19
Respirasi Anaerob/Fermentasi
2 ADP 2 P i 2 ATP 2 ADP 2 P i 2 ATP Glucose Glycolysis Glucose Glycolysis 2 Pyruvate 2 NAD 2 NADH 2 CO2 2 NAD 2 NADH 2 H 2 H 2 Pyruvate Figure 9.17 Fermentation. 2 Ethanol 2 Acetaldehyde 2 Lactate (a) Alcohol fermentation (b) Lactic acid fermentation Manusia memiliki enzim untuk oksidasi etanol di hepar, yaitu alkohol dehidrogenase Asetaldehid sangat reaktif dan toksik
20
2. GLUKONEOGENESIS Prinsip pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat. Pada mamalia terutama terjadi di hati dan ginjal Substrat : Asam laktat dari otot, eritrosit Gliserol dari hidrolisis Triasilgliserol dalam jaringan lemak (adiposa) Asam amino glukogenik Asam propionat pada ruminansia Glukoneogenesis penting sekali untuk penyediaan glukosa bila karbohidrat tidak cukup dalam diet. Jaringan perlu pasokan glukosa kontinu sebagai sumber energi terutama sistem saraf dan eritrosit.
21
Sel-sel astrosit pada saraf otak juga menghasilkan laktat.
Eritrosit tidak memiliki inti dan organel seperti mitokondria, jadi siklus Krebs dan transfer elektron tidak berlangsung, akibatnya asam laktat akan menumpuk. Sel-sel astrosit pada saraf otak juga menghasilkan laktat. Otot rangka memfermentasi gukosa menjadi laktat pada saat latihan berat. Laktat selanjutnya memasuki daur Cori.
23
http://www. biochemden. com/wp-content/uploads/2015/03/Gluconeogenesis
24
Regulation of gluconeogenesis and glycolysis:
inactivation of the glycolytic enzymes and activation of the enzymes of gluconeogenesis 1. Pyruvate ↔ PEP Pyruvate kinase - inactivation by cAMP (glucagon) Phosphoenolpyruvate carboxykinase - induced by glucagon, epinephrine, and cortisol 2. Fructose 1,6-P ↔ Fructose 6-P Phosphofructokinase - activated by fructose 2,6-P Fructose 1,6-bisphosphatase - inhibited by fructose 2,6-P 3. Glucose 6-P ↔ Glucose Glucokinase - high Km for glucose, induced by insulin Glucose 6-phosphatase - induced during fasting
25
3. JALUR PENTOSA FOSFAT Disebut juga HMP shunt (Hexose Monophosphate Shunt) atau Pentose Phosphate Pathway. Merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosa, tetapi tidak bertujuan menghasilkan energi (ATP). Fungsi utama jalur ini adalah untuk menghasilkan NADPH, yaitu dengan mereduksi NADP+. NADPH diperlukan untuk proses anabolik di luar mitokhondria, seperti sintesis asam lemak dan steroid. Fungsi yang lain adalah menghasilkan ribosa-5-fosfat untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat. Aktif dalam : Hati Jaringan Lemak Kelenjar Korteks Adrenal Kelenjar Tiroid Kelenjar Mammae Eritrosit
26
Pentose Phosphate Pathway
27
4. GLIKOGENESIS vs GLIKOGENOLISIS
Glikogenesis sintesis glikogen dari glukosa. Glikogenolisis pemecahan glikogen menjadi glukosa. Glikogen adalah bentuk utama cadangan glukosa pada sel-sel manusia. Penyimpanan glikogen terutama terjadi dalam hepar dan otot rangka. Glikogen hepar berfungsi sebagai sumber glukosa darah. Glikogen otot rangka akan diubah menjadi glukosa-6-fosfat untuk sintesis ATP dalam jalur glikolitik.
28
Hormon yg mengatur glukosa darah:
Hormon dari kelenjar pulau Langerhans α dan β pankreas Glukagon dan Insulin Hormon dari medula adrenal Epinefrin Hormon dari kelenjar hipofisa/pituitari anterior Growth Hormone (somatotropin) Glukagon (hati) dan epineprin (otot) pembentukan cAMP cAMP menghambat glikogen sintase glikogenesis terhambat cAMP memacu fosforilase glikogenolisis berlangsung Insulin (hati dan otot) memucu glikogen sintase glikogenesis berlangsung memacu fosfodiesterase cAMP dipecah menjadi 5’AMP glikogenolisis terhambat
29
Glycogenesis Glycogenolysis
30
oligo (α 1→6) to (α 1→4) glucan-transferase
31
amylo (1→4) to (1→6) transgycosylase
32
Glucose homeostasis: maintenance of blood glucose levels near 80 to 100 mg/dL (4,4-5,6 mmol/l) insulin and glucagon (regulate fuel mobilization and storage) Hypoglycemia prevention: release of glucose from the large glycogen stores in the liver (glycogenolysis) synthesis of glucose from lactate, glycerol, and amino acids in liver (gluconeogenesis) release of fatty acids from adipose tissue (lipolysis) Hyperglycemia prevention: conversion of glucose to glycogen (glycogen synthesis) conversion of glucose to triacylglycerols in liver and adipose tissue (lipogenesis)
33
http://classes. midlandstech
34
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)
35
Major sites of glucagone action on fuel metabolism:
Mobilization of energy stores release of glucose from liver glycogen stimulating gluconeogenesis from lactate, glycerol, and amino acids (liver) mobilizing fatty acids (adipose tissue)
36
Major sites of insulin action on fuel metabolism:
The storage of nutriens glucose transport into muscle and adipose tissue glucose storage as glycogen (liver, muscle) conversion of glucose to TG (liver) and their storage (adipose tissue) protein synthesis (liver, muscle) inhibition of fuel mobilization
37
Production of blood glucose
Sumber glukosa darah: Karbohidrat makanan Glikogenolisis hepar Glukoneogenesis Production of blood glucose Glycogenolysis 2 hours after a meal the primary source of blood glucose during the first few hours of fasting Gluconeogenesis after consumption of the liver glycogen lactate (muscle, erythrocytes), amino acids (muscle), glycerol (adipose tissue)
38
Sources of blood glucose in fed, fasting, and starved states:
Blood glucose levels at various stages of fasting: Stage of fasting Glucose (mg/dL) Glucose (mM/L) Normal level 80-100 4,4-5,6 Fasting (12 h) 80 4,4 Starvation (3 d) 70 3,9 Starvation (5-6 wk) 65 3,6
39
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.
40
Regulation of liver and muscle glycogen metabolism:
State Regulators Response Liver Fasting Glucagon ↑, Insulin ↓ cAMP ↑ Glycogen degradation ↑ Glycogen synthesis ↓ Carbohydrate meal Glu ↑, Glucagon ↓, Insulin ↑ cAMP ↓ Glycogen degradation ↓ Glycogen synthesis ↑ Exercise and stress Adrenalin ↑ cAMP ↑, Ca2+-calmodulin ↑ Glycogen degradation ↑ Glycogen synthesis ↓ Muscle Fasting (rest) Insulin ↓ Glucose transport ↓ Carbohydrate meal (rest) Insulin ↑ Glycogen synthesis ↑ Glucose transport ↑ Exercise Epinephrine ↑ AMP ↑, Ca2+-calmodulin ↑, cAMP ↑ Glycolysis ↑
Presentasi serupa
© 2024 SlidePlayer.info Inc.
All rights reserved.