Biokimia 1 Karbohidrat

1. Jelaskan hubungan antara metabolisme karbohidrat dengan terjadinya diabetic hiperosmolar non-ketoetik !

Diabetic Hiperosmolar Non Ketotik mengambarkan kekurangan hormon insulin dan kelebihan hormon glukagon. Penurunan insulin menyebabkan hambatan pergerakan glukosa ke dalam sel, sehingga terjadi akumulasi glukosa di plasma. Peningkatan hormon glukagon menyebabkan glycogenolisis yang dapat meningkatkan kadar glukosa plasma. Peningkatan kadar glukosa mengakibatkan hiperosmolar. Kondisi hiperosmolar serum akan menarik cairan intraseluler ke dalam intra vaskular, yang dapat menurunkan volume cairan intraselluler. Bila pasien tidak merasakan sensasi haus akan menyebabkan kekurangan cairan. Kegagalan tubuh mengembalikan ke situasi homestasis akan mengakibatkan hiperglikemia, hiperosmolar, diuresis osmotik berlebihan dan dehidrasi berat. Disfungsi sistem saraf pusat karena ganguan transport oksigen ke otak dan cenderung menjadi koma.

2. Jelaskan hubungan antara metabolisme karbohidrat dengan terjadinya diabetic ketoasidosis !

Ketoasidosis diabetik muncul karena kurangnya insulin dalam tubuh . Kurangnya insulin dan elevasi sesuai glukagon menyebabkan peningkatan pelepasan glukosa oleh hati (suatu proses yang biasanya ditekan oleh insulin) dari glikogen melalui glikogenolisis dan juga melalui glukoneogenesis . Kadar glukosa tinggi di ekskresikan ke urin ,yang terdiri dari air dan zat terlarut ( seperti natrium dan kalium ) bersama dengan itu dalam proses yang dikenal sebagai diuresis osmotik . Hal ini menyebabkan poliuria , dehidrasi , dan haus kompensasi dan polidipsia . Tidak adanya insulin juga menyebabkan pelepasan asam lemak bebas dari jaringan adiposa ( lipolisis ) , yang diubah , sekali lagi dalam hati , menjadi badan keton ( asetoasetat dan - hidroksibutirat ) . -hidroksibutirat dapat berfungsi sebagai sumber energi dalam ketiadaan insulin - dimediasi pengiriman glukosa, dan merupakan mekanisme perlindungan dalam kasus kelaparan. Badan keton , memiliki pKa rendah dan dapat mengubah darah menjadi asam ( asidosis metabolik ) . Tubuh awalnya dapat mentoleransi perubahan dengan menggunakan sistem bikarbonat buffering, tetapi sistem ini dengan cepat kewalahan dan mekanisme lainnya harus bekerja untuk mengkompensasi asidosis . Salah satu mekanisme tersebut adalah hiperventilasi untuk menurunkan tingkat karbon dioksida darah ( suatu bentuk kompensasi pernapasan alkalosis ) . Hiperventilasi ini , dalam bentuk ekstrim , dapat diamati sebagai Kussmaul respirasi . Ketoasidosis diabetic adalah umum pada diabetes tipe 1 hal ini terjadi karena jurangnya produksi insulin pada pulau langerhan. Pada diabetes tipe 2 , produksi insulin ada tapi tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan tubuh sebagai akibat dari resistensi insulin . Biasanya , jumlah insulin yang cukup untuk menekan ketogenesis . Jika DKA terjadi pada seseorang dengan diabetes tipe 2 , kondisi mereka disebut " diabetes tipe 2 ketosis rawan " . Mekanisme yang tepat untuk fenomena ini tidak jelas ,

3. Jelaskan hubungan antara metabolisme karbohidrat dengan terjadinya neonatal hipoglikemia !Hipoglikemia pada neonatus Bersifat sementara dan biasanya terjadi pada bayi baru lahir, misalnya karena masukan glukosa yang kurang (starvasi, kelaparan), hipotermia, syok,dan pada bayi dari ibu diabetes. Bersifat menetap atau berulang yang dapat terjadi akibat defisiensi hormone, hiperinsulinisme, serta kelainan metabolisme karbohidrat dan asam amino.Hipoglikemia dapat disebabkan oleh masukan glukosa dari makanan yang kurang (starvasi) , penurunan masukan glukosa dari simpanan glikogen, penurunan masukan glukosa karena gangguan glukoneogenesis dan glikoneogenesis, pengeluaran berlebihan ke dalam simpanan (pada hiperinsulinisme) dan pengeluaran yang meningkat karena kebutuhan meningkat. Masukan gula dari makanan yang kurang (starvasi)Keadaan ini dapat timbul akibat keterlambatan pemberian makanan pada bayi baru lahir (pemberian ASIpertama meningkatkan kadar gula darah sebesar 18-27 mg/dL); pemberian makanan yang tidak adekuat, misalnya diberikan 30 mL dekstrose 5% (yang hanya mengandung 6 Kal) sebagai pengganti susu, sedangkan 30 mL susu mengandung 24 kal; dan muntah berulang. Penurunan masukan gula dari simpanan glikogenKeadaan ini dapat terjadi pada IUGR, starvasi pada ibu hamil, prematuruitas, salah satu bayi kembar (yang kecil) pada periode neonatal. Anak yang lebih besar usianya dengan cadangan glikogen yang jelek akan mengalami hipoglikemia karena starvasi terutama bila disertai gangguan glukoneogenesis (pembentukan glukosa dari sumber nonkarbohidarat). Penurunan masukan gula karena gangguan glukoneogenesis dan glikogenolisisKeadaan ini dapat terjadi pada Glycogen Storage Disease, galaktosemia, intoleransi fructose, defisiensi GH (hipopituitarisme) dan insufisiensi adrenokortikal (primer atau sekunder) Pengeluaran berlebihan ke dalam simpanan (pada hiperinsulinemi)Pada keadaan ini terjadi pengeluaran glukosa yang berlebihan dari cairan ekstraseluler karena insulin mengubah glukosa ke dalam bentuk simpanannya yaitu lemak dan glikogen. Hiperinsulinisme juga menurunkan masukan gula ke dalam cairan ekstraseluler dengan menghambat glikogenolisis dan glukoneogenesis. Penyebab hiperinsulinisme antara lain adalah (i) bayi dari ibu yang diabetes. Ibu yang hiperglikemia menyebabkann janin juga mengalami hiperglikemia sehingga terjadi hyperplasia sel beta prankeas dan meningkatkan kadar insulin. Setelah lahir, kadar insulin masih tetap tinggi sehingga timbul hipolikemia. (ii). Pemberian glukosa iv yang berlebihan pada ibu hamil. (iii) nesidioblastosis, adenoma pancreas. (iv) sindroma Beckwith-Wiedemann. (v) obat obatan

4. Jelaskan hubungan antara metabolisme karbohidrat dengan terjadinya laktat asidosis !

Laktat asidosis adalah pembentukan laktat yang berlebihan sehingga dapat menyebabkan terjadinya penimbunan asam laktat di dalam darah yang berlebihan . Hal ini di sebabkan oleh gangguan metabolisme karbohidrat misalnya : Gangguan pada enzim piruvat dehidrogenase : Gangguan ini menyebabkan asetil-koA tidak dapat terbentuk , sehingga piruvat diubah menjadi laktat Gangguan siklus TCA : Biasanya berhubungan dengan ketidakmampuan melakukan reoksidasi NADH dalam rantai respirasi dengan kecepatan yang kuat Pembentukan NADH yang berlebihan : Peningkatan NADH berlebihan , dimana NADH sebagai kofaktor enzim piruvat dehidrogenase , sehingga enzim piruvat dehidrogenase juga juga akan berlebihan dan menghasilkan produk yang berlebihan dimana produk akan mubazir dan diubah menjadi laktat

5. Jelaskan hubungan antara metabolisme karbohidrat dengan terjadinya peningkatan kadar HbA1C !

Hemoglobin terglikosilasi dalam eritrosit atau juga dinamakan hemoglobin glikosilat atau hemoglobin A1c (HbA1c). Hal ini terjadi apabila hemoglobin bercampur dengan larutan dengan kadar glukosa yang tinggi, rantai beta molekul hemoglobin mengikat satu gugus glukosa secara ireversibel, proses ini dinamakan glikosilasi. Glikosilasi terjadi secara spontan dalam sirkulasi dan tingkat glikosilasi ini meningkat apabila kadar glukosa dalam darah tinggi. Pada orang normal, sekitar 4-6% hemoglobin mengalami glikosilasi menjadi hemoglobin glikosilat atau hemoglobin A1c. Pada hiperglikemia yang berkepanjangan, kadar hemoglobin A1c dapat meningkat hingga 18-20%. Glikosilasi tidak mengganggu kemampuan hemoglobin mengangkut oksigen, tetapi kadar hemoglobin A1c yang tinggi mencerminkan kurangnya pengendalian diabetes selama 3-5 minggu sebelumnya. Setelah kadar normoglikemik menjadi stabil, kadar hemoglobin A1c kembali ke normal dalam waktu sekitar 3 minggu.Karena HbA1c terkandung dalm eritrosit yang hidup sekitar 100-120 hari, maka HbA1c mencerminkan pengendalian metabolisme glukosa selama 3-4 bulan.Hal ini lebih menguntungkan secara klinis karena memberikan informasi yang lebih jelas tentang keadaan penderita dan seberapa efektif terapi diabetik yang diberikan. Peningkatan kadar HbA1c > 8% mengindikasikan diabetes mellitus yang tidak terkendali, dan penderita berisiko tinggi mengalami komplikasi jangka panjang, seperti nefropati, retinopati, neuropati, dan/atau kardiopati.Eritrosit yang tua, karena berada dalam sirkulasi lebih lama daripada sel-sel yang masih muda, memiliki kadar HbA1c yang lebih tinggi. Penurunan palsu kadar HbA1c dapat disebabkan oleh penurunan jumlah eritrosit. Pada penderita dengan hemolisis episodik atau kronis, darah mengandung lebih banyak eritrosit muda sehingga kadar HbA1c dapat dijumpai dalam kadar yang sangat rendah. Glikohemoglobin total merupakan indikator yang lebih baik untuk pengendalian diabetes pada penderita yang mengalami anemia atau kehilangan darah.

6. Jelaskan hubungan antara metabolisme karbohidrat dengan terjadinya peningkatan aktivitas protein kinase C!

Protein kinase C juga dikenal sebagai PKC adalah keluarga dari protein enzim kinase yang terlibat dalam mengendalikan fungsi protein lain melalui fosforilasi gugus hidroksil dari serin dan residu asam amino treonin pada protein tersebut. Enzim PKC pada gilirannya diaktifkan oleh sinyal seperti peningkatan konsentrasi diasilgliserol (DAG) atau ion kalsium (Ca2 +). Oleh karena itu PKC enzim memainkan peran penting dalam beberapa cascades transduksi sinyal.PKC ini terdiri dari lima belas isozim pada manusia .Mereka dibagi menjadi tiga subfamilies, berdasarkan kebutuhan kedua mereka messenger:Konvensional (atau klasik), Novel, dan atipikal . Konvensional PKCS berisi isoform , I, II, dan . Ini memerlukan Ca2 +, DAG, dan fosfolipid seperti phosphatidylserine untuk aktivasi. Novel (n) PKCS termasuk , , , dan isoform , dan memerlukan DAG, tetapi tidak memerlukan Ca2 + untuk aktivasi. Dengan demikian, PKCS konvensional dan novel diaktifkan melalui jalur transduksi sinyal yang sama sebagai fosfolipase C. atipikal (a) PKCS (termasuk protein kinase M dan / isoform) membutuhkan tidak Ca2 + atau diasilgliserol untuk aktivasi. Istilah "protein kinase C" biasanya mengacu pada seluruh keluarga isoform.

Hiperglikemi didalam sel meningkatkan sintesa suatu molekul yang disebut dicylglycerol (DAG), yaitu suatu critical activating factor untuk isoforms protein kinase-C,,,. Protein kinase C juga diaktifkan oleh oxydative stress dan advanced glycation end product (AGEs). Aktivasi protein kinase C menyebabkan peningkatan permeabilitas vaskuler, gangguan sintesa nitric oxyde (NOs), dan perubahan aliran darah.

7. Jelaskan hubungan antara metabolisme karbohidrat dengan terjadinya pembentukan cotton woll spot !

Catton wool spot merupakan temuan abnormal pada uji fundoscopic dari retina mata. Mereka muncul sebagai bercak putih lembut pada retina. Mereka disebabkan oleh kerusakan serabut saraf dan merupakan hasil dari akumulasi bahan axoplasmik dalam lapisan serat saraf. Serabut saraf yang rusak akibat pembengkakan di lapisan permukaan retina. Penyebab pembengkakan ini adalah karena berkurangnya transportasi aksonal dalam saraf karena iskemia. Pada penderita diabetes Protein Kinase C dalam kondisi hiperglikemia, aktivitas PKC di retina dan sel endotel meningkat akibat peningkatan sintesisde novodari diasilgliserol, yaitu suatu regulator PKC, dari glukosa. Sehingga mempengaruhi permeabilitas vaskular, kontraktilitas, sintesis membrane basalis ,proliferasi sel vascular dan dapat menyebablan iskemia pada retina .

8. Jelaskan hubungan antara metabolisme karbohidrat dengan terjadinya uremia!

UREMIA(gagal ginjal)Pada penderita diabetes tingkat glukosa darah tinggi hal itu di kerenakan tidak adanya / sedikit hormon pengendali glukosa yaitu insulin , sehingga glukosa tidak dapat di cerna oleh tubuh sehingga harus di ekskresikan melalui urin dengan demikian meningkatlah volume urin diekskresikan. Peningkatan volume mencairkan natrium klorida dalam urin, menandakan macula densa untuk melepaskan lebih banyak renin, menyebabkan vasokonstriksi, mekanisme bertahan untuk mempertahankan air dengan melewatkan sedikit darah yang melalui ginjal. Sehingga vasokonstriksi juga mengurangi nutrisi yang disediakan untuk ginjal dan menyebabkan infark jaringan dan pengurangan fungsi ginjal yang dapat berujung pada gagal ginjal(uremia).

9. Jelaskan hubungan antara metabolisme karbohidrat dengan terjadinya peningkatan AGEs pathway !

AGEs(advanced glycation end products) adalah zat yang dapat menjadi faktor dalam pengembangan atau memburuknya berbagai penyakit degeneratif, seperti diabetes, aterosklerosis, dan gagal ginjal kronis. Senyawa berbahaya ini dapat mempengaruhi hampir setiap jenis sel dan molekul dalam tubuh dan diduga menjadi salah satu faktor penuaan dan beberapa penyakit kronis yang berkaitan dengan usia. Mereka juga diyakini memainkan peran penyebab dalam komplikasi pembuluh darah diabetes mellitus. AGEs dipandang sebagai mempercepat kerusakan oksidatif pada sel-sel dan dalam mengubah perilaku normal mereka.Pada diabetes, sel tidak mampu mengurangi asupan glukosa (misalnya, sel-sel endotel), hasil hiperglikemia kadar glukosa intraseluler yang lebih tinggi. Kadar glukosa intraseluler yang lebih tinggi menghasilkan peningkatan kadar NADH dan FADH, meningkatkan proton gradien di luar batas tertentu di mana kompleks III mencegah peningkatan lebih lanjut dengan menghentikan rantai transpor elektron. Hal ini menyebabkan produksi mitokondria dari reactive oxygen species (ROS), mengaktifkan PARP1 dengan cara merusak DNA. PARP1, pada gilirannya, menyebabkan ADP-ribosylation dari GAPDH, protein yang terlibat dalam metabolisme glukosa, menyebabkan inaktivasi dan akumulasi metabolit sebelumnya dalam jalur metabolisme. Metabolisme ini mengaktifkan beberapa mekanisme patogenik, Salah satunya meliputi peningkatan produksi AGEs.

10. Jelaskan hubungan antara metabolisme karbohidrat dengan terjadinya peningkatan hexosamine pathway !

Ketika hiperglikemia intraselluler berkembang didalam sel target dari komplikasi diabetes, menyebabkan produksi ROS (reactive oxygen species) mitokhondria. ROS menerobos inti DNA, yang mengaktifkan PARP. PARP kemudian memodifikasi enzim GAPDH (glycolytic glyceryldehyde-3 fosfat dehidrogenase), dengan demikian mengurangi aktivitasnya. Akhirnya, pengurangan aktivitas GAPDH akan mengaktifkan polyolpathway, meningkatkan pembentukan AGE intraseluler (lycation and product), mengaktifkan PKC dan sesudah itu NFxB, dan mengaktifkan hexosamine pathway flux