BAB 1

PENDAHULUAN

Enzim adalah biomolekul berupa protein yang berfungsi sebagai katalis

(senyawa yang mempercepat proses reaksi tanpa habis bereaksi) dalam suatu

reaksi kimia organik. Molekul awal yang disebut substrat akan dipercepat

perubahannya menjadi molekul lain yang disebut produk. Jenis produk yang akan

dihasilkan bergantung pada suatu kondisi/zat, yang disebut promoter. Semua

proses biologis sel memerlukan enzim agar dapat berlangsung dengan cukup cepat

dalam suatu arah lintasan metabolisme yang ditentukan oleh hormon sebagai

promoter.

Enzim bekerja dengan cara bereaksi dengan molekul substrat untuk menghasilkan

senyawa intermediat melalui suatu reaksi kimia organik yang membutuhkan

energi aktivasi lebih rendah, sehingga percepatan reaksi kimia terjadi karena

reaksi kimia dengan energi aktivasi lebih tinggi membutuhkan waktu lebih lama.

Sebagai contoh:

X + C → XC (1)

Y + XC → XYC (2)

XYC → CZ (3)

CZ → C + Z (4)

1

Meskipun senyawa katalis dapat berubah pada reaksi awal, pada reaksi akhir

molekul katalis akan kembali ke bentuk semula.

Sebagian besar enzim bekerja secara khas, yang artinya setiap jenis enzim hanya

dapat bekerja pada satu macam senyawa atau reaksi kimia. Hal ini disebabkan

perbedaan struktur kimia tiap enzim yang bersifat tetap. Sebagai contoh, enzim α-

amilase hanya dapat digunakan pada proses perombakan pati menjadi glukosa.

Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, terutama adalah substrat, suhu,

keasaman, kofaktor dan inhibitor. Tiap enzim memerlukan suhu dan pH (tingkat

keasaman) optimum yang berbeda-beda karena enzim adalah protein, yang dapat

mengalami perubahan bentuk jika suhu dan keasaman berubah. Di luar suhu atau

pH yang sesuai, enzim tidak dapat bekerja secara optimal atau strukturnya akan

mengalami kerusakan. Hal ini akan menyebabkan enzim kehilangan fungsinya

sama sekali. Kerja enzim juga dipengaruhi oleh molekul lain. Inhibitor adalah

molekul yang menurunkan aktivitas enzim, sedangkan aktivator adalah yang

meningkatkan aktivitas enzim. Banyak obat dan racun adalah inihibitor enzim.

2

Heksosa-Monofosfat Shunt (shunt pentosa-fosfat)

Heksosa Monofosfat Shunt = Pentose Phosphat Pathway = Oksidasi glukosa

sempurna. Berfungsi menghasilkan NADPH dan menghasilkan Ribose 5P dan bertempat

di semua sel kecuali otot.

Sebuah jalur metabolisme, alternatif dengan yang glikolisis , dari interkonversi

karbohidrat: heksosa-6-fosfat diubah menjadi pentosa-fosfat dan karbon dioksida. Fungsi

utama dari jalur tersebut adalah produksi deoksiribosa dan ribosa gula untuk -asam

nukleat sintesis; generasi mengurangi daya dalam bentuk NADPH untuk lemak-asam dan

/ atau sintesis steroid ; dan interkonversi karbohidrat. Pada hewan, jalur terjadi terutama

pada jaringan yang mensintesis steroid dan asam lemak (misalnya hati , kelenjar susu ,

dan kelenjar adrenal ).

Jalur metabolik yang utama untuk penggunaan glukosa adalah glikolisis

dan lintasan pentosa fosfat. Lintasan pentosa fosfat atau heksosa monofosfat shunt

merupakan jalur alternatif untuk metabolisme glukosa. Lintasan pentosa fosfat

lebih kompleks dari pada glikolisis. Lintasan ini tidak menghasilkan ATP.

Glukosa, fruktosa, dan galaktosa sear kuentitatif merupakan heksosa

terpenting yang diserap dari traktus gastrointestinal. Ketiga unsur ini berasal dari

masing-masing pati, sukrosa, dan laktosa yang terdapat di dalam makanan. Untuk

konversi fruktosa dan galaktosa menjadi glukosa telah dibentuk lintasan yang

khusus terutama di hati.

3

BAB II

PEMBAHASAN

Heksosa Monofosfat Shunt = Pentose Phosphat Pathway = Oksidasi

glukosa sempurna. Berfungsi menghasilkan NADPH dan menghasilkan Ribose 5P

dan bertempat di semua sel kecuali otot.

Menghasilkan NADPH dan ribosa Hepar, jaringan adiposa, adrenalin

cortex, glandula tiroid, sel darah merah testes,mamae sedang menyusui. Aktivitas

rendah dalam sel-sel otot.

Fungsi HMP Shunt :

Menghasilkan NADPH

diperlukan untuk proses anabolik di luar mitokondria,

contoh: sintesa asam lemak dan steroid (dan sintesa asam amino).

Dalam eritrosit sebagai penghasil reduktor → mereduksi glutation

yang telah mengalami oksidasi → glutation yang tereduksi yang

dikatalisis oleh Enzim Glutation Reduktase → mengeluarkan

H2O2

dari eritrosit dalam reaksi yang dikatalisa enzim GLUTATION

PEROKSIDASE.

Penumpukan H2O2 : memendekkan umur eritrosit dengan

meningkatkan kecepatan oksidasi hemoglobin menjadi

methemoglobin. Enzim Glukose 6 P ~ fragilitas sel darah merah

4

mudah hemolisa dengan pemberian oksidan (primaquin, aspirin,

sulfonilamid, fava bean)

Menghasilkan ribosa

untuk sintesa nukleotida dan asam nukleat

Enzim : dalam sitosol

H2O2 + GSH → GS-SH + H2O (1)

GS-SH + 2 NADPH → 2 GSH + 2NADP (2)

Enzin (1) Glutation Peroksidase

Enzim (2) Glutation Reduktase

Enzim-enzim utama HMP shunt adalah:

Glukosa 6-fosfat dehidrogenase dan 6 fosfoglukonat dehidrogenase.

Lintasan pentosa fosfat merupakan jalur alternatif untuk metabolisme glukosa.

Lintasan ini tidak menghasilkan ATP, tetapi mempunyai dua fungsi utama, yaitu :

1. Produksi NADPH untuk sintesis reduktif seperti biosintesis asam lemak

serta steroid. Kegunaan NADPH untuk sel adalah untuk :

Mencegah stress oksidatif dengan mengubah H2O2 menjadi H2O dan jika

tidak terdapat NADPH , H2O2 akan di ubah menjadi radikal bebas

hidroksin yang akan menyerang sel.

5

Pada sel darah merah , kegunaan pertama dari NADPH adalah untuk

mereduksi bentuk disulfide dari glutathione menjadi bentuk sulfhydryl,

reduksi glutathione ini adalah untuk mempertahankan struktur normal dari

sel darah merah dan untuk menjaga bentuk hemoglobin dalam bentuk Fe2+.

NADPH pada hati dan payudara digunakan untuk biosintesis asam lemak.

2. Produksi residu ribosa untuk biosintesis nukleotida serta asam nukleat.

Reaksi Pada Lintasan Pentosa Fosfat Terjadi Dalam Sitosol

Enzim pada lintasan pentosa fosfat sepeti pada glikolisis ditemukan di

dalam sitosol. Seperti pada glikolisis, oksidasi dicapai lewat reaksi dehidrogenasi ,

tetapi dalam hal lintasan pentosa fosfat , sebagai akseptor hidrogen digunakan

NADP+ dan bukan NAD+. Tidak ada ATP yang digunakan ataupun diproduksi

pada jalur ini.

Terdapat 2 fase pada penthosa fosfat :

1. Fase oksidatif yang menghasilkan NADPH.

Pada fase yang pertama , glukosa 6-phosphate menjalani proses

dehidroginase dan dekarboksilase untuk memberikan sebuah senyawa

pentosa, yaitu ribosa 5-phosphate.

2. Fase nonoksidatif yang menghasilkan prekursor ribosa.

6

Pada fase yang kedua, ribulosa 5-fosfat dikonversi kembali menjadi

glukosa 6-fosfat oleh serangkaian reaksi yang terutama melibatkan dua

enzim yaitu : transketolase dan transaldolase.

Transketolase

adalah enzim dari kedua jalur fosfat pentosa dalam semua organisme

dan siklus Calvin dari fotosintesis . Ini mengkatalisis dua reaksi

penting, yang beroperasi di arah yang berlawanan dalam dua jalur.

Dalam reaksi pertama dari jalur fosfat pentosa, kofaktor difosfat tiamin

menerima sebuah fragmen 2-karbon dari sebuah 5-karbon ketose ( D-

xylulose-5-P ), kemudian transfer fragmen ini ke 5-karbon aldosa ( D-

ribosa -5-P ) untuk membentuk 7-karbon ketose ( sedoheptulose-7-P ).

Abstraksi dari dua karbon dari D-xylulose-5-P menghasilkan aldosa 3-

karbon gliseraldehida-3-P . Pada siklus Calvin, transketolase

mengkatalisis reaksi sebaliknya, konversi sedoheptulose-7-P dan

gliseraldehida-3-P untuk pentosa, yang aldosa D-ribosa-5-P dan ketose

D-xylulose-5-P.

Reaksi kedua dikatalisis oleh transketolase dalam jalur fosfat pentosa

melibatkan tiamin difosfat sama-dimediasi transfer fragmen 2-karbon

dari D-xylulose-5-P ke aldosa erythrose-4-fosfat , affording fruktosa 6-

fosfat dan gliseraldehida- 3-P. Sekali lagi, dalam siklus Calvin persis

reaksi yang sama terjadi, tapi dalam arah yang berlawanan. Selain itu,

7

dalam siklus Calvin ini adalah reaksi pertama dikatalisis oleh

transketolase, bukan yang kedua.

Pada mamalia, transketolase menghubungkan jalur fosfat pentosa

untuk glikolisis , makan fosfat kelebihan gula ke dalam jalur

metabolisme karbohidrat utama. Keberadaannya diperlukan untuk

produksi NADPH , terutama pada jaringan aktif terlibat dalam

biosyntheses, seperti sintesis asam lemak oleh hati dan kelenjar susu ,

dan untuk steroid sintesis oleh hati dan kelenjar adrenal . Tiamin

difosfat] merupakan kofaktor penting, bersama dengan kalsium .

Transketolase yang berlimpah disajikan dalam mamalia kornea oleh

keratocytes stroma dan sel epitel dan terkenal sebagai salah satu

kornea crystallins .

Transaldolase

adalah enzim ( EC 2.2.1.2 ) dari fase non-oksidatif dari jalur fosfat

pentosa . Pada manusia, transaldolase dikodekan oleh TALDO1 gen . [3]

[4]

Reaksi kimia berikut dikatalisis oleh transaldolase:

sedoheptulose 7-fosfat + gliseraldehida 3-fosfat erythrose 4-fosfat + fruktosa 6-

fosfat.

Transaldolase adalah domain tunggal yang terdiri dari 337 asam amino.

Struktur inti adalah barel α / β , mirip dengan kelas lain saya aldolases, terdiri dari

8

delapan paralel β-sheet dan tujuh α-heliks . Ada juga tambahan tujuh α-heliks

yang bukan bagian dari laras. Asam amino hidrofobik terletak antara β-sheet di

laras dan sekitarnya α-heliks untuk berkontribusi pada kemasan, seperti daerah

yang berisi Leu-168, Phe-170, Phe-189, Gly-311, dan Phe-315. Dalam kristal,

transaldolase manusia membentuk dimer, dengan dua subunit terhubung oleh 18

residu dalam subunit masing-masing. Lihat mekanisme ke kiri untuk rincian.

Situs aktif, yang terletak di tengah laras, berisi tiga residu kunci: lisin-142,

glutamat-106, dan aspartat-27. Para lisin memegang gula di tempat sementara

glutamat dan aspartat bertindak sebagai donor proton dan akseptor.

Fase Oksidatif Menghasilkan NADPH

Reaksi dehidrogenasi glukosa 6-fosfat menjadi 6-fosfoglukonat terjadi lewat

pembentukan 6-fosfoglukonolakton yang dikatalisis oleh enzim glukosa-6-fosfat

dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung NADP. Hidrolisis 6-

fosfoglukonolakton dilaksanakan oleh enzim glukonolakton hidrolase.

Tahap oksidasi yang kedua dikatalisis oleh enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase,

yang juga memerlukan NADP+ sebagai akseptor hidrogen. Dekarboksilase

kemudian terjadi dengan pembentukan senyawa ketopentosa , yaitu ribulosa 5-

fosfat. Reaksi mungkin berlangsung dalam dua tahap melalui intermediate 3-keto-

6-fosfoglukonat.

Reaktan Produk Enzim Keterangan

9

Glukosa 6-

phosphate +

NADP+

6-

phosphoglukono-

δ-lakton + NADPH

Glukosa 6-phosphate

dehydrogenase

Dehidrogenase,

dimana terjadi

pembuangan H+

dan kemudian

direaksikan

dengan NADP+

membentuk

NADPH

6-phosphoglukono

- δ-lactone + H2O

6-

phosphoglukonat+

H+

6-

phosphoglukolactonase

Hidrolisis

6-

phosphoglukonat +

NADP+

Ribulosa 5-

phosphate +

NADPH + CO2

6-phosphoglukonat

dehidrogenase

Dekarboksilase

oksidatif. NADP+

sebagai akseptor

electron,

membentuk

molekul NADPH

yang lain serta

CO2 dan ribulosa

5-phosphate

Ribulosa 5 -

phosphate

Ribulosa 5-

phosphate

Phosphopentosa

isomerase

isomerasi

10

Secara singkat, reaksi pada proses ini adalah :

Glukosa 6-phosphat + 2 NADP+ +H2O → ribulosa 5-phosphate + 2NADPH + 2H + + CO2

Fase Nonoksidatif Menghasilkan Prekursor

Ribulosa 5-fosfat kini berfungsi sebagai substrat bagi dua ennzim yang

berbeda. Ribulosa 5-fosfat 3-epimerase mengubah konfigurasi disekitar karbon 3

dari ribulosa 5 fosfat, dengan membentuk epimer xilulosa 5-pospat, yaitu senyawa

ketopentosa lainnya. Ribosa 5-fosfat ketoisomerase mengubah ribulosa 5-fosfat

menjadi senyawa aldopentosa yang bersesuaian, yaitu ribosa 5-fosfat yang

merupakan precursor bagi residu ribosa yang diperlukan dalam sintesis nukleotida

dan asam nukleat.

Transketolase memindahkan unit dua-karbon yang terdiri atas karbon 1

dan 2 dari sebuah ketosa kepada atom karbon aldehid pada gula aldosa. Karena

itu, enzim ini mempengaruhi konversi gula pentosa menjadi aldosa dengan

berkurangnya dua karbon, dan sekaligus mengonversi gula aldosa menjadi ketosa

dengan bertambahnya dua atom karbon. Reaksi tersebut memerlukan vitamin B,

yaitu tiamin.

Jadi, enzim transketolase mengatalisis proses pemindahan unit dua karbon

dari xilulosa 5 fosfat kepada ribulosa 5 fosfat , yang menghasilkan ketosa

sedoheptulosa 7-fosfat tujuh karbon dan aldosa gliseraldehid 3-fosfat . kedua

produk ini kemudian memasuki reaksi lainnya yang dikenal sebagai reaksi

transaldolasi. Enzim transaldolasi memungkinkan pemindahan moietas

11

dihidroksiaseton tiga - karbon (karbon 1-3), dari ketosa sedoheptulosa 7-fosfat

kepada aldosa gliseraldehid 3-fosfat untuk membentuk ketosa fruktosa 6-fosfat

dan aldosa eritrosa 4-fosfat empat karbon. Kemudian berlangsung reaksi

selanjutnya yang sekali lagi melibatkan enzim transketolase , dengan xilulosa 5-

fosfat berfungsi sebagai donor glikoaldehid. Pada keadaan ini, eritrosa 4-fosfat

yang terbentuk di atas bertindak sebagai akseptor , dan hasil reaksinya adalah

fruktosa 6-fosfat serta gliseraldehid 3-fosfat.

Reaktan Produk Enzim

Ribulosa 5-phosphate Ribosa 5-phosphate Isomerase

phosphopentosa

Ribosa 5-phosphate Xilulosa 5-phosphate Epimerase

phosphopentosa

Xilulosa 5-phosphate +

ribosa 5-phosphate

Gliseraldehid 3-

phosphate +

sedoheptulosa 7-

phosphate

Transketolase

Sedoheptulosa 7-

phosphate + gliseraldehid

3-phosphate

Eritrosa 4- phosphate +

fruktosa 6-phosphate

transaldolase

Xilulosa 5-phosphate +

eritrosit 4-phosphate

Gliseraldehid 3-

phosphate + fruktosa 6-

phosphate

transketolase

12

Hubungan antara eritrosit dengan pentosa phosphate pathway

Jalur metabolisme karbohidrat yang paling dominan di sel darah merah

adalah glikolisis, pentosa pospat patway, dan metabolisme 2,3 glipospogliserat.

Glikolisis menyediakan ATP untuk memompa ion di membran dan NADH untuk

oksidasi kembali methemoglobin.

Pentosa Phosphate Patway mensuplai sel darah merah dengan NADPH

untuk mempertahankan fase reduksi dari glutathione. Sebagaimana dijelaskan

diatas ketidakmampuan mempertahankan reduksi glutathione di sel darah merah

akan meningkatkan akumulasi perioksida, terutama H2O2, yang mana melemahnya

hemoglobin pada methemoglobin yang juga lemah pada dinding sel. Glutathione

perioksida berpindah kembali melalui aksi perioksida glutathione. Pentosa

Phosphate Patway dalam eritrosit merupakan jalur yang esensial bagi sel tersebut

untuk memproduksi NADPH.

13

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan yang dapat di ambil dari pembahasan tentang HMP Shunt (Pentosa

Phosphate Pathway) di atas adalah :

Enzim-enzim utama HMP shunt adalah:

Glukosa 6-fosfat dehidrogenase dan 6 fosfoglukonat

dehidrogenase.

Lintasan pentosa fosfat merupakan jalur alternatif untuk

metabolisme glukosa.

Enzim pada lintasan pentosa fosfat ditemukan di dalam sitosol.

Rangkaian reaksi pada lintasan ini dapat dibedakan menjadi dua

fase , yaitu : oksidatif nonreversible dan nonoksidatif reversible.

Lintasan ini mempunyai dua fungsi utama , yaitu : produksi

NADPH untuk sintesis reduktif seperti biosintesis asam lemak

serta steroid dan produksi residu ribosa untuk biosintesis

nukleotida serta asam nukleat.

Lintasan Pentosa Fosfat tidak menghasilkan ATP.

Fase oksidatif menghasilkan NADPH dan fase nonoksidatif

menghasilkan prekursor.

14