biosintesis karbohidrat lemak

52
Biosintesis Karbohidrat & Lemak

Upload: novia-hertiyani

Post on 26-Nov-2015

150 views

Category:

Documents


6 download

DESCRIPTION

biokimia

TRANSCRIPT

Slide 1

Biosintesis Karbohidrat & LemakBiosintesis KarbohidratSaat ini: mencapai titik balik metabolisme sel

Beberapa prinsip biosintesis:Lintas berbeda dengan proses degradasinyaEnzim pengatur berbeda dengan lintas kataboliknyaMemerlukan energi (penguraian ATP menghasilkan energi); reaksi tidak dapat balik

Biosintesis D-glukosa penting & harus karena:Otak (Otak manusia: 120 g/hari)Sistem syarafMedula ginjalTestesEritrositEmbriosPrekursor biosintesis D-glukosaPiruvatSebagian besar asam aminoLaktatGliserolSenyawa antara siklus asam sitrat

Pembentukan D-glukosa dengan prekursor non-KHO : glukoneogenesis

Biosintesis glikogen paling penting:Hati (segera diubah menjadi glukosa darah)Otot (sumber energi ATP kontraksi otot)

Glukoneogenesis

Piruvat menjadi FosfoenolpiruvatReaksi jalan pintas pertama Katalis piruvat karboksilase mitokondria (pembentukan oksaloasetat dari piruvat)Piruvat karboksilase: enzim pengaturHampir tidak aktif tanpa modulator positif: asetil-koAOksaloasetat direduksi menghasilkan malat oleh malat dehidrogenase mitokondria dengan memanfatkan NADHNADH + H+ + oksaloasetat NAD+ + malatMalat meninggalkan mitokondria untuk memasuki sitosolMalat + NAD+ oksaloasetat + NADH + H+ Oksaloasetat yang terbentuk dikatalisis oleh fosfoenolpiruvat karboksilase menghasilkan fosfoenolpiruvat,Tergantung oleh Mg2+ dan guanosin trifosfat (GTP)Oksaloasetat + GTP fosfoenolpiruvat + CO2 + GDP

9Fruktosa 1,6-Difosfat menjadi Fruktosa 6-FosfatGlikolitikEnzim:Fruktosa 6-fosfatFosfofruktokinaseATP + fruktosa 6-fosfat ADP + fruktosa 1,6-difosfatGlukoneogenisisEnzim: fruktosa difosfatase (modulator + ATP, modulator kuat ATP)Fruktosa 1,6-difosfat + H2O Fruktosa 6-fosfat + Pi

Pemecahan GlikogenGlukosa 6-fFosfat menjadi Glukosa BebasDefosforilasi glukosa 6-fosfatEnzim: glukos-6 fosfatase (retikulum endoplasmik hati; tidak ada di otot /otak , sehingga tidak dapat menghasilkan glukosa darah)

Persamaan keseluruhan reaksi:Piruvat + ATP + GTP fosfoenolpiruvat +ADP + GDP +Pi Go= 0,2 kkal/mol (energi bebas baku total yang menimbulkan sintesis fosfoenolpiruvat)G sebenarnya keadaan intraseluler : amat negatif : - 6 kkalsGlukoneogenisis Mahal2 piruvat + 4ATP + 2GTP + 2NADH + 2H+ + 4H2O glukosa + 2NAD+ + 4ADP + 2GDP + 6 PiMokelul glukosa dibentuk dari piruvat, perlu:6 gugus fosfat berenergi tinggi 4 dari ATP2 dari GTP Reaksi glukonegenisis bukan kebalikan pengubahan glukosa menjadi piruvat

Glukoneogenisis vs GlikolisisGlukoneogenisisTitik kontrol pertama: piruvat karboksilase (modulator posifif: asetil-KoA)Biosintesis glukosa dari piruvat terjadi: asetil-KoA dalam jumlah berlebih di mitokondria Asetil-KoA modulator negatif kompleks piruvat dehidrogenase, sehingga oksidasi piruvat menjadi asetil-KoA terhambatTitik kontrol kedua: fruktosa difosfatase Dihambat oleh AMPGlikolitik: AMP & ADP mengaktifkan fosfofruktokinase, tetapi dihambat oleh sitrat & ATP Siklus asam sitrat: dipadati bahan bakar (asetil-KoA/sitrat/ATP), maka piruvat menjadi glukosa dilakukan yang kemudian akan disiman daam bentuk glikogen

Glukoneogenesis: diatur oleh piruvat kinase secara tidak langsung (tidak digunakan dalam glukoneogenesis)Piruvat kinaseL (hati)M (otot)Piruvat kinase L:Terletak di jaringan yang banyak melakukan glukoneogenesisDihambat oleh kelebihan ATP Dihambat oleh asam amino: alanin (prekursor glukoneogenesis)Dihambat: maka glikolisis melambat Pirvat kinase M: tidak diatur dengan cara iniSenyawa Siklus Asam Sitrat sebagai Prekursor GlukosaSenyawa antara siklus asam sitrat:SitratIsositrat-ketoglutaratSuksinatFumaratMalatSenyawa di atas teroksidasi dalam siklus asam sitrat menghasilkan oksaloasetat: fosfoenolpiruvat Hanya 3 C diubah menjadi glukosa

Sebagian Besar Asam Amino adalah GlukogenikAsam amino: dibah menjadi piruvat/ senyawa tertentu dalam siklus asam sitratContoh asam amino sebagai prekursor fosfoenolpiruvat:Alanin (deaminasi menghasilkan piruvat)Glutamat (deaminasi menghasilkan -ketoglutarat)Aspartat (deaminasi menghasilkan oksaloasetat)Penderita diabetes: kecepatan pengubahan asam amino glukogenik menjadi glukosa lebih cepat daripada orang normalGlukoneogenisis selama Normalisasi setelah Gerakan MuskularSelama aktivitas muskular:Sistem sirkular tidak dapat membawa O2 & glukosa ke otot kerangka dengan kecepatan cukup untuk memenuhi kebutuhan otot tinggi terhadap ATPGlikogen otot: sebagai bahan bakar melalui proses glikolisis menghasilkan laktat & ATPO2 rendah, laktat akan keluar dari otot ke darah lalu ke hati menghasilkan glukosa darah lalu kembali ke otot2 molekul laktat memerlukan 6 gugus fosfat berenergi tinggi ATP untk menghasilkan glukosa, walau hanya 2 molekul ATP saat pemecahan 1 molekul glukosa

Proses normalisasi sempurna: 30 menitBiosintesis GlikogenSintesis glikogen: pada semua jaringan terutama otot hati & kerangkaTahapanTahap 1/awal : reaksi heksokinase (fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6 fosfat)Tahap 2: glukosa 6-fosfat menjadi glukosa 1-fosfat oleh fosfoglukomutaseTahap 3/kunci: pebentukan uridin difosfat oleh kerja glukosa 1-fosfat uridiltransferaseTahap 4/akhir:Glikoge sintase memindahkan residu glukosil dari UPD-glukosa ke ujung non-reduksi molekul glikogen bercabang

Pautan (1 4) dibentuk diantara atom C 1 molekul glukosa yang datang & atom C 4 residu glukosa ujung pada glikogenIkatan (1 6): glikosil-(4 6)-transferase: pemindahan fragmen oligosakarida terminal (6-7 glukosil) dari ujung nonreduksi cabang glikogen kebagian dalam, sehingga membentuk cabang baru

25

Pengaturan Glikogen Sintase & FosforilaseFosforilase a: bentuk aktif glikogen fosforilaseFosforilase b: defosforilase dari fosforilase aCenderung tidak aktifDirangsang oleh AMPDiaktifkan menjadi fosforilase a oleh fosforilase kinase plus ATPGlikogen sintase: terfosforilasi & terdefosforilasi (diatur berlawanan dari glikogen fosforilase & tidak berada pada kondisi aktif secara bersamaan)Glikogen sintase a: terdefosforilasiGlikogen sintase b: terfosforilasi oleh ATP pada kedua gugus hidroksil serinnya oleh protein kinase Diaktifkan kembali oleh fosfoprotein fosfataseKeseimbangan laju sintesis & penguraian glikogen dikontrol 2 hormonadrenalinGlukagonKedua hormon mengontrol bentuk aktif & inaktif enzim glikogen sintase Sekresi adrenalin: urai glikogen hati & otot (meningkatkan rasio fosforilase a terhadap b, tetapi glikogen sintase a terhadap b)

Glukonegenisis dari Asam Lemak

Biosintesis LemakBiosintesis LemakBiosintesis triasilgliserol: paling aktif pada hewan karena kemampuan menyimpan triasilgliserol besarGlikogen: beberapa ratus gram glikogen dalam hati & ototHampir tidaj memenui kebutuhkan energi 12 jam Cadangan triasilgliserol pada seorang pria dengan berat bdan 70 Kg adalah 12 Kg: cukup untuk memenuhi kebutuhan basala selama 8 mingguKelebihan diet KHO, shingga kapasitas penyimpanan glikogen tidak mencukupiKHO diubah menjadi triasilgliserol (bawah kulit & rongga perut)Lipida polar membran (fosfolipid & sfingolipid) : tidak disimpan, tetapi tetap disintesis berkesinambungan 90 % energi cadangan triasilgliserol: berada dalam bentuk asam lemaknyaBiosintesis Asam LemakAsam lemak utama pada lipida: jumlah atom C genapLintas berbeda dengan degradasi oksidatif lipidaBiosintesis asam lemak memerlukan:Senyawa antara berkarbon 3CO2Enzim : asam lemak sintetaseSenyawa yang berperan dalam pembentukan asam palmitat:Asetil-KoA : pemulaiMalonil-KoA

Pertumbuhan rantai dimulai dari inisiasi residu asetil& memperpanjangnya dengan penambahan unit 2-karbon dari malonil-KoA sampai ujung karboksil palmitat Gugus karboksil tidak teresterifikasi: hilang sebagai CO2Senyawa anataranya: tioester (bukan KoA)Tioester: protein berat molekul rendah yang disebut protein pembawa asil (ACP) dan mempunyai gugus SH-esensial

Biosintesis asam lemak : sitosol sel eukariotikDegradasi oksidatif asam lemak : mitokondria Malonil-KoA dibentuk dari Asetil-KoAMalonil-KoA : prekursor langsung siosintesis asam lemakMalonil-KoA pertama kali dibentuk oleh asetil-KoA di sitosol Asetil-KoA berasal dari intramitokondria

Asetil-KoA dari: oksidasi piruvatOksidasi asam lemakDegradasi kerangka karbon asam amino Asetil-KoA: tidak dapat menembus membran mitokondria : sistem ulangalik gugus asetil dapat memindahkan gugus asetil melintasi membran mitokondria Sistem ulang-alikAsetil-KoA berinteraksi dengan oksaloasetat membentuk sitrat oleh sutrat sintaseSitrat keluar matrik menuju sitosol melalui sistem transpor trikarboksilat spesifikSitrat berinteraksi dengan KoA sitosol & ATP : asetil-KoASitrat + ATP+KoA Asetil-KoA+ ADP+ Pi+oksaloasetatAsetil-KoA mengalamikarboksilasi menghasilkan malonil-KoA (tidak dapat balik)CO2 yang masuk menjadi gugus karboksilat malonil-KoAATP + Asetil-KoA + CO2 + H2O Malonil-KoA + ADP +Pi+ H+Sistem Asam Lemak SintaseEnzim yang terlibat : 7Berlangsung di sitosol Pusat sistem : ACP yang mengikat secara kovalen senyawa antara asil Gugus prostetik ACP: 4-fosfopantetein Fungsi ACP: analog peranan koenzim A pada oksidasi asam lemak: esterifikasi senyawa antara asil

Gugus prostetik & residu serin melekat: tangan pengayun untuk membawa gugus asil terikat secara kovalen dari suatu tempat aktif enzim menuju tempat aktif lainnya Asam lemak sintase mempunayi 2 macam gugus sulfihidril esensial & dimuati oleh gugus asil 1 gugus prostetik 4-fosfopantetein ACPResidu sistein spesifik dari 3-ketosil-ACPBerpartisipasi biosintesis asam lemak

Pemuatan gugus sulfhidrilACP transferase: gugus asetil dari asetil-S-KoA le sistein SHACP maloniltransferase: gugus malonil dari malonil-S-KoAPenambahan Setiap Unit 2-karbonTahap kondensasi:Gugus asetil & malonil berikakatan secara kovalen dengan gugs SH pada sintase: reaksi kondensasi : membentuk gugus asetoasetil (asetil pindah)& membebaskan CO2Tahap Reduksi3-ketoASETOASETIL-S-ACP mengalami reduksi pada gugus karbonildengan menggunakan nadph : membentuk d-3-hidroksibutiril-S-ACP

Tahap dehidrasiD3-hidroksibutiril-S-ACP didehidrasi menghasilkan trans-2-butenoi-S-ACPTahap PenjenuhanIkatan ganda direduksi / dijenuhkan untuk membentuk butiril-S-ACPGugus butiril dipindahkan ke gugus sitein

Perpanjangan:Gugs malonil dipindahkan gugs fosfooantein-SH pada ACP, gugus butitil meninggalkan lalu menggantikan CO2 pada gugus malonil: gugs asil C6Gugs 3-ketonya direduksi : menghasilkan gugus asil 6-C jenuh : heksanoil dipindahkan ke gugus SH sistein Setelah 7 siklus : palmitoil S-ACP lalu dilepaskan dari ACP