DISUSUN OLEH

Dr.H.MOHAMMAD HANAFI, MBBS.MS.FAKULTAS KEDOKTERAN UNAIR

PENGANTAR

Senyawa paling besar jumlahnya di permukaan bumiMakanan pokok orang Asia / Afrika / Papua : beras, ubi-ubian, sagu, pisang dan lain-lain.Amilum : amilopektin dan amiloseMacam-macam karbohidrat• Heteropolisakarida• Homopolisakarida• Oligosakarida• Disakarida• Monosakarida

Tissue-specific glucose transporters

Name Tissue KmProperties

GLUT1 RBCs, most othersMedium (5 mM) Basal glucose uptake

GLUT2 Liver, pancreatic β-cellsHigh (7-20 mM) Allows glucose equilibration

GLUT3 BrainLow(1 mM) Constant uptake

GLUT4 Muscle, FatMedium (5 mM) Insulin regulated uptake

GLUT5 Small Intestine --- Fructose transporter

SGLT-1 Duodenum, Kidney --- Active transporters-

SGLT-2 Kidney --- couple sodium and glucose

Facilitated transport—glucose moves down concentration gradient

Active transport—glucose moves up concentration gradient, sodium moves down

Tissues that require glucose transport from low to high concentration

Glucose Transport Proteins

Kinetic properties of glucose transporters

Uptake in liver and pancreas β-cells is proportional to plasma concentration

GLUT-2

GLUT-3

GLUT-1

Uptake in brain is independent of plasma concentration over physiological range

Km = concentration at which half maximum rate of transport occurs (1/2 Vmax)

Intracellular pool of GLUT4 in membranous vesicles translocate to the cell membrane when insulin binds to its receptor. The presence of more receptors increases the Vmax for glucose uptake (does not affect Km). When insulin signal is withdrawn, GLUT4 proteins return to their intracellular pool. GLUT4 is present in muscle and adipose tissue.

GLUT4 activity is regulated by insulin-dependent translocation

Pencernaan dan Penyerapan

• Amilase pankreas• Endopolisakarida : memecah ikatan α ( 1 4 ),

kecuali pada ujung dan pada ikatan antara glukosa yang memberi cabang ( C1 ) dan glukosa sebelumnya ( C4 ).

• Hasilnya : glukosa, maltosa, maltoriosa danoligasakarida (lilmit dekstrin)

• Enzim pada permukaan usus halus : maltase, laktase, sukrase dan limit dekstrase

• Diserap secara aktif : glukosa dan galaktosa

Cara kerja enzim amilase

Blood & guts: Putting it together for glucose transport…

Fig. 11-44

glucose

Metabolisme karbohidratGlikolisis ("glycolysis")Glikogenesis( "glycogenesis" ).Glikogenolisis( "glycogenolysis" ).Oksidasi asam piruvat.

TCA Cycle (final common pathway)

Jalur fosfoglukonatoksidatif ( "Hexose Mono-phosphate Shunt" atau"Pentose Phosphate Pathway" ).Glukoneogenesis( "gluconeogenesis" ). Uronic Acid pathwayMetabolisme fruktosa, galaktosa dan heksosamin

GLIKOLISIS

• Perubahan : glukosa asam piruvatglukosa asam laktat

• Fungsi : menghasilkan ATP• Tempat : sitoplasma• Aerobik glikolisis menghasilkan 8 ATP• Anaerobik glikolisis menghasilkan 2 ATP

G G 6P

HEKSOKINASE GLUKOKINASE

Terdapat di semua selkecuali hepar danpankreasDihambat oleh hasilreaksinya ( G 6P )Km untuk glukosakecilDapat mengkatalisisFruktosa (F) F 6P

• Terdapat di hepar danpankreas

• Tidak dihambat olehG 6P

• Km untuk glukosabesar

• Hanya G G 6P

G 6P F 6P

F 6P F 1,6 BP

PFK-1Enzim regulator

Reaksi satu arah

PHOSPHO FRUKTO KINASE 1( PFK 1 )

Diaktifasi oleh• ADP• AMP• Pi• F 2,6 BP

( fruktose 2,6 BisPhosphate )

Dihambat olehATPAsam sitrat2,3 BP Gliserat( dalam eritrosit)Asam lemak bebasAsetil-KoASenyawa keton

Senyawa keton :AsetoasetatBetahidroksi ButiratAseton

C−C−C−COOH|| O

OH|

C−C−C−COOH

C−C−CO||

Dalam heparMerupakan allosterik efektor positif

yang paling kuat bagi enzimfosfofruktokinase-1 (PFK-1), dan

Menghilangkan hambatan ATP thdPFK-1

Merupakan inhibitor bagi enzimfruktosa 1,6-bisfosfatase

PERAN F 2,6 BP

F 6P F2,6 BPPFK-2

Protein KinasecAMP Dependent

Protein Protein P(tidak semua protein)

Phosphofructokinase-2 (PFK-2) is also a phosphatase (bifunctional enzyme)

Bifunctional enzyme has two activities:• 6-phosphofructo-2-kinase activity, decreased by phosphorylation • Fructose-2,6-bisphosphatase activity, increased by phosphorylation

fructose-6-phosphate fructose-2,6-bisphosphate

phosphatase

kinase

ATP ADP

Pi

F 1,6 BP

Gld 3P + DHAP

22

Dalam glikolisis DHAP akan diubah menjadigliseraldehid 3P

2

2

Untuksatu glukose

Dua gliseral-dehid 3P

Apabila ada oksigen Rantai Respirasiberjalan, NADH akan diubah menjadi 3 ATP dan NAD+

Enzim gliseraldehid 3P dehidrogenasemutlak memerlukan NAD+ . Apabila tidak ada oksigen RR tidakberjalan NADH harus diubahdengan cara lain

2

2

”COUPLE REACTION”Dua reaksi : (1) Gliseraldehid 3P

1,3 BP Gliseratdan (2) 1,3 BP Gliserat 3 P Gliseratdisebut “coupling reaction”

(1) pelepasan energi, membentuk fosfatorganik

(2) fosforilasi ATP

2 2

3P Glisrt 2P Glisrt

2

Fluorid

(-)

Enolase

Pasta gigi ditambah FDalam pemeriksaan glukosa

Piruvat Kinase

ADP ATP

PEP EP

Reaksi enzimatikSatu arah

PEP P

Untuk mempersingkat reaksi: dari PEPmenjadi P, enol piruvat tidak usah disebut

P i r u v a t K i n a s ekerjanya

Ditingkatkan oleh :F 1,6 BP

Dalam hepar F 1,6 BP dapat menghilangkanhambatan oleh ATP dan Alanin

Dihambat oleh :• ATP• Asam lemak bebas

( FFA )• Asetil KoA• Senyawa keton• Alanin

(hanya dalam hepar)

Pengaruh Protein Kinase (Prt K) terhadap glikolisis.

• Protein Kinase cAMP dependent diaktifkanoleh cAMP.

• cAMP dibentuk dari ATP yang dikatalisisoleh enzim adenilil siklase (adenylilcyclase)

• Adenilil siklase dapat diaktivasi olehhormon glukagon

Glikolisis dibuat tidak aktif denganjalan menghambat di dua tempat

1.Menghambat PFK-1 dgn cara menurunkanjumlah F2,6 BP.

PFK-2-P mengkatalisisF2,6 BP F6P + Pi.

Protein KinasecAMP Dependent aktif

PFK-2 PFK-2-P( ATP ADP )

2.Menghambat reaksiPEP P

Piruvat Kinase PK-Pdikatalisis oleh Prt K

cAMP DependentPiruvat Kinase fosfat(PK-P) tidak aktif

Apabila ada oksigen, glikolisis berakhirmenjadi asam piruvat dan menghasilkandelapan ATP. Coba mahasiswa menghitung sendiri. Ingat NADH dapat diubah menjadi3 ATP dalam rantai respirasi

Apabila tidak ada oksigen, misalnya pada otottertentu pada seorang sprinter dan pada seoranglifter; maka NADH akan diubah menjadi NAD+

melalui reaksi : asam piruvat menjadi asam laktat

Asam Piruvat ( P )

Terjadi reduksi asam piruvat menjadi asam laktatmenghasilkan NAD+ dan menggunakan NADH NAD+ dapat dipakai oleh enzim gliseraldehid 3Pdehidrogenase, sehingga glikolisis dapat berjalanbiarpun tidak ada oksigen.

Glikolisis dalam Sel Darah Merah

Selalu berakhir dengan asam laktattidak ada mitokhondriatidak ada enzim rantai respirasiNADH NAD+ mengimbangi reaksiAsam Piruvat Asam Laktat

Terbentuk 2,3 BPGliseratsel darah merah melepas oksigen

Apabila eritrosit tidakperlu ATP, 1,3 BP Glrt

2,3 BP Glrt2,3 BP Glrt menggeserdissosiasi HbO2 Hb

+ O2

Example: Glu4T - Hidden Until Needed

Box 11-2

Glu4T

• The glucose transporter for import into muscle and fat cells is sequestered in vesicles when external glucose is low• Insulin stimulation of its receptor (signals what?) brings transporters to the membrane, and thus• stimulating glucose uptake 15x or more• If insulin is not released (Type I diabetes), what will happen with these cells, and to blood sugar?

Insulin receptor

GLUT4 vesicle mobilizationto plasma membrane

Intracellular signaling cascades

Plasma membrane

Glucose

Insulin

Insulin Action in Muscle and Fat CellsMobilization of GLUT4 to the Cell Surface

GLUT4 vesicle integration into

plasma membraneGlucose entry into cell

via GLUT4 vesicle

IntracellularGLUT4 vesicles

GLUT4=glucose transporter 4