METABOLISME METABOLISME BAHAN MAKANANBAHAN MAKANAN

AL AZHARAL AZHARBAGIAN BIOKIMIABAGIAN BIOKIMIA

FAK. KEDOKTERAN UNSYIAHFAK. KEDOKTERAN UNSYIAH

KARBOHIDRAT Banyak terdapat pada tumbuhan & binatang Peran struktural & metabolik Tumbuhan : sintesis CO2 + H2O amilum/ selulosa Binatang : tergantung tumbuhan

KLASIFIKASI :1. Monosakarida : tidak dapat dihidrolisis ke bentuk yang lebih sederhana triosa (C3), tetrosa (C4), pentosa (C5), heksosa (C6), heptosa (C7)

TriosaTriosa Gliserosa, Gliseraldehid, Dihidroksi asetonGliserosa, Gliseraldehid, Dihidroksi aseton

TetrosaTetrosa Threosa, Eritrosa, xylulosaThreosa, Eritrosa, xylulosa

PentosaPentosa Lyxosa, Xilosa, Arabinosa, Ribosa, RibulosaLyxosa, Xilosa, Arabinosa, Ribosa, Ribulosa

HexosaHexosa Galaktosa, Glukosa, Mannosa, fruktosaGalaktosa, Glukosa, Mannosa, fruktosa

HeptosaHeptosa SedoheptulosaSedoheptulosa

PENTOSA

HEXOSA

TERDAPATTERDAPAT

RibosaRibosa Asam nukleatAsam nukleat

RibulosaRibulosa Senyawa antara jalur pentosa fosfatSenyawa antara jalur pentosa fosfat

ArabinosaArabinosa Gom Arab, Plum, Cherry gumGom Arab, Plum, Cherry gum

XylosaXylosa Proteoglikan, glikosaminoglikanProteoglikan, glikosaminoglikan

LyxosaLyxosa Otot jantungOtot jantung

SumberSumber

GlukosaGlukosa Juice buah, hidrolisis amilum, cane sugar, Juice buah, hidrolisis amilum, cane sugar, maltosa, laktosamaltosa, laktosa

FruktosaFruktosa Juice buah, madu, hidrolisis inulin, Juice buah, madu, hidrolisis inulin,

GalaktosaGalaktosa Hidrolisis laktosaHidrolisis laktosa

MannosaMannosa Hidrolisis mannan & gumHidrolisis mannan & gum

2. Disakarida : hidrolisis 2 monosakatida sukrosa glukosa + fruktosa (C 1-2) maltosa 2 glukosa (C 1-4) trehalosa 2 glukosa (C1-1) Laktosa glukosa + galaktosa (C1-4)

3. Oligosakarida : dihidrolisis 3 – 6 monosakarida misalnya maltotriosa

4. Polisakarida : hidrolisis > 6 monosakarida rantai lurus/cabang misal : amilum, glikogen, dekstrin, inulin

GULA MENUNJUKKAN BERBAGAI ISOMER

STEREOISOMER : senyawa dengan struktur formula sama tapi beda konfigurasi ruangnya

Isomer D,L Cincin piranosa, furanosa Anomer , epimer (glukosa, galaktosa, manosa) Isomer aldosa, ketosa

C =O H -C- OH HO- C – H (aldehid) |

H - C-OH C = O C = O (keton) | HO-C-H H –C- OH H – C - OH | H –C - OH HO - C- H H - C - OH (D) (L) | H H H

O O

Furanosa Piranosa

POLISAKARIDA

AMILUM/TEPUNG :

- rantai -glikosidik (glukosa)n glukosan/ glukan - Amilosa (15 – 20%) helix, tidak bercabang- Amilopektin (80 – 85%) bercabang - Terdiri dari 24 – 30 residu glukosa, - Simpanan karbohidrat pada tumbuhan, - Tes Iod biru- ikatan C1-4 lurus- ikatan C1-6 titik percabangan

GLIKOGEN : GLIKOGEN : - Simpanan polisakarida binatang Simpanan polisakarida binatang - Glukosan (rantai Glukosan (rantai ))- Rantai cabang banyakRantai cabang banyak- Iod tes : merahIod tes : merah

INULIN : INULIN :

- pati pada akar/umbi tumbuhan tertentu, - pati pada akar/umbi tumbuhan tertentu, - FruktosanFruktosan- Larut air hangatLarut air hangat- Dpt menentukan kecepatan filtrasi Dpt menentukan kecepatan filtrasi

glomeruli.glomeruli.- Tes Iod negatifTes Iod negatif

DEKSTRIN : dari hidrolisis pati

SELULOSA : (serat tumbuhan)- Konstituen utama framework tumbuhan- tidak larut air- terdiri dari unit - Tidak dapat dicerna mamalia (enzim untuk memecah ikatan tidak ada)- Usus ruminantia, herbivora ada mikroorganisme dapat memecah ikatan selulosa dapat sebagai sumber karbohidrat

KHITIN : - polisakarida invertebrata - (unit N-asetil-D-glukosamin 1-4)

GLIKOSAMINOGLIKAN : - karbohidrat kompleks - (+asam uronat, amina)- penyusun jaringan misalnya tulang, elastin, kolagen- Contoh : asam hialuronat, chondroitin sulfat

GLIKOPROTEIN- Terdapat di cairan tubuh dan jaringan - terdapat di membran sel- Protein + karbohidrat

LIPID

Sifat : Pada umumnya tidak larut air Larut dalam pelarut nonpolar Insulator panas Insulator listrik (nonpolar)

Kepentingan :- Sumber tenaga- Pembawa vitamin larut lemak- Sumber asam lemak esensiil- Lipid + protein : penyusun seluler

membran, mitokondria, sitoplasma, transport lipid dalam darah.

KLASIFIKASI (Bloor)

A.Lemak sederhana : Ikatan ester asam lemak + alkohol 1. Lemak (fat) = asam lemak + gliserol 2. Lilin (wax) = asam lemak + alkohol berat molekul tinggi

B. Lipid kompleks : asam lemak + alkohol (mengikat senyawa lain )

1. Fosfolipid (+asam fosfatidat) 2. Glikolipid (+karbohidrat) 3. Kompleks lain ( sulfolipid, aminolipid)

C. Prekursor lipid : asam lemak, gliserol, alkohol (gliserol & sterol)

D. Derivat lipid steroid, aldehid, lemak, benda keton, hidrokarbon, vitamin larut lemak, hormon

ASAM LEMAK :

Sekelompok senyawa yang mengandung hidrokarbon rantai panjang yang mempunyai gugus fungsional karboksilat

Asam karboksilat yang diperoleh dari hidrolisis ester gliserol/alkohol (lemak)

Fungsi Building block dari fosfolipid and glikolipid Modify certain proteins dengan ikatan

kovalen untuk menyimpannya ke dalam membran sel

Bahan bakar metabolik Turunannya → hormon and intraseluler

ASAM LEMAK :

alamiah: atom C genap (sintesis dari unit 2 C)

rantai lurus, jenuh/tdk jenuh

NOMENKLATUR

Asam lemak jenuh = Jml C + Anoat Asam lemak tidak jenuh = jml C + Enoat

6 5 4 3 2 1

CH3- CH2 – CH2 – CH2 – CH2-COOH Asam heksanoat = asam kaproat

CH3- CH = CH - CH2 - CH2-COOH

Asam heksa mono enoat (asam heksenoat)

PEMBERIAN NOMOR :

No 1 = -C OOH = sebelah –COOH 4 = letak ikatan rangkap

ASAM LEMAK JENUH

- Asam asetat (CH3COOH)= anggota pertama- Selanjutnya ada penambahan –CH2- antara –CH3 dan –COOH

RUMUS JML C/ NAMA UMUM

CH3-COOH 2 Asam asetatCH3-CH2-COOH 3 Asam propionatCH3-CH2-CH2-COOH 4 Asam butirat 5 Asam valerat 6 Asam kaproat (hexanoat)

8 Asam kaprilat (oktanoat) 10 Asam kaprat (dekanoat) 12 Asam laurat 14 Asam miristat 16 Asam palmitat 18 Asam stearat(oktadekanoat) 20 Asam arakhidat (eikosanoat) 22 Asam behenat

ASAM LEMAK TIDAK JENUH

A.Monounsaturated (monoenoat)B. Poliunsaturated (polienoat)C. Eikosanoat (>20C) Contoh : prostanoid Prostaglandin

Prostasiklin Tromboxan D. Asam lemak lain = struktur macam-

macam - Gugus hidroksil = asam ricinoleat - Gugus siklis = asam khaulmograt

Asam oleat :CH2-(CH2) 7-CH=CH-(CH2) 7-COOH

18:1;9 / 918:1 / 9,C18:1 / n-9,18:1

16:1;9 Asam palmitoleat (asam hexadeka-monoenoat)18:1,9 Asam oleat / asam elaidat (asam oktadeka-monoenoat)24:1,15 Asam nervonat18:2;9,12 Asam linoleat ( esensiil)18:3;6,9,12 Asam linolenat 20:4;5,8,11,14 Asam arakhidonat20:5;5,8,11,14,17 Asam timnodonat22:6;4,7,10,13,16,19 Asam servonat

ALKOHOL DALAM LIPID- Gliserol- Kolesterol- Setilalkohol- alkohol poliisoprenoid

SIFAT-SIFAT FISIS ASAM LEMAK Tergantung panjang atom C & ketidak jenuhan

asam lemak penyusunnya Titik lebur asam lemak C genap panjang C Titik lebur asam lemak C genap panjang C Titik lebur jumlah ikatan rangkap

- TAG (3 asam lemaknya 12 C ) = padat pada suhu tubuh-TAG (3 asam lemak C18:2) = cair pada suhu dibawah 0oC

- Asil gliserol alam biasanya mengandung asam lemak campuran sesuai dengan fungsinya. - Lipid membran harus terdapat sebagai cairan >>> tidak jenuh dibanding lipid simpanan- Lipid pada seseorang di suhu yang lebih dingin (kutub) asam lemak tidak jenuh >>

TRIASILGLISEROL / TRIGLISERIDA / LEMAK NETRAL

Ester alkohol (gliserol) + asam lemak Alamiah asam lemaknya campuran

CH2-OH CH2-COOR CH2-COOR CH2-COOR | | | |CH-OH + 3 R-COOH CH-OH CH2-COOR CH2COOR| | | | CH2OH CH2-OH CH2COOH CH2-COOR

MAG DAG TAG/TG

STEROID :

KOLESTEROL : - Hampir terdapat pada semua sel tubuh misal jaringan syaraf, konstituen utama membran & lipoprotein plasma- Terdapat pada lemak binatang,- Tidak terdapat pada tumbuhan- Prekursor senyawa steroid lain

ERGOSTEROL : terdapat pada tumbuhan dan ragi Prekursor vitamin D

KOPROSEROL/KOPROSTANOL Terdapat dalam feses : reduksi ikatan rangkap pada kolesterol antara C5 dan C6 oleh bakteri usus

STEROL & STEROID LAIN Asam empedu, hormon adrenokortex, hormon sex, vit D,glikosida jantung, sitosterol, alkaloid

PEROKSIDA LIPID

Lipid terekspos O2 proses ransiditas makanan & proses kerusakan jaringan in vivo penyebab kanker, inflamasi, aterosklerosis, proses ketuaan.

Reaksi berantai memberikan radikal bebas peroksida kerusakan jaringan

Perlu antioksidan (alamiah dalam tubuh = vitamin E, vitamin C, asam urat, -karoten)

ASAM AMINO DAN PROTEIN

Asam amino esensiil : tidak dapat disintesis oleh tubuh manusia Sifat : Asam amino di alam ± 300 macam yang menyusun protein (manusia, hewan, tumbuhan) = 20 macam H Rumus asam amino R – C – COOH NH2 Dua gugus dapat mengalami ionisasi : - COOH (asam) dan -NH2 basa

Pengelompokan : berdasarkan R

Alifatis = Gly (G), Ala(A), Val (V), Leu (L), Ile (I)

Hidroksi (-OH) = Ser (S), Thr (T), Tyr (Y)

Sulfur (S) = Cys (C), Met (M)

Asam & amida = Asp (D), Asn (N), Glu (E), Gln (Q)

Basa = Arg (R), Lys (K), His (H)

Cincin aromatis = His (H), Phe (F), Tyr (Y), Trp (W)

Asam imino = Pro (P)

PROTEIN :

Polimerisasi asam amino protein

Fungsi : katalitik (enzim), kontraksi, pengatur gena, pencegahan, hormon, struktural, transport

Asam amino protein ikatan-ikatan

kuat : peptida, disulfida lemah : hidrogen, ionik (garam), van der waals (hidrofobik)

REAKSI WARNA :Asam amino : NinhidrinProtein : Biuret

DENATURASI : perubahan sifat protein sehingga tidak alamiah lagi

Fisis : dikocok, sinar, dingin, panas

Kimiawi : + asam, basa, organik

Denaturasi : ikatan lemah hilang ikatan kuat masih

Klasifikasi :

1. Kelarutan : albumin, globulin, fibrinogen

2. Bentuk : globuler, fibrosa 3. Sifatnya dengan elektroforesis

4. Sedimentasi : VLDL, IDL, LDL, HDL. 5. Imunologis : Ig A, D, E, G, M.

6. Struktur tiga dimensi : primer, sekunder, tertier, kuarterner7. Fungsi biologis : struktural, enzim

Untuk mengetahui kecukupan protein : mengukur keseimbangan nitrogen

- Keseimbangan nitrogen : perbedaan antara N yang masuk : keluar

Positif : Masuk > keluar anak sedang tumbuh, ibu hamil

Negatif : Masuk < keluar pasien setelah operasi, kanker lanjut, kwashirkor, marasmus, makan protein <<<

METABOLISME KARBOHIDRAT, LEMAK, PROTEIN

3 Kategori metabolisme :

1. ANABOLISME : sintesis senyawa, perlu tenaga, yang dihasilkan dr lajur katabolisme

2. KATABOLISME : oksidasi, menghasilkan tenaga =ATP, equivalen pereduksi (NADH, NADHP, FADH, FMNH2)

3. AMFIBOLISME : penghubung antara jalur katabolisme dan

anabolisme

pencernaan absorpsiMakanan mol sederhana

Protein, KH, lipid asam nukleat

anabolik 2HJalur amfibolik P katabolik

CO2 + H2O

Karbohidrat Lemak Protein

Pencernaan & absorpsi

Monosakarida asam lemak asam amino gliserol

katabolisme

asetil-KoA

Siklus Krebs/siklus asam sitrat

CO2 + H2O

Glikogen

Jalur pentosa fosfatGlukosa Glukosa-6-P Pentosa / ribosa Fruktosa 1,6 P

Triosa-P asil gliserol / lemak

fosfoenolpiruvat

Piruvat Laktat

AA Asam lemak Asetil-KoAProtein kolesterol

Siklus KrebsAA

Fosforilasi oksidatif/ rantai respirasi CO2 + H2O

METABOLISME KARBOHIDRAT

1.GLIKOLISIS : glukosa dimetabolisme piruvat (erob) atau laktat (anerob) (8ATP) (2 ATP) Asetil-KoA siklus Krebs fosforilasi oksidatif rantai respirasi CO2 + H2O (30 ATP)

2. GLIKOGENESIS : glukosa glikogen Hepar : mempertahankan kadar gula darah, Otot : kepentingan otot sendiri

3. GLIKOGENOLISIS : glikogen glukosa4. JALUR PENTOSA FOSFAT : hasil ribosa untuk sintesis nukleotida, asam nukleat dan equivalent pereduksi (NADPH) (biosintesis asam lemak dll.)

5. GLUKONEOGENESIS : senyawa non-karbohidrat (piruvat, asam laktat, gliserol, asam amino glukogenik) glukosa

6. TRIOSA FOSFAT bagian gliserol dari TAG (lemak)

7. PIRUVAT & SENYAWA ANTARA SIKLUS KREBS untuk sintesis asam amino

8. Asetil-KoA untuk sintesis asam lemak & kolesterol steroid

METABOLISME LEMAK

triasilgliserol steroid

esterifikasi lipolisis

diet asam lemak

steroidogenesis lipogenesis -oksidasi

karbohidrat asetil-KoA kolesterolasam amino ketogenesis

Siklus Krebs keton

LIPOGENESIS :

Asetil-KoA asam lemak (palmitat)

Asetil-KoA + HCO3 malonil-KoA Asetil-KoA + 7 malonil-KoA + NADPH + 14 H+ CH3(CH2)14COOH + 7 CO2 + 6 HO2 + 8 KoA + NADP+

Awal : 2 C C genap 3C C gasal Asil-gliserol

esterifikasi Palmitat Palmitil-KoA

perpanjangan rantai Asil-KoA

LIPOLISIS : TAG Asam lemak

OKSIDASI ASAM LEMAK

As. lemak + ATP + KoA asil-KoA + karnitin

Asil-KoA karnitin

mitokondria -oksidasi -oksidasi16 C 14 C + asetil-KoA siklus Krebs

C gasal ?

, OKSIDASI oksidasi =oksidasi 1 C dari ujung COOHdi otak, tdk perlu dan dk menghslkan tenaga oksidasi : CH CH-OH COOH dikarboksilat

KETOGENESIS :

Asam asetat berkondensasi asam asetoasetat

3-OH butirat & aseton

METABOLISME PROTEIN

PROTEIN JARINGAN

Protein Asam amino N-nonproteindiet benda ketonkarbohidrat glutamatglukosa Asetil-KoA NH3

Siklus Krebs Urea

METABOLISME TINGKAT ORGAN/SUB SEL

Jaringan/organ : sirkulasi darah menyatukan metabolisme

Senyawa larut air absorpsi vena prota hepar yg selanjutnya akan diatur melalui darah

Fungsi lain hepar : sintesis protein, sintesis urea

Senyawa larut lemak setelah absorpsi sistemik sebagai lipoprotein hepar

TINGKAT SUBSELULER :

MITOKONDRIA : pusat metabolisme karbohidrat, lemak, protein, reaksi siklus Krebs, rantai respirasi, oksidasi asam lemak, ketogenesis SITOSOL : glikolisis, glikogenesis, glikogenolisis, jalur pentosa fosfat, sintesis asam lemak

RETIKULUM ENDOPLASMIK : sintesis triasilgliserol

RIBOSOM : sintesis protein

Transport melalui membran

- Transport pasif : difusi

- Transport aktif : aktif perlu tenaga

melawan gradien konsentrasi

dengan pompa