Metabolisme Karbohidrat

Tri Rini Nuringtyas

GLUKOSA

Glycogen

Pati, sukrosa

Ribosa 5-phospat pyruvat

simpanan

Oksidasi via PPPOksidasi via glikolisis

mulut

Amilase

maltase

Maltosa

2 glukosa

Pembuluh darah

GLIKOLISIS

Pati

maltosa

Definisi

• Glikolisis adalah rangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi dua molekul piruvat

• Pada proses ini juga dihasilkan ATP

• Dikenal sebagai Embden-Meyerhof pathway

• 10 langkah utk menjadi piruvat

FATE of PYRUVATE

C6H12O6 + 2 ADP + 2 NAD++ + 2 Pi   2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H++ + 2 H2O

Sangat tergantung pada jenis organismenyaNet reaksi glikolisis ???

REAKSI ?

Tahap pengembalian / pay off

• Memerlukan 2 molekul ATP• Memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose

fosfat

Tahap persiapan

• 4 ATP• 2 molekul piruvat• 2 molekul NADH + H

Tahap 1.

•Fosforilasi glukosa

•Reaksi yang irreversibel

•Heksokinase : tranfer gugus fosfat pada molekul heksosa

•Memerlukan Mg

•Terdapat di semua jenis sel

•Sel hepatocyt mengandung glukokinase, sejenis heksosa tp lebih spesifik untuk g

tahap ke 2:

Dikatalisis fosfoglukoisomerase

Perubahan isomer dari aldosa ke ketosa

Reaksi berlangsung dengan cepat krn standar energi bebas yang kecil

Ensim memerlukan Mg, dan spesifik untuk substratnya

Tahap ke 3.

Dikatalisis oleh fosfofruktokinase (PFK), secara alosterik diatur oleh: AMP ADP Citrate (off)

F2,6 BP ATP (off)

Merupakan titik regulasi glikolisis yang utama.

Pd kondisi in vivo reaksi berlangsung irreversibel

Tahap ke 4

Menghasilkan 2 molekul tiga karbon : DHAP dan G3P

Dikatalisis oleh Fructose-1,6-Bisphosphate Aldolase. Tidak memerlukan kation divalen

Meskipun energi bebas nya sangat positif, akan tetapi di dalam sel dapat diatur agar tetap cenderung ke arah pembentukan produk dengan cara : konsentrasi produk dibuat sangat rendah

Tahap ke 5

Dikatalisis oleh Triose Phosphate Isomerase

Reaksi lebih cenderung ke arah kanan, dan dilakukan dengan tetap menjaga konsentrasi G3P rendah

Tahap ke 6

Memerlukan NAD+ sehingga ratio NAD+/NADH+H di dalam sel sangat penting untuk pengaturan laju dan arah reaks

Tahap ke 7

Merupakan reaksi fosforilasi tingkat substrat untuk ADP menjadi 3PG dan ATP

Karena dihasilkan 2 molekul ATP untuk setiap 1 glukosa, maka pada tahap ini, reaksi menjadi impas

Tahap ke 8

Reaksi pada kondisi standar cenderung lebih ke arah kiri untuk membentuk 3PG

Di dalam sel, konsentrasi 3PG dijaga pada konsentrasi yg selalu tinggi, sehingga reaksi cenderung ke arah kanan

Tahap ke 9

Merupakan reaksi dehidrasi sederhana dari 2PG menjadi PEP

Mempunyai efek naiknya energi hidrolisis ikatan fosfat

(dr -15.6 kJ/mol dalam 2PG menjadi -61.9 kJ/mol dalam PEP )

Energi bebas tersebut digunakan utk reaksi berikutnya fosforilasi tingkat substrat utk ADP menjadi ATP

Tahap ke 10

Reaksi ini penting, karena:

-Menghasilkan ATP dari reaksi fosforilasi tingkat subtrat ADP

-Reaksi ini secara energetik sangat bagus, sehingga berfungsi untuk menarik dua reaksi sebelumnya

-Ensim yg mengkatalisis reaksi ini secara allosterik dinon aktifkan oleh : ATP, alanine, and acetyl-CoA,

Dan secara allosterik diaktifkan oleh F1,6BP, and

Overview of the regulation of glycolysis.

Overview of the reactions of the pyruvate dehydrogenase complex.

-Reaksi yg dikatalisis: oksidatif dekarboksilasi

-Bersifat irreversibel. Menghilangkan gugus karboksi piruvat

-Memerlukan 3 ensim dan 5 koensim

-Dihasilkan NADH2 3 ATP

Asupan vitamin

B

Ensim piruvat dehidrogenase kompleks terdiri dari 3 ensim yi

1. Pyruvate dehidrogenas (E1)

2. Dihidrolipoil tranasetilasi (E2)

3. Dihidrolipoil dehidrogenase (E3)

Mechanisms of the pyruvate dehydrogenase complex.

Senyawa intermediet yang dihasilkan dlm reaksi ini tetap menempel pada ensimnya

Regulation of the pyruvate dehydrogenase complex by modification of E1.

Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.

Daur Kreb (TCA)

• Berfungsi mengoksidasi hasil glikolisis mjd CO2 dan juga menyimpan energi ke bentuk molekul berenergi tinggi spt ATP, NADH, FADH2

• Sentral dalam siklus oksidatif dlm respirasi dimana semua makromolekul dikatabolis (Karbohidrat, Lipid dan Protein)

• Untuk kelangsungannya membutuhkan : NAD, FAD, ADP, Pyr dan OAA

• Menghasilkan senyawa intermedier yg penting asetil Co A, KG & OAA

• Merupakan prekursor untuk biosintesis makromolekul – makromolekul

• Berfungsi dalam katabolisme dan juga anabolisme amfibolik

• Katabolisme memproduksi molekul berenergi tinggi

• Anabolisme memproduksi intermedier untuk prekursor biosintesis makromolekul

• Berbagai daur mengambil senyawa antara dlm siklus kreb berkurang hrs ada mekanisme utk mengganti senyawa antara tadi daur anaplerotik

Overview the reaction

Dalam setiap siklus:

– 1 gugus asetil ( molekul 2C) masuk dan keluar sebagai 2 molekul CO2

– Dalam setiap siklus : OAA digunakan untuk membentuk sitrat setelah mengalami reaksi yang panjang kembali diperoleh OAA

– Terdiri dari 8 reaksi : 4 mrpkn oksidasi dimana energi digunakan utk mereduksi NAD dan FAD

– Dihasilkan:

• 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2

– Tidak diperlukan O2 pada TCA, tetapi digunakan pada Fosforilasi oksidatif untuk memberi pasokan NAD, shg piruvat dapat di ubah menjadi Asetil Co A

Glikolisis vs TCA

Glikolisis

1. Reaksi berjalan linier

2. Lokasi di sitoplasma

TCA

1. Reaksi siklis

2. Letak di matriks mitokondria

Mechanism of the citrate synthase reaction.

-Sitroil co A : intermedier reaksi

-Hidrolisis senyawa intermedier tioester menyebabkan reaksi berikutnya bersifat sangat eksergonik

-Co A yang dihasilkan langsung di recycled untuk reaksi pembentukan Asetil CoA

-Dalam keadaan normal OAA rendah dimitokondria

Aconitase

Isocitrate DH

Ensim tersedia dalam mitokondria

Ada dua macam ensim: 1. memerlukan NAD dan 2. memerlukan NADP

NADP-dependent enzyme : terdapat di matriks mitokondria dan sitosol

Ketoglutarat DH compleks

Suksinil coA sintetaseSuksinal-Co A,

Suksinate DH

fumarase

Malate DH

CO2 yang hilang pada proses tersebut diatas bukan C yang sama dengan asetil Co A

Major regulatory factors controlling pyruvate dehydrogenase and the citric acid cycle.

Asam lemak

NADH, suksinil CoA, citrate , ATP

Reaksi Anaplerotik• Ketika produk intermedier TCA digunakan

sbg prekursor biosintesis lainnya• Konsentrasi intermedier turun

memperlambat kecepatan TCA• Ada 5 reaksi :

– Piruvat OAA dgn ensim pyr karboksilase– PEP OAA dgn ensim PEP karboksikinase– PEP OAA dgn ensim PEP karboksilase– Piruvat malat dg ensim malat– Reaksi transamnasi : Aspartat OAA dan

glutamat KG

Major biosynthetic roles of some citric acid cycle intermediates.

Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.

Sintesis glukosa sangat penting krn otak dan sistem saraf kita membutuhkan glukosa sebagai sumber energi utama

glukoneogenesis

-Universal ditemukan di hewan, tumbuhan , fungi dan mikroorganisme lainnya

-10 tahap reaksi, dan 7 diantaranya merupakan kebalikan glikolisis

Pengubahan pyruvat menjadi PEP memerlukan bypas reaksi

Pyruvat dari sitosol dibawa ke dalam mitokondria terlebih dahulu

Pyr korboksilase

OAA + GTP PEP + CO2 + GDP , PEP karboksikinase

Fruktosa 1,6 BP menjadi F 6P reaksi bypass ke dua

Reaksi di katalisis oleh F 1,6 bifosfatase

Glukosa 6P glukosa : merupakan reaksi bypass ke 3

Dikatalisis oleh ensim glukosa 6 fosfatase

Glukoneogenesis membutuhkan banyak energi dan bersifat irreversibel

Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.

The breakdown of glycogen (glycogenolysis) requires two enzymes,

glycogen phosphorylase and ( 1,4 -> 1,4)

glucantransferase (a "Debranching Enzyme").

Glycogen phosphorylase catalyzes the phosphorolytic cleavage of (1->4) bonds, generating glucose-1-phosphate in the process.

• Glycogen phosphorylase is present in two forms, glycogen phosphorylase a (the active form) and glycogen phosphorylase b (the relatively inactive form).

• Phosphorylase a is phosphorylated at a serine residue whereas phosphorylase b is not

• The two forms are interconverted by phosporylase b kinase (which puts phosphates on) or a phosphatase (which takes phosphates off).