1. Jelaskan cara kerja insulin untuk mengaktifkan GLUT 4 di dalam mekanisme

transport glukosa kedalam sel?

Pankreas adalah suatu kelenjar endokrin yang menghasilkan hormon peptida insulin,

glukagon, somatostatin, dan suatu kelenjar eksokrin yang menghasilkan enzim

pencernaan. Hormon peptida disekresikan dari sel – sel yang berlokasi dalam pulau –

pulau langerhans (β atau sel-B yang menghasilkan insulin, α2 atau sel-A yang

menghasilkan glukagon, dan α1 atau sel-D yang menghasilkan somatostatin).

Hormon – hormon ini memegang peranan penting dalam pengaturan aktivitas metabolik

tubuh, dengan demikian membantu memelihara homeostasis glukosa darah.

Hiperinsulinemia dapat menyebabkan hipoglikemia berat. Sebaliknya kekurangan insulin

relatif ataupun absolut (seperti pada diabetes melitus) dapat menyebabkan hiperglikemia

berat.

Mekanisme Kerja Insulin

Target utama insulin dalam mengatur kadar glukosa darah adalah di hepar, otot dan

adiposa. Peran utama insulin dalam sel adalah peran efek anabolik (uptake, utilisasi dan

penyimpanan nutrien di sel) sedangkan proses katabolisme (pemecahan glikogen, lemak,

dan protein) dihambat. Terdapat dua kerja insulin yang utama, pertama adalah pengaturan

transpor glukosa yang masuk ke dalam sel dan kedua mengatur metabolisme glukosa

dalam sel

a). Pengaturan transport glukosa

Insulin memperantarai masuknya ke sel, pertama insulin masuk ke sel dengan cara

berikatan reseptor insulin yang ada di membran sel, kemudian Insulin akan merangsang

atau mengaktifkan transporter glukosa (GLUT4) yang ada dalam sel, lalu transporter

glukosa (GLUT) tersebutlah yang memperantarai masuknya glukosa ke dalam sel. Jadi

kerja insulin dalam membantu masuknya glukosa dalam sel dengan cara tidak

langsung. GLUT yang telah mengangkut glukosa masuk kedalam sel akan kembali ke

pool intrasel saat insulin tidak bekerja lagi. Gangguan proses regulasi ini dapat menjadi

sebab DM tipe 2.

b). Pengaturan metabolisme glukosa

Setelah ada di dalam sel maka dimulailah konversi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat

terjadi dengan bantuan enzim heksokinase. Dan insulin yang mengaktifkan enzim

heksokinase, sama spt GLUT jenisnya ada empat. Dimana heksokinase IV dan II

diregulasi oleh insulin.

2. Mengapa pada saat terjadi glukoneogenesis akan menimbulkan inhibisi pada

glikolisis? Jelaskan!

Pengaturan metabolisme karbohidrat dalam semua organisme, metabolisme karbohidrat

mengikuti mekanisme pengaturan yang melibatkan hormon, metabolit, dan koenzim.

Salah satu tugas penting hati adalah untuk menyimpan kelebihan glukosa dalam bentuk

glikogen dan untuk melepaskan glukosa dari glikogen ketika diperlukan. Glikolisis dan

glukoneogenesis tidak akan pernah terjadi secara bersamaan begitu juga sintesis glikogen

dan degradasi glikogen. Terdapat dua enzim berbeda dengan fungsi katabolic atau

anabolic saja. Hormon-hormon yang mempengaruhi metabolisme karbohidrat meliputi

insulin dan glukagon, sebuah glukokortikoid, kortisol, dan katekolamin, epinephrine.

Insulin mengaktifkan glikogen sintase, dan menghambat sintesis enzim yang berperan

pada glukoneogenesis pada waktu bersamaan. Glucagon, kebalikan insulin, mendorong

enzim pada glukoneogenesis, menekan piruvat kinase, enzim kunci glikolisis. Glukagon

menghambat sintesis glikogen seperti halnya epinephrine. Glukokortikoid mendorong

enzim kunci pada glukoneogenesis dan enzim yang berperan pada degradasi asam amino

pada glukoneogenesis.

Metabolit yang berperan dalam regulasi metabolism karbohidrat adalah ATP, sitrat dan

Asetyl-CoA. ATP dan sitrat menghambat glikolisis (allosteric). ATP juga menghambat

piruvat kinase seperti halnya asetyl-CoA. Semua metabolit ini dihasilkan dari degradasi

glukosa.

Fruktosa 2,6-bifosfat merupakan bagian penting dalam metabolisme karbohidrat.

metabolisme ini dibentuk dalam jumlah kecil dari fruktosa 6-fosfat dan memiliki fungsi

murni peraturan. Ini merangsang glikolisis oleh aktivasi alosterik dari fosfofruktokinase

dan menghambat glukoneogenesis oleh penghambatan fruktosa 1,6-bisphosphatase.

Sintesis dan degradasi Fru-2, 6 -bP dikatalisis oleh satu dan protein yang sama. Jika enzim

hadir dalam bentuk tidak terfosforilasi, ia bertindak sebagai kinase dan mengarah ke

pembentukan Fru-2,6-bP. Setelah fosforilasi oleh cAMP-protein kinase A (PK-A), ia

bertindak sebagai fosfatase dan mendegradasi Fru-2, 6 -bP menjadi fruktosa 6-fosfat.

Kesetimbangan antara keduanya diatur oleh hormon. Epinefrin dan glukagon

meningkatkan cAMP. Sebagai hasil dari meningkat PK-A aktivitas, hal ini mengurangi

konsentrasi Fru-2,6-bP dan menghambat glikolisis,sementara pada waktu yang sama

mengaktifkan glukoneogenesis. Sebaliknya, melalui , insulin mengaktifkan sintesis Fru-

2,6-bP dan dengan demikian terjadi glikolisis. Selain itu, insulin juga menghambat aksi

glukagon dengan mengurangi cAMP.

3. Jelaskan peranan NADPH yang dihasilkan oleh pentosa phosphat pathway dalam

kaitanya dengan peredaman radikal bebas?

Enzim G6PD terdapat dalam sitoplasma, tersebar di seluruh sel dengan kadar yang

berbeda. Enzim ini bekerja pada tahap pertama jalur pentosa heksosemonofosfat (Pentosa

Phosphate Shunt) yaitu jalur oksidasi glukosa yang menghasilkan NADPH dan pentosa

(ribose 5 fosfat untuk sintesis asam lemak, kolesterol, hormon steroid, purin, pirimidin dan

forfirin). Pada jalur pentosa fosfat, G6PD mengkatalisis reaksi glukosa 6 fosfat (G6P) dan

NADP+ menjadi 6 fosfo glukonat (6GP) dan menghasilkan NADPH. NADPH merupakan

koenzim yang berfungsi sebagai donor hidrogen pada reaksi enzimatik pada berbagai alur

biosintetik. NADPH juga berfungsi sebagai koenzim pada reaksi pembentukan GSH

(glutation tereduksi) dari GSSG (glutation teroksidasi) oleh enzin glutation reduktase

(GSSGR). GSH sangat penting untuk melindungi sel terhadap kerusakan oksidatif karena

GSH dapat meredam hidrogen peroksida (H2O2) menjadi H2O dengan bantuan enzim

glutation peroksidase (GSHPX). Jalur alternatif untuk meredam H2O2 adalah melalui

enzim katalase, dalam keadaan normal jalur ini tidak efektif karena aktivitas katalase

terhadap H2O2 jauh lebih rendah dari pada afinitas GSHPX. Pada keadaan dimana terjadi

produksi H2O2 berlebihan maka katalase akan berperan lebih dari 50% meredam H2O2

yang terbentuk, namun untuk aktivitas katalase memerlukan NADPH. Jadi NADPH sangat

diperlukan baik untuk meredam H2O2. melalui jalur GSHPX ataupun melalui jalur

katalase.3,4,5,7,8.

Kadar enzim G6PD di dalam eritrosit relatif rendah bila dibandingkan dengan kadar enzim

G6PD pada sel tubuh yang lain. Enzim G6PD merupakan satu-satunya enzim dalam sel

eritrosit yang berfungsi memproduksi NADPH untuk mereduksi GSSG menjadi GSH

yang meredam H2O2, sehingga GSH berfungsi mencegah kerusakan eritrosit dari

kerusakan akibat oksidasi. Untuk mempertahankan kadar GSH selalu cukup, diperlukan

mekanisme pembentukan GSH dari GSSG dengan bantuan enzim glutation reduktase

(GSSGR) dan NADPH yang tergantung aktivitas G6PD. Semakin tua usia eritrosit,

aktifitas enzim G6PD juga semakin berkurang.

4. Jelaskan peranan glikogenolisis dan glikogenesis didalam mengatur homeostasis

glukosa darah?

Regulasi Kadar Glukosa Darah

Kadar glukosa darah dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut: Jumlah dan jenis

makanan, kecepatan digesti makanan, ekskresi, latihan (olah raga), kondisi psikologis, dan

reproduksi. Faktor-faktor tersebut mempengaruhi baik secara terpisah (sendiri-sendiri)

atau bersamaan terhadap proses fisiologis yang mengatur kadar glukosa darah. Jika

makanan terbatas, maka latihan mampu menurunkan kadar glukosa darah. Penurunan

kadar glukosa darah dikenali oleh sel α pankreas menghasilkan hormon glukagon yang

merangsang sel hati membesaskan glukosa dari glikogen sehingga kadar gula darah

kembali normal. Sebaliknya oleh sesuatu hal (makanan) kadar gula darah naik, maka sel β

pankreas menghasilkan insulin yang berperan meningkatkan pengambilan glukosa dari

darah ke dalam sel hati dan sel lainnya, sehingga kadar glukosa darah kembali ke normal.

Glikogenesis

Glukosa setelah masuk ke dalam sel akan bergabung dengan gugus posfat radikal menjadi

Glu-6-P (Posforilasi):

Posforilasi glukosa tersebut bersifat reversibel. Glu-6-P dapat langsung digunakan untuk

sumber energi atau disimpan dalam bentuk glikogen. Jika konsumsi karbohidrat

berlebihan sehingga intake glukosa melimpah sedangkan pembongkaran glukosa untuk

sumber tenaga berkurang, maka glukosa akan diubah menjadi glikogen (glikogenesis).

Glikogenesis diregulasi oleh insulin. Pembentukan glikogen dapat terjadi di semua sel

tubuh terutama di hati dan otot (5-8 % dari seluruh sel). Selain itu, glukosa dapat dipecah

menjadi asetil Ko-A kemudian diubah menjadi lemak yang kemudian disimpan di dalam

hati dan jaringan adiposa (lemak) terutama di peritoneum.

Glikogenolisis

Pada saat seseorang berpuasa atau sedang melakukan aktivitas (latihan olahraga, bekerja)

yang berlebihan akan menyebabkan turunnya kadar glukosa darah menjadi 60 mg/100ml

darah. Keadaan ini (kadar gula darah turun) akan memacu hati untuk membebaskan

glukosa dari pemecahan glikogen yang disebut proses glikogenolysis. Glikogenolysis

dirangsang oleh hormon glukagon dan adrenalin.