METABOLISME KARBOHIDRAT

Kelompok III:

Ija Mustika Sari HastinaHartatiHasnah D.Hasmawati

Pengertian Karbohidrat

Secara sederhana karbohidrat didefinisikan

sebagai polimer gula. Karbohidrat adalah

senyawa karbon yang mengandung sejumlah besar

gugus hidroksil. Karbohidrat paling sederhana bisa

berupa aldehid (disebut polihidroksialdehid atau

aldosa) atau berupa keton (disebut

polihidroksiketon atau ketosa).

FUNGSI

Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai

cadangan energi jangka pendek (gula merupakan

sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat

adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati

untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan

manusia).

Fungsi lainnya adalah sebagai komponen

struktural sel.

METABOLISME KARBOHIDRAT

Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam

bentuk glukosalah massa karbohidrat makanan diserap

ke dalam aliran darah, atau ke dalam bentuk glukosalah

karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari

glukosalah semua bentuk karbohidrat lain dalam tubuh

dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar

metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan

pemamah biak) dan bahan bakar universal bagi janin.

Glukosa darah , memacu jalur metabolisme karbohidrat berikut :

1. Glikolisis 2. Glikogenesis 3. HMP Shunt 4. Oksidasi Piruvat 5. Siklus Asam Sitrat 6. Sisa ditimbun sbg lemak

Puasa / kelaparan kadar glukosa darah memacu jalur metabolisme karbohidrat berikut :

1. Glikogenolisis 2. Glukoneogenesis

GLIKOLISIS Disebut juga EMBDEN MEYER HOFF PATHWAY Terjadi di dalam sitosol Glikolisis : oksidasi glukosa energi ( ATP )

Aerob Anaerob ( asam piruvat ) ( asam laktat ) Pada keadaan aerob : Hasil akhirnya asam piruvat Masuk ke

dalam mitokondria Asetil KoA Siklus Krebs ATP + CO2+

H2O

Jalur Glikolisis

Reaksi pd Glikolisis pada umumnya berjalan 2 arah, kecuali 3 reaksi berikut berjajan searah :

1. Glukosa Glukosa 6-p Dikatalisis oleh enzim : Heksokinase dan

Glukokinase * Enzim Heksokinase : - terdapat di sel otot ( selain hati dan pankreas ) - dihambat secara allosterik oleh produk

akhirnya - mempunyai afinitas tinggi terhadap glukosa * Enzim Glukokinase : - terdapat di sel hati dan pankreas - aktif pada saat konsentrasi glukosa darah * di jar. selain hati & pankreas, glukosa masuk

glikoli- sis dikontrol oleh h. insulin

Reaksi ini bersifat irreversible, ATP sbg donor gugus fosfat

2. Fruktosa 6-pospat Fruktosa 1,6-di-p

* Dikatalisis oleh enzim : Fosfofruktokinase * bersifat irreversible * Merupakan enzim pengendali kecepatan

alur glikolisis ( rate limiting enzyme )

3. Fosfoenol piruvat Enol piruvat * Dikatalisis oleh enzim : Piruvat kinase

Energi yang dihasilkan : Oksidasi 1 mol Glukosa 2 mol piruvat

menghasilkan 8 mol ATP * Reaksi 5 : 2 x 3 ATP = 6 ATP * Reaksi 6 & 9 : 2 + 2 ATP = 4 ATP * Reaksi 1 & 3 : =-2ATP = 8 ATP

Pada Glikolisis Anaerob :

* Rantai respirasi tidak berjalan * Hasil akhirnya asam laktat Laktat dehidrogenase

Piruvat + NADH + H+ Laktat + NAD+

Energi yg dihasilkan : Reaksi 6 & 9 : 4 ATP Reaksi 1 & 3 : -2 ATP = 2 ATP

Anaerob Rantai Respirasi tak berjalan

NADH + H+ yg dihasilkan dari reaksi 5 tak dapat dibentuk kembali menjadi NAD+ lewat rantai respirasi

Padahal NAD+ harus selalu tersedia untuk kelangsung an Glikolisis

Untuk mengatasinya : NADH + H+ akan dibentuk men jadi NAD+ lewat pertolongan enzim Laktat

Dehidroge- nase ( LDH ) yg akan mengubah Piruvat

Laktat

GLIKOLISIS DI ERITROSIT :

* Eritrosit dewasa tidak mempunyai inti sel dan orga- nel sel ( mitokondria ) Rantai Respirasi dan Siklus Asam Sitrat tidak dapat terjadi

* oksidasi glukosa di eritrosit selalu menghasilkan asam laktat * Glikolisis di dalam eritrosit mamalia ada jalan sam- ping yg bertujuan untuk membentuk : 2,3-bifosfo Gli serat yg berfungsi untuk membantu melepas ikatan HbO2 ( Oksihemoglobin ) menjadi Hb + O2

Jalur Bifosfogliserat dalam eritrosit

OKSIDASI ASAM PIRUVAT Terjadi di dalam mitokondria Oksidasi 1 mol Piruvat 1 mol Asetil KoA

menghasilkan 3 mol ATP Reaksinya memerlukan TPP ( Tiamin Piro Phosphat ) Dikatalisis oleh enzim : Kompleks Piruvat Dehidroge- nase yg memerlukan koenzim : CoA ( Koenzim A )

yg berasal dr Asam Pantotenat ( vitamin B5 ) Defisiensi tiamin penumpukan piruvat Alkoholik def. thiamin asidosis laktat &

piruvatCH3COCOOH + HSCoA + NAD+ CH3CO-SCoA + NADH H+

(piruvat) ( Asetil KoA )

Oksidasi dekarboksilasi asam piruvat

GLIKOGENESIS Sintesis glikogen dari glukosa Terjadi di dalam hati dan otot Reaksi 1 : Mg++

Glukosa + ATP Glukosa 6-p + ADP

Glukokinase / Heksokinase Reaksi 2 : Glukosa 6-p Glukosa 1-p Fosfoglukomutase Reaksi 3 : Glukosa 1-p + UTP UDPG +

Pirofosfat UDPG Pirofosforilase

SINTESIS GLIKOGEN

Jalur glikogenesis dan glikogenolisis

GLIKOGENESIS

Glikogenolisis

GLIKOGENOLISIS Proses pemecahan glikogen Dalam otot : * tujuannya untuk mendapat energi bagi otot * hasil akhirnya : piruvat / laktat sebab

gluko- sa 6-p yg dihasilkan dr glikogenolisis masuk ke jalur glikolisis di otot Dalam hati : * tujuannya : untuk mempertahankan kadar glukosa darah di antara dua waktu makan * Glukosa 6-p akan diubah menjadi glukosa Glukosa 6-p + H2O Glukosa + Pi Glukosa 6-fosfatase

Enzim Glukosa 6-fosfatase terdapat di : hati, ginjal dan epitel usus ( tetapi tidak terdapat

di otot )

Enzim Glikogen fosforilase memutus ikatan α-1,4 glikosidik dr glikogen

Debranching enzyme memutus ikatan

α-1,6 glikosidik

GLUKONEOGENESIS Pembentukan glukosa dari bahan bukan

karbohidrat Pada mmalia terutama terjadi di : hati dan ginjal Substrat : 1. Asam laktat dri otot, eritrosit 2. Gliserol dri hidrolisis Triasilgliserol

dlm jar lemak ( adiposa ) 3. Asam amino glukogenik 4. Asam propionat pd ruminansia

Glukoneogenesis penting sekali untuk penyediaan glukosa bila karbohidrat tidak cukup dlm diet

Jaringan perlu pasokan glukosa kontinu sebagai sumber energi terutama sistem saraf dan eritrosit

Enzim bantuan : 1. Piruvat karboksilase 2. Fosfoenolpiruvat karboksikinase 3. Fruktosa 1,6 bifosfatase 4. Glukosa 6-fosfatase

Jalur Glukoneogenesis

Glukoneogenesis dari asam amino

Perubahan asam propionat masuk ke jalur glukoneogenesis

HMP SHUNT(HEKSOSA MONO PHOSPHAT SHUNT) Disebut juga : Pentose Phosphate Pathway Merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosa Tidak bertujuan menghasilkan energi ( ATP ) Aktif dalam : 1. Hati 2. Jar. Lemak 3. Klj. Korteks adrenal 4. Klj. Tiroid 5. Eritrosit 6. Klj. Mammae ( laktasi )

Tidak aktif di dalam sel otot Fungsi : 1. Membentuk NADPH untuk sintesis

asam lemak, steroid 2. Membentuk pentosa ribosa

untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat 3. Dalam eritrosit : Membentuk NADPH untuk mereduksi :

Glutathion reduktaseGlutathion Teroksidasi Glutathio

tereduksi( G-S-S-G ) ( 2-G-SH )

2G-SH + H2O2 G-S-S-G + 2H2O

Glutathion peroksidase

Glutathion tereduksi membebaskan eritrosit dari H2O2

penimbunan H2O2 memperpendek umur eritro-

sit Mutasi enzim glutathion peroksidase

Hemolisis eritrosit jika diberi oksidan seperti primaquin,

Aspirin, sulfonamid

Ribosa 5-p yg terbentuk akan bereaksi dengan ATP 5-Phospho Ribosil 1-Piro Phosphat (PRPP)

Jalur HMP Shunt

GLUKOSA DARAH Glukosa dapat dipakai oleh semua jaringan

tubuh, disimpan : * hati dan otot Glikogen * jaringan lemak Triasilgliserol ( TG ) Sumber glukosa darah : 1. Karbohidrat Makanan 2. Glikogenolisis hepar 3. Glukoneogenesis Hormon yg mengatur glukosa darah : * Insulin * Hormon dri kelenjar Hipofisa anterior :

Growth Hormone * Hormon kelenjer Medula adrenal : epinefrin,

glukagon

PENGARUH HORMON :

* Keadaan kadar glukosa darah

merangsang sekresi hormon glukagon * Keadaan kadar glukosa darah

merangsang sekresi hormon insulin * Keadaan darurat merangsang

sekresi hormon adrenalin

PERUBAHAN ANTAR BAHAN MAKANAN

Makan banyak karbohidrat Karbohidrat dapat dibentuk menjadi lemak (Glukosa Asetil KoA Asam lemak

TG)

Makan protein Kelebihan protein dpt dibentuk menjadi lemak Asam amino Anggota Siklus Kreb’s /

Piruvat

Asetil KoA Asam lemak TG

Makan banyak lipid Lipid tidak dapat diubah menjadi protein

ataupun karbohidrat LIPID (TG) cadangan energi ( oksidasi β asam lemak)

Asetil KoA TCA Cycle E

SIKLUS ASAM SITRAT

Disebut juga siklus asam trikarboksilat (tricarboxylic acid cycle = TCA cycle) atau siklus krebs

Letak : di dalam mitokondria

Lokasi selular : * di dalam sel-sel jaringan hewan mamalia semua kom ponen siklus asam sitrat terdapat di dalam matriks

mi tokondria * ke luar masuknya metabolit daur ini melalui mem- bran mitokondria merupakan proses yg aktif dan ter- kendali

Jalur reaksi Siklus Kreb’s

FUNGSI TCA CYCLE

Fungsi utama : 1. Oksidasi asetil KoA menjadi CO2, H2O dan

energi (1 mol asetil KoA menghasilkan 12 mol ATP

oleh karena daur ini banyak melepas H+

dan elektron yg akan masuk rantai respirasi)

2. Anggota TCA cycle bersifat amfibolik, artinya :

dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi energi, atau disintesis menjadi senyawa lain

ANGGOTA TCA CYCLE BERSIFAT AMFIBOLIK Dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi energi * katabolisme asam amino angota tca cycle energi * oksidasi beta asam lemak asetil KoA anggota siklus krebs energi * oksidasi glukosa piruvat asetil

KoA anggota siklus krebs energi Dapat disintesis menjadi senyawa lain, misalnya

men- jadi : * glukosa (melalui glukoneogenesis) * asam amino tertentu * asam lemak (lipogenesis)

TAHAPAN REAKSI SIKLUS ASAM SITRAT Tahap 1. sitrat sintase

Asetil KoA + oksaloasetat + H2O sitrat + KoA-SH

Merupakan reaksi kondensasi aldol yg disertai hidroli- sis dan berjalan searah

Tahap 2 Sitrat diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase

yg mengandung Fe++ caranya : mula2 terjadi dehi-

drasi menjadi cis-akonitat ( yg tetap terikat enzim ) kemudian terjadi rehidrasi menjadi isositrat

Reaksi ini dapat dihambat oleh fluoroasetat

Tahap 3 Isositrat dioksidasi menjadi oksalosuksinat (terikat en- zim) oleh isositrat dehidrogenase yg memerlukan

NAD+

Reaksi ini diikuti dekarboksilasi oleh enzim yg sama menjadi α-ketoglutarat. Enzim ini memerlukan Mn++ /

Mg++

Ada 3 jenis isozim isositrat dehidrogenase : * satu jenis isozim menggunakan NAD+ isozim ini

hanya ditemukan di dalam mitokondria NADH + H+ yg terbentuk akan diteruskan dalam rantai respi-

rasi * Dua jenis isozim yg lain menggunakan NADP+ dan

ditemukan dalam mitokondria dan sitosol

Tahap 4 Dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat (caranya

seper- ti pada dekarboksilasi oksidatif piruvat) menjadi

suksi nil KoA oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase

kom pleks Enzim ini memerlukan kofaktor seperti : TPP, Lipoat, NAD+, FAD dan KoA-SH

Reaksi ini secara fisiologis berjalan searah

Reaksi ini dapat dihambat oleh arsenit menga

kibatkan akumulasi / penumpukan α-ketoglutarat

Tahap 5 Suksinat thikonase Suksinil KoA Suksinat Reaksi ini memerlukan ADP atau GDP yg dengan Pi

akan membentuk ATP atau GTP. Juga memerlukan Mg+

+

Reaksi ini merupakan satu2nya dalam TCA cycle yg membentuk senyawa fosfat berenergi tinggi pada ting-

kat substrat Pada jaringan dimana glukoneogenesis terjadi ( hati & ginjal) terdapat 2 jenis isozim suksinat thiokonase, sa- tu jenis spesifik GDP, satu jenis untuk ADP. Pada jaringan nonglukoneogenik hanya ada isozim yg

menggunakan ADP

Tahap 6 Suksinat dehidrogenase

Suksinat + FAD Fumarat + FADH2

Reaksi ini tdak lewat NAD, dihambat oleh malonat Tahap 7 Fumarase

Fumarat + H2O L-Malat Tahap 8 Malat dehidrogenase

L-Malat + NAD+ Oksaloasetat + NADH + H+

Reaksi ini membentuk kembali oksaloasetat

Reaksi total : Asetil KoA + 3NAD+ + FAD + ADP (atau GDP) + Pi + H2O 2CO2 + KoA-SH + 3 NADH + 3 H+ + FADH2

+ ATP ( atau GTP)

LIHAT GAMBAR SIKLUS ASAM SITRAT REAKSI DEHIDROGENASE * yg menggunakan NAD+ 3 ATP * yg menggunakan FAD (tak lewat NAD+) 2 ATP Suksinat thikonase : 1 ATP atau 1 GTP Reaksi yg menghasilkan CO2 ( dekarboksilasi oksida- tif) : reaksi yg dikatalisis oleh isositrat dehidrogenase

dan α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks Vitamin B yg berperan pada TCA cycle sbg bentuk ko- enzimnya : Thiamin TPP Niacin NAD Riboflavin FAD Asam pantotenat KoA

JUMLAH ENERGI YANG TERBENTUK

Oksidasi 1 mol asetil KoA lewat TCA cycle menghasil-

kan : * 3 mol (NADH + H+) yg akan masuk rantai

respirasi menghasilkan 3 x 3 mol ATP = 9 mol AP * 1 mol FADH2 yg akan masuk rantai respirasi meng-

hasilkan 2 mol ATP * Enzim suksinat thiokinase menghasilkan 1 mol ATP ( atau GTP ) * Jadi dari 1 mol asetil KoA dihasilkan 12 mol

senyawa fosfat berenergi tinggi

INHIBITOR SIKLUS ASAM SITRAT Fluoroasetat : * Dgn KoA-SH membentuk fluoroasetil-KoA * Fluoroasetil-KoA berkondensasi dgn oksaloasetat

membentuk fluorositrat ( dikatalisis oleh sitrat sintase)

* Fluorositrat menghambat akonitase terjadi

akumulasi sitrat * Fluoroasetat didapatkan misalnya pada pestisida

Malonat : menghambat suksinat dehidrogenase Arsenit : menghambat α-ketoglutarat

dehidrogenase kompleks

PERANAN TCA CYCLE PD SINTESIS ASAM LEMAK DR GLUKOSA :

Piruvat dehidrogenase adalah enzim mitokondrial Asetil KoA adalah bahan baku sintesis asam lemak

rantai panjang pada nonruminansia Asetil KoA (yg terbentuk dr piruvat oleh enzim piruvat dehidrogenase) tak dapat menembus membran mito- kondria jadi dibentuk dulu menjadi sitrat baru ke- mudian menembus membran menuju sitosol se- lanjutnya oleh enzim ATP-sitrat liase dibentuk lagi

menjadi asetil-KoA untuk sintesis asam lemak dalam sitosol

Peranan Siklus Kreb’s pada Glukoneogenesis dari asam amino

REGULASI TCA CYCLE

REGULASI TCA CYCLE :

* Tergantung pasokan dan kebutuhan akan TCA cycle.

* Tersedianya NAD dan FAD * Hambatan oleh NADH * High energy signal turn off * Low-energy signal turn on

Reaksi searah : reaksi oleh sitrat sintase dan α-ketoglutarat dehidrogenase prakstis berlangsung searah

RINGKASAN METABOLISME KARBOHIDRAT

1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan

mengalami glikolisis (dipecah) menjadi 2

piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini

dihasilkan energi berupa ATP.

2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi

menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini

dihasilkan energi berupa ATP.

3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu

siklus asam sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi

berupa ATP.

4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi

kebutuhan energi kita maka glukosa tidak

dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi

polimer glukosa (disebut glikogen). Glikogen ini

disimpan di hati dan otot sebagai cadangan

energi jangka pendek. Jika kapasitas

penyimpanan glikogen sudah penuh, maka

karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan

lipid sebagai cadangan energi jangka panjang.

5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet

sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah

menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa

mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi

piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.

6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan

cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber

energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein

harus digunakan. Jalur ini dinamakan

glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru)

karena dianggap lipid dan protein harus diubah

menjadi glukosa baru yang selanjutnya

mengalami katabolisme untukmemperoleh

energi.

 

Terima Kasih

Syukron ^_^

Thanks for your attention :D

Jazaakumullahu khiron…wa barokallahu fiikum