Metabolisme karbohidrat

Glukoneogenesis
Uronic acid pathway
 Metabolisme fruktosa
 Metabolisme
galaktosa
 Metabolisme gula
amino (glucoseamine)
 Pengaturan
metabolisme
karbohidrat
 Pengaturan kadar
glukosa darah


Metabolisme karbohidrat - 2

Selama pencernaan 
polisakarida dan
disakarida  hidrolisis
 monosakarida :
glukosa (80%),
fruktosa dan
galaktosa.
● Ketiga monosakarida
diabsorpsi kedalam villi
usus halus dan dibawa
melalui VENA PORTAL
hepatik ke liver.

Hepatosit merubah
galaktosa dan
fruktosa menjadi
glukosa.
Metabolisme karbohidrat - 3
Metabolisme karbohidrat - 4
1

Setelah memasuki sel, glukosa akan mengalami
proses oksidasi untuk menghasilkan ENERGI.
 Oksidasi glukosa disebut sebagai “respirasi
seluler aerobik”.
Glukosa memasuki selsel yang membutuhkan
dengan cara facilitated
diffusion.

● Transport glukosa
ditingkatkan oleh
insulin.

● Glukosa (C6H12O6) + O2
 CO2 + H2O + ATP
Ketika glukosa di dalam
sel, ia menyatu dengan
molekul fosfat
(fosforilasi) menjadi
glukosa-6-fosfat untuk
mempertahankan ia di
dalam sel.

3 tahap oksidasi glukosa
(lihat oksidasi biologi):
● Glikolisis
(Embden-Meyerhoff
Pathway).
● Siklus Kreb’s.
● Rantai Transport Elektron.
● Glukosa-6-fosfat
berbeda dari glukosa,
sehingga ia tidak
mempengaruhi
gradien konsentrasi.
Metabolisme karbohidrat - 5

Glukoneogenesis
adalah pembentukan
glukosa “baru” atau
metabolit dari protein
atau lemak.
● Terjadi pada skala
besar bila seseorang
puasa, kelaparan,
makan dengan diet
rendah karbohidrat,
dsb.

Merupakan salah satu
jalur sumber glukosa
endogen.

Dibawah kondisi
kelaparan,
glukoneogenesis
memproduksi glukosa
dari prekursor nonkarbohidrat, yang
meliputi:
● Piruvat.
● Laktat.
● Semua asam amino
kecuali leucine dan
lysine.
● Gliserol.
Metabolisme karbohidrat - 7
Metabolisme karbohidrat - 6


Proses glukoneogenesis
terjadi di dalam jaringan
HEPAR dan GINJAL.
Glukoneogenesis,
menggunakan beberapa
reaksi dari glikolisis (tetapi
dalam arah sebaliknya).
● Jalur ini memerlukan input
ATP, tetapi memiliki peran
untuk mempertahankan
konsentrasi glukosa
dalam sirkulasi darah.
Metabolisme karbohidrat - 8
2


Produksi glukosa dari
piruvat menggunakan 7
enzim yang sama
digunakan pada glikolisis,
tetapi mengkatalisis dalam
arah sebaliknya.
Langkah pertama :
Pyruvate 3-carbon 
oxaloacetate 4-carbon.
● Dikatalisis oleh pyruvate
carboxylase
● Memerlukan energi (ATP)

● Langkah 1, 3, dan 10 dari
glikolisis tidak reversible.
● INGAT, langkah 1 dan 3
memerlukan ATP,
sedangkan langkah 10
menghasilkan ATP.
Oxaloacetate tidak dapat
keluar dari mitokondria
secara langsung, tetapi ia
harus dirubah dulu menjadi
malate oleh malate
dehydrogenase, enzim
yang sama digunakan
dalam siklus Kreb’s.
● Ketika di dalam
sitoplasma, malate
dirubah kembali menjadi
oxaloacetate, oleh enzim
PEP karboksikinase.
Metabolisme karbohidrat - 9
Metabolisme karbohidrat - 10

Langkah selanjutnya
adalah kebalikan dari
glikolisis (menggunakan
enzim yang sama)
sampai fructosa-1,6bisphosphate.
 Selanjutnya, fructosa1,6-bisphosphate
dirubah menjadi
fructosa-6-phophate
oleh enzim fructosa1,6-bisphosphatase
(enzim kunci) yang
terdapat banyak di
dalam hepar dan ginjal
serta otot.
 Langkah
kedua :
Oxaloacetate 
Phosphoenolpyruvate.
● Dikatalisis oleh
enzim
phosphoenolpyruvate (PEP)
carboxylase
● Tahap ini juga
memerlukan
energi (GTP).
Metabolisme karbohidrat - 11
Metabolisme karbohidrat - 12
3


Fructosa-6phosphate kemudian
dirubah menjadi
glucose-6-phosphate
oleh enzim
phosphoglucose
isomerase.
Kemudian, sisa 1
gugus phosphate
dilepas untuk
menghasilkan
glukosa, dengan di
katalisis oleh enzim
glucose-6phosphatase.

Mempertahankan kadar
glukosa darah pada saat
masukan glukosa darah
rendah.
● Misalnya pada saat puasa,
atau apabila tubuh dalam
keadaan stress.

Mencegah Ketosis (lihat
metabolisme lemak).
● Ketone bodies terbentuk
dari pemecahan lemak
dengan cepat.

Memenuhi kebutuhan
glukosa bagi: otak, sel
darah merah dan sel
limfoid serta makrofag
yang untuk fungsi
fisiologisnya mutlak
membutuhkan glukosa.
● Otak membutuhkan
glukosa untuk SUMBER
ENERGI dan ELIMINASI
NH3
● Sel darah merah
disamping sebagai
SUMBER ENERGI juga
untuk memperoleh DPG
yang penting untuk
dissosiasi HbO2.
Metabolisme karbohidrat - 13
 Sebagai
sumber energi sel otot skeletal
dalam keadaan anaerob.
● Glukoneogenesis memproduksi glukosa dari
laktat yang diproduksi di dalam otot selama
katabolisme anaerobik.
Metabolisme karbohidrat - 14
 Bila
otot mengalami produksi energi
fermentative, maka akan dihasilkan laktat.
● Laktat bersirkulasi
ke liver dan akhirnya
dirubah kembali
menjadi glukosa.
● Glukosa kemudian
bersirkulasi ke
jaringan lain yang
membutuhkan.
 Proses
Metabolisme karbohidrat - 15
ini disebut Cori Cycle.
Metabolisme karbohidrat - 16
4

Jalur alternatif untuk
oksidasi glukosa yang
tidak dimaksudkan untuk
menghasilkan ATP, tetapi
bermanfaat untuk
mensintesis UDPglukuronat, glukuronat
dan L-ascorbate.
● UDP-glukosa di oksidasi
menjadi UDP-glukuronat
oleh enzim yang
memerlukan NAD+, yaitu
UDP-glukosa
dehidrogenase.

UDP-glukuronat digunakan untuk mensintesis
glukuronat dan proteoglikan
serta glikosaminoglikan.
● Glukuronat
adalah molekul
yang sangat
polar yang
tergabung
dalam
proteoglikan serta
menyatu dengan
bilirubin dan hormon steroid.
● Dimulai dengan oksidasi
glukosa-6-fosfat 
glukosa-1-fosfat oleh
fosfoglukomutase, dan
kemudian di aktivasi
menjadi UDP-glukosa oleh
UDP-glukosa
pirofosforilase.
Metabolisme karbohidrat - 17
Metabolisme karbohidrat - 18
 Fruktosa
yang ada di
dalam tubuh berasal
dari dua sumber.
● Sumber eksogen:
 Dari
makanan.
● Sumber endogen:
 Dari
heksosa /
monosakarida lain yang
oleh tubuh sendiri
khususnya hepar dirubah
menjadi fruktosa.
Fruktosa terdapat dalam bentuk bebas dalam
beberapa buah-buahan.
 Fruktosa juga terbentuk melalui hidrolisis dari
sukrosa dalam usus halus.

Metabolisme karbohidrat - 19
Metabolisme karbohidrat - 20
5

Liver
mengandung
glukokinase
(yang spesifik
untuk
glukosa),
sedangkan di
otot terdapat
heksokinase.
Secara
fisiologis kurang penting dan
hanya merupakan jalur alternatif
(jarang digunakan).
●Jalur ini baru amat berarti bagi
penderita diabetes mellitus, dimana
terdapat hambatan pada reaksi glikolisis
oleh enzim-enzim kunci.
Metabolisme karbohidrat - 21

Metabolisme karbohidrat - 22
Fruktosa diaktifkan menjadi fruktosa-1P (bukan fruktosa-6-P),
kemudian dari
fruktosa-1-P
dipecah menjadi
dihidroksi-asetonfosfat
(seperti pada glikolisis)
dan D-gliseraldehid.
● Dihidroksi-asetonfosfat
langsung masuk
jalur glikolisis
● D-gliseraldehid harus dirubah menjadi
2-P-gliserat lewat D-gliserat.
Metabolisme karbohidrat - 23
Metabolisme karbohidrat - 24
6

Meskipun jalur ini merupakan alternatif yang membantu
bagi penderita
diabetes
mellitus
dalam
memperoleh
energi melalui
glikolisis, tetapi
bila kadar glukosa
darahnya tinggi akan
mengakibatkan kadar
sorbitol juga meningkat.
● Untuk merubah glukosa menjadi fruktosa lewat sorbitol dulu
sebagai berikut:
Sorbitol adalah suatu
senyawa pollol /
alkohol dan bersifat
toksis, baik dalam
bentuk alkoholnya
sendiri maupun
metabolitnya.
 Senyawa ini mudah
merusak sel membran
dan mudah bereaksi
dengan kolagen.

Metabolisme karbohidrat - 25
Hepar mempunyai
kemampuan yang amat
besar dalam merubah
galaktosa yang ada di
dalam makanan menjadi
glukosa, sehingga praktis
semua galaktosa yang
ada di dalam makanan
oleh hepar dirubah
semuanya menjadi
glukosa.
 Galaktosa diperoleh
melalui hidrolisis dari
disakarida laktose

Bila terjadi di jaringan
tertentu, misal.: retina
 dapat mempercepat
terjadinya
retinoangiopati.
 Sedangkan
penumpukan sorbitol
di lensa mata akan
mengakibatkan
kekeruhan lensa mata
(katarak lentis).

Metabolisme karbohidrat - 26

Galaktosa
digunakan oleh
tubuh untuk
berbagai
keperluan
fisiologis antara
lain untuk sintesa:
● Laktosa (pada
wanita masa
laktasi)
● Glikolipid
● Proteoglikan
● Glikoprotein
Metabolisme karbohidrat - 27
Metabolisme karbohidrat - 28
7

Reaksi yang terjadi di
dalam tubuh untuk
merubah galaktosa
menjadi glukosa
adalah sebagai
berikut :

Kadar glukosa dalam darah dipertahankan dalam
rentang normal: 70-110 mg/dl darah.
● D-Galactose, yang
diperoleh melalui
hidrolisis dari
disakarida laktose
(gula susu), dengan
cara fosforilasi pada
C-1 membutuhkan
ATP untuk aktivasi
enzim galaktokinase.
Metabolisme karbohidrat - 29
Metabolisme karbohidrat - 30
Metabolisme karbohidrat - 31
8