METABOLISME KARBOHIDRAT, LEMAK

METABOLISME
KARBOHIDRAT, LEMAK ENERGI
Wiryatun Lestariana
Departemen Biokimia
Fakultas Kedokteran UII YOGYAKARTA
MET. KARBOHIDRAT, LEMAK TENAGA



PENDAHULUAN
MET. KARBOHIDRAT – TENAGA
MET. LEMAK - TENAGA
PENDAHULUAN
• Lintasan metabolisme digolongkan 3 katagori:
1. lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan)
lintasan yg. digunakan untuk sintesis senyawa pembentuk
struktur dan jaringan tubuh: sintesis protein, glikogen, dll.
2. lintasan katabolik (pembongkaran/pemecahan)
biasa digunakan dalam pembentukan energi tenaga tinggi
(∞ P) atau unsur equivalen pereduksi (FADH, NADH)
Contoh: reaksi fosforilasi oksidatif (rantai respirasi)
3. lintasan amfibolik (persimpangan): memiliki lebih dr. satu
fungsi dan terdapat pd. simpangan metabolisme
sbg.
penghubung lintasan anabolik dan katabolik
Contoh: siklus asam sitrat (siklus Kreb’s)
Lintasan Metabolisme
karbohidrat
lipid
protein
asam nukleat dll.
Lintasan anabolik
Molekul
makanan
(Diet)
pencernaan
molekul
sederhana
absorbsi
~P
2H
lintasan
amfibolik
Lintasan katabolik
PE
= Proses endergonik lainnya
O2
CO2 + H2O
PE
Struktur sel
• Sel yang tidak mempunyai mitokondria:
energi yang diperoleh hanya sedikit krn. hanya dari glikolisis:
aerob/anaerob
• Sel yang memp. mitokondria: energi dapat diperoleh dari:
- glikolisis
- dekarboksilasi oksidatif
- fosforilasi oksidatif
- siklus Kreb’s
- oksidasi – β asam lemak
Mitokndria sebagai pabrik energi
Hasil pencernaan makronutrien
(karbohidrat, lemak dan protein)
Karbohidrat: monosakarida terutama glukosa
Lemak: asam lemak, digliserida, monogliserida, gliserol
Protein: asam amino
diproses melalui lintasan amfibolik
Asetil-KoA
Siklus Kreb’s
ATP + CO2
MET. KARBOHIDRAT
Monosakarida
glukosa
fruktosa
galaktosa
- diabsorbsi, bisa langsung digunakan sbg. bahan bakar
diabsobsi , dibawa ke hepar
diubah mjd.
glukosa yang siap pakai :
1. dikatabolisis
tenaga
2. diubah mjd. seny. karbohidrat lain:
- glikogen
simpanan glukosa
- ribosa
komponen asam nukleat
- galaktosa
laktosasusu
- bergabung dgn. protein
glikoprotein dan
proteoglikan
Fungsi KH
• Simpanan energi, bahan bakar, dan senyawaantara metabolisme
• Elemen struktural dan pembentuk RNA dan
DNA
• Elemen struktural dinding sel tanaman
maupun bakteri
• Identitas sel, berikatan dgn. protein/lipid dan
berfungsi dalam proses pengenalan antar sel
Karbohidrat - Energi
- Mrpk. sumber energi utama dan sumber serat utama
- Jenis karbohidrat sangat beragram
dapat
dibedakan antara satu dgn. lainnya berdasarkan
susunan atom-atomnya, panjang pendeknya rantai
dan jenis ikatannya
- Dari kompleksitas strukturnya
dibedakan KH
sederhana (monosakarida dan disakarida) dan KH
majemuk polisakarida) dan ada diantara 2 KH di atas
oligosakarida (rafinosa, satkiosa,
fruktooligosakarida, dan galaktoolisakarida
Proses katabolisme hubungannya
dengan pembentukan tenaga/senyawa
lain penting
•
•
•
•
•
•
•
•
Glikolisis aerob dan anaerob
Glikogenesis
Glikogenolisis
Dekarboksilasi oksidatif
Fosforilasi oksidatif (rantai respirasi)
Siklus asam sitrat
Reaksi pentosa fosfat (Hexoxe Monophosphat Shunt)
Glukoneogenesis
Empat proses utama yang
memberikan ~ P
Semua reaksi yg dikatalisis oleh ATP-sintetase (pd. aerob)
tenaga diperoleh dari
1. oksidasi lewat rantai respirasi yang berlangsung di
mitokondria: proses fosforilasi oksidatif
2. proses oksidasi glukosa melalui alur glikolisis (Emden
Meyerhoff) berlangsung di sitosol
3. dekarboksilasi oksidatif piruvat menjadi asetil-KoA
(berlangsung di mitokondria)
4. alur siklus asam sitrat, bentuk ATP pd reaksi yg.
dikatalisis suksinil-tiokinase (berlangsung di mitokondria)
Glikolisis
-ri-
15
Fosforilasi oksidatif (Rantai respirasi)
(oksidasi reducing equivalent 2H)
-ri-
16
Dekarboksilasi oksidatif Piruvat
menjadi asetil-KoA
-ri-
17
Asetil-KoA
CO2 dan air (Siklus Kreb’s)
-ri-
18
-ri-
19
Glikogenesis dan Glikogenolisis
• Alur reaksi glikogenesis tidak merupakan
kebalikan alur genolisis sebab enzimenzim yang terlibat kedalam 2 alur
tersebut tidak sama
• masing-masing alur membutuhkan enzim dan
hormon aktivasi enzim yg berbeda
-ri-
20
Glikogenesis dan Glikogenolisis
-ri-
21
-ri-
22
-ri-
23
GLUKONEOGENESIS
Diperlukan untuk memenuhi kebutuhan glukosa apabila
glukosa diet tidak cukup
Suplai glukosa yang kontinyu perlu untuk:
 sumber tenaga terutama untuk sistem syaraf & eritrosit,
 sumber gliserida-gliserol untuk jaringan adiposa
 bahan bakar yg mensuplai energi otot skelet dlm kondisi
anaerob
 prekursor gula susu oleh glandula mamae & diambil
secara aktif oleh fetus
Glukoneogenesis
-ri-
25
-ri-
26
-ri-
27
REAKSI PENTOSA FOSFAT
•
FUNGSI :
1. Untuk memperoleh NADPH
sintesis reduktif di ekstramitokondrial,
misalnya sintesis asam lemak
2. Untuk memperoleh ribosa
pembentukan nukleotid & sintesis asam
nukleat
•
•
TEMPAT
hepar, glandula mamae, korteks adrenalis, tiroid,
eritrosit & testis
Enzim-enzim yg bekerja terdapat pada fraksi solubel
ekstramitokondrial (sitosol)
-ri-
28
Lanjutan
• REAKSI
3-glukosa-6P + 6 NADP+    
3 CO2 + 2 glukosa-6P + gliseraldehid-3P +
6 H+ + 6 NADPH
• Reaksi yg menghasilkan NADPH adalah
reaksi yg dikatalisis oleh enzim
glukosa-6P DH & glukonat-6P DH
-ri-
29
HMPS di ERITROSIT
• Memberikan NADPH yg dapat digunakan
• Memberikan NADPH yg dapat digunakan
untuk reduksi glutation teroksidasi
untuk reduksi glutation teroksidasi
menjadi glutation tereduksi
menjadi glutation tereduksi
+ Glutation reduktase
G-S-S-G
+
NADPH
+
H
G-S-S-G + NADPH + H+
Glutation reduktase
2 G-SH + H
2O2 Glutation peroksidase
2 G-SH + H2O2
G-S-S-G + H2O
G-S-S-G + H2O
Glutation peroksidasetase
-ri-
30
PENTING !!!
Penimbunan H2O2

bentuk kehidupan eritrosit menurun
karena kecepatan oksidasi Hb

metabolisme Hb meningkat

aktivitas glukosa-6P DH menurun

NADPH yg terbentuk menurun

eritrosit mudah hemolisis (fragil)
-ri-
31
Reaksi Pentosa Fosfat
-ri-
32
Lanjutan
•
Faktor-faktor yang mempengaruhi glukosa
darah:
* Menurunkan: insulin, hipotiroid
* Menaikkan:
o hormon pertumbuhan
o hormon steroid
o epinefrin
o glukagon
o hipertiroid
-ri-
33
Metabolisme Heksosa
• Metabolisme fruktosa
• Alur asam uronat
• Perubahan galaktosa menjadi glukosa di hepar
dan glukosa menjadi laktosa di glandula mame yg.
sedang menyusui
• Interelasi dalam metabolisme gula-gula amino
-ri-
34
lanjutan
• Hubungannya dengan katarak diabetik:
Fruktosa
&
Sorbitol
dalam
Lensa
- Fruktosa & sorbitol terdapat dlm. lensa mata
>>>> (pd diabetes melitus)
patogenesis katarak diabetik
- Reaksi sorbitol tak terjadi di hepar
bertanggungjawab pembentukan glukosa
dari glukosa
- Sorbitol tidak dengan mudah berdifusi melalui
membran sel
tertimbun
kerusakan osmotik
-ri-
35
Interelasi dalam metabolisme gula-gula
amino
-ri-
36
Metabolisme lipid
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Biosintesis asam lemak
Oksidasi asam lemak (ketogenenis)
Metabolisme asam lemak tidak jenuh dan eikosanoid
Metabolisme asil-gliserol dan sfingolipid
Transport dan penyimpanan lemak
Hormon-hormon pengatur mobilisasi lemak
Sintesis, transport dan ekskresi kolesterol
Kepentingan biomedis
• Triasilgliserol (trigliserida): cadangan tenaga tubuh
• Oksidasi asam lemak meningkat terjadi
pada kelaparan berat dan pada diabetes militus yg
tidak terkontrol
sintesis badan keton di
hepar meningkat
ketosis
• Badan keton bersifat asam
pada produksi
yang berlebihan untuk periode tertentu
ketoasidosis
berakibat fatal
shok
Lanjutan
* Glukoneogenesis tergantung pada oksidasi
asam lemak, bila ada gangguan oksidasi asam
lemak
hipoglikemia
* Hipoglikemia dapat terjadi karena defisiensi
karnitin, karnitin palmatoil transferase
* Hambatan oksidasi asam lemak juga bisa
terjadi karena racun
Lemak - Tenaga
• Tenaga dapat diproleh dari lemak setelah
lemak mengalami lipolisis
gliserol dan
asam lemak bebas (FFA)
• Gliserol melalui glukoneogenesis diubah
menjadi glukosa
• Asam lemak melalui oksidasi-β
mol.
Asetil-KoA
Siklus Kreb’s
tenaga
Oksidasi asam lemak
• Kadang-kadang diistilahkan dengan ketogenesis
• Oksidasi asam lemak tidak merupakan kebalikan
biosintesis asam lemak
• Oksidasi dan biosintesis asam lemak berlangsung
dalam kompartemen yang terpisah, terkendali secara
sendiri-sendiri dan terinterigasi dengan kebutuhan
jaringan
• Melibatkan senyawa NAD+ dan FAD
diubah mjd.
NADH dan FADH
fosforilasi oksidatif
ATP
• Berlangsung di mitokondria, merupakan proses aerob
yang memerlukan keberadaan oksigen
Ada 3 macam oksidasi asam lemak
ω
β
α
CH3-CH2-CH2- …………………CH2-CH2-CH2-COOH
4
3
2
1
1. Osidaksi-: pelepasan 1 atom C dari ujung karboksilat,
ditemukan di otak
2. Oksidasi-ß: 2 atom karbon dipecah sekaligus menjadi mol.
asetil-KoA, dimulai dari ujung karboksilat, diputus diantara
atom karbon  (2) dan ß (3)
3. Oksidasi-: normal mrpk. lintasan yang sangat pendek,
gugus –CH3 diubah menjadi – CH2OH yang selanjutnya
diubah menjadi –COOH
terbentuk asam
dikarboksilat
Rangkaian reaksi oksidasi-ß
asam lemak
Istilah-istilah
• * Asam lemak bebas (free fatty acid =
FFA): asam lemak yang terdapat dalam
keadaan tak teresterifikasi
• * Unsuturated fatty acid (UFA): asam lemak
tak jenuh non - esterifikasil
(non esterfied fatty acid = NEFA)
lanjutan
* Dalam plasma, FFA rantai panjang
bergabung dengan albumin dan dalam
sel
terikat pada protein pengikat
asam lemak (protein-Z)
* FFA rantai pendek bersifat lebih mudah larut
dalam air
vena portal
lanjutan
* Pada awal reaksi, asam lemak harus diaktifkan
dahulu
Asam lemak + KoA-SH + ATP
Asil-KoA sintetase
Asetil-KoA + AMP + ppi + H2O
karena 1 mol. ATP diubah menjadi 1 mol. AMP
berarti perlu 2Pi, sehingga untuk aktivasi 1
molekul asam lemak perlu 2 mol. fosfat energi
tinggi (dalam tubuh dikonversi menjadi 2 mol. ATP)
Lanjutan
* Enzim asil-KoA sintetase terdapat di retikulum
endoplasmik di sebelah dalam dan pada
membran eksternal mitokondria
* Asil-KoA rantai panjang berikatan dng karnitin
menembus membran internal
mitokondria
* Asil-KoA rantai pendek dapat masuk membran
tanpa karnitin
Lanjutan
* Karnitin
- disebut juga ß-hidroksi--trimetilamonium
butirat
- melimpah di otot, disintesis dari lisin dan
metionin dalam hepar dan ginjal
* Asil-KoA + karnitin
asil-karnitin +
karnitin palmaroil transferase
KoA-SH
Jumlah molekul ATP yang dihasilkan dari
oksidasi-ß satu molekul asam palmitat yang
dilanjutkan dengan siklus asam sitrat
1. Untuk awal reaksi membutuhkan
: - 2 ATP
2. Asetil-KoA yang dihasilkan 8 mol. (8 X 12): 96 ATP
3. Jumlah rangkaian reaksi 7 X, berarti menghasilkan
7 mol. NADH
7X3
: 21 ATP
7 mol. FADH
7X2
: 14 ATP
__________________________________________
Jumlah molekul ATP yang dihasilkan
dari oksidasi 1 mol. Asam palmitat
= 129 mol.
Ketogenesis
* Berlangsung di mitokondria hepar
* Pada oksidasi kecepatan tinggi, hepar
menghasilkan aseto-asetat, ß-hidroksi butirat,
dan aseton
badan keton
* Di jaringan ekstrahepatik badan keton
sebagai substrat sumber energi
* Kondensasi aseto-asetil-KoA dgn. adanya
enzim HMG-KoA sintetase menghasilkan
HMG-KoA
( 3-hidroksi-3-metilglutarilKoA)
Sukses selalu