Metabolisme Karbohidrat

Metabolisme Karbohidrat
MIMI HERMAN
1101467/2011
Glycogen
Pati,
sukrosa
simpanan
GLUKOSA
Oksidasi via PPP
Ribosa 5-phospat
Oksidasi via
glikolisis
pyruvat
 Amilase
mulut
maltosa
Pembuluh
darah
maltase
Maltosa
GLIKOLISIS
Pati
2 glukosa
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
Net reaksiSangat tergantung pada jenis
glikolisis ???
organismenya
C6H12O6 + 2 ADP + 2 NAD++ 2 Pi  2 pyruvate +
2 ATP + 2 NADH + 2 H++ + 2 H2O
Tahap persiapan
• Memerlukan 2 molekul ATP
• Memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose
fosfat
Tahap pengembalian / pay off
• 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 asetilKoA 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
Suksinal-Co A,
Suksinil coA sintetase
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
PENGATURAN REAKSI DAURTCA
1. ATP >> merupakan inhibitor bagi enzim
piruvat dehidrogenase
2. Suksinil KoA menghambat reaksi kondensasi
AsetilKoA dan OAA
3. ATP dan NADH merupakan inhibitor bagi
enzim isositrat dehidrogenase
4. ADP akan meningkatkan kerja enzim isositrat
dehidrogenase
5. OAA merupakan inhibitor bagi enzim suksinat
dehidrogenase
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 kinase
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
Glukosa 6P  glukosa : merupakan reaksi bypass ke 3
Dikatalisis oleh ensim glukosa 6 fosfatase
Glukoneogenesis  membutuhkan banyak energi dan bersifat
irreversibel
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
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-1phosphate 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).
EFEK PASTEUR
1. Jumlah oksigen >>.Reaksi oksidasi asam
piruvat dan siklus TCA >>, sehingga
dibutuhkan banyak ADP danPi untuk
membentuk ATP, akibatnya reaksi
glikolisis terganggu
2. Kelebihan ATP yang dihasilkan oleh siklus
TCA akan menghambat enzim
fosfofruktokinase .
EFEK CREEBTREE
Jumlah glukosa >>, maka laju glikolisis
>>, sehingga ADP dan Pi yang tersedia
lebih banyak digunakan untuk
membentuk ATP pada glikolisis.
Reaksi glikolisis dapat mengimbangi laju
reaksi siklus TCA