Metabolisme Karbohidrat

Metabolisme Karbohidrat
Dr. Ismawati, M.Biomed
Karbohidrat
• Adalah : polihidroksialdehid atau keton atau
senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa
ini bila dihidrolisa.
• Rumus umum : Cn(H 2O)n
Klasifikasi
Berdasarkan jumlah unit gula :
1. Monosakarida
Terdiri dari hanya satu unit polihidroksi
aldehid atau keton.
Contoh : glukosa, fruktosa, galaktosa.
2. Disakarida
Hidrolisis : 2 monosakarida
Contoh : maltosa, laktosa
Klasifikasi
3. Oligosakarida
Hidrolisis : 3 – 6 monosakarida
4. Polisakarida
Hidrolisis : > 6 monosakarida
contoh : selulosa
Struktur
Ada 3 bentuk :
1. Bentuk rantai lurus
2. Bentuk cincin
3. Bentuk kursi (jika dilihat dengan difraksi
sinar x)
Metabolisme karbohidrat
Jalur utama metabolisme karbohidrat :
1. Glikolisis Embden Meyerhof
2. Glikogenolisis
3. Glikogenesis
4. Oksidasi piruvat menjadi asetil KoA
5. Hexosa Monophosphate shunt (HMP
shunt)
6. Glukoneogenesis
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
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
Glikolisis
- Pada kondisi aerob : piruvat yang dihasilkan
glikolisis masuk ke mitokhondria dan
dioksidasi menjadi CO2 dan H2O. Ekivalen
reduksi dalam NADH masuk ke mitokhondria
melalui sistem ulang alik.
- Pada kondisi an aerob : piruvat direduksi
menjadi laktat dalam sitosol, dengan
menggunakan ekivalen pereduksi dalam
NADH.
NASIB PIRUVAT
Net reaksiSangat tergantung pada jenis
glikolisis ???
organismenya
C6H12O6 + 2 ADP + 2 NAD++ + 2 Pi  2 pyruvate
+ 2 ATP + 2 NADH
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 NADH  3 ATP
Asupan
vitamin B
Kompleks enzim piruvat dehidrogenase terdiri dari 3 enzim yi
1. Pyruvate dehidrogenas (E1)
2. Dihidrolipoil tranasetilasi (E2)
3. Dihidrolipoil dehidrogenase (E3)
Gambar .Rute alternatif glikolisis
Glikolisis anaerob
Glukosa + 2 ADP + 2 Pi
2 laktat + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2O
• Sel yang bergantung pada glikolisis anaerob :
- eritrosit matang (total)
- kulit (sebagian)
- jaringan mata (sebagian)
• Laktat yang dihasilkan dari jaringan yang
melakukan glikolisis an aerob diserap oleh
jaringan lain.
Siklus Cori
Aspek klinis glikolisis
• Glikolisis dapat menghasilkan ATP
pada keadaan anaerob
penting
pada kontraksi otot rangka.
Sebaliknya pada otot jantung
adaptasi jelek pada anaerob
bahaya pada iskemia.
• Penyakit akibat defisiensi enzim
glikolisis, seperti :
anemia hemolitik dan fatique.
Aspek klinis glikolisis
• Pada kanker, kecepatan glikolisis
meningkat dibandingkan kebutuhan
siklus kreb, akibatnya piruvat
menumpuk
laktat
• Asidosis laktat dapat disebabkan oleh
beberapa hal, mis : def. Piruvat
dehidrogenase.
Glukoneogenesis
• Pembentukan glukosa dari bahan
bukan karbohidrat, misal : asam amino,
gliserol, laktat.
• Sebagian besar reaksi merupakan
kebalikan glikolisis.
• Membutuhkan ATP
Glukoneogenesis
• Merupakan jalur untuk membentuk
glukosa dari senyawa bukan
karbohidrat. Pada manusia , prekursor
glukosa yang utama adalah laktat,
gliserol dan asam amino, terutama
alanin.
• Glukoneogenesis terjadi jika kebutuhan
glukosa tidak terpenuhi dari diet
karbohidrat. Asupan glukosa yang
berkesinambungan penting terutama
bagi sistem saraf dan eritrosit.
13
Gambar 14.Perubahan piruvat menjadi fosfoenolpiruvat.
Glikogen
• Btk penyimpanan glukosa
• Bnyk terdapat di otot dan hati
• Glikogen hati
menjaga gula darah,
habis setelah 12-18 jam puasa.
• Glikogen otot habis setelah exercise yang
berat.
• Terdapat penyakit kelainan bawaan pada
penyimpanan glikogen
terjadi def.
mobilisasi glikogen atau btk penyimpanan
yang abN
kelemahan otot bahkan
kematian.
Glikogenesis dan
glikogenolisis
• Glikogenesis = pembentukan glikogen
dari glukosa (memerlukan energi)
• Glikogenolisis = pemecahan glikogen
menjadi glukosa
Gambar . Struktur glikogen
Gambar .9.Sintesis
Sintesisglikogen
glikogen
Gambar . Penguraian glikogen
• Pada bayi baru lahir, setelah tali pusat
dijepit, pasokan glukosa ibu terhenti,
efek epinefrin dan glukagon, terjadi
glikogenolisis.
HMP shunt (jalur pentosa
fosfat)
• Merupakan jalur lain metabolisme
glukosa
• Menghasilkan :
1. NADPH
Digunakan untuk jalur reduktif, misal
:sintesis asam lemak,detoksifikasi obat.
2. Ribosa 5-fosfat untuk sintesis
nukleotida.
HMP shunt
• Defisiensi enzim pada jalur pentosa
fosfat merupakan penyebab utama
hemolisis sel darah merah (anemia
hemolitik). Enzim yang terganggu
adalah glukosa 6 fosfat
dehidrogenase.Mengakibatkan
gangguan reduksi glutation (GSH) yang
sudah teroksidasi.
Gambar. Ikhtisar jalur pentosa fosfat
Jalur pentosa fosfat dibagi menjadi 2 fase:
Fase oksidatif dan non oksidatif.
Pada fase oksidatif dihasilkan NADH melalui
reaksi oksidasi yang ireversibel yaitu glukosa
6 fosfat menjadi ribulosa 5 fosfat.
Pada fase non oksidatif, ribulosa 5 fosfat
diubah menjadi ribosa 5 fosfat dan zat antara
glikolisis.
Persamaan keseluruhan untuk jalur pentosa
fosfat adalah :
3 glukosa 6-fosfat + NADP+
3 CO2 + 6 NADPH + 6H+ + 2 fruktosa 6-P + gliseraldehid
3
Gambar . Hemolisis akibat spesies oksigen reaktif. 1. Integritas tergantung ATP dan NADH
glikolisis.2. NADPH dari jalur pentosa fosfat. 3. Penggunaan NADPH. 4. Pembentukan ion
superoksida dari oksidasi non enzimatik hemoglobin.5. Terbentuknya badan Heinz.
Fisiologi kimiawi
 Pulau-pulau langerhans pancreas:
- Sel beta mengeluarkan insulin
- Sel alfa mengeluarkan glukagon
- Sel delta mengeluarkan somatostatin
 Sekresi insulin dipengaruhi glukosa darah
juga dirangsang: as amino, as lemak bebas,
benda keton, glukagon, sekretin, dan
tolbutamid
 Sekresi insulin dihambat epinefrin dan
norepinefrin
Pengaturan kadar gula darah
1. Yang menurunkan kadar gula darah
a. Insulin
Fungsi:
• Meningkatkan pengambilan glukosa ke
dalam sel
• Meningkatkan glikolisis, HMP shunt
• Meningkatkan glikogenesis
• Meningkatkan sintesa asam lemak
• Meningkatkan sintesa protein
Pengaturan kadar gula darah
1. Yang menurunkan kadar gula darah
a. Insulin
Fungsi:
• Meningkatkan pengambilan glukosa ke
dalam sel
• Meningkatkan glikolisis, HMP shunt
• Meningkatkan glikogenesis
• Meningkatkan sintesa asam lemak
• Meningkatkan sintesa protein
Yang meningkatkan kadar gula
darah
1. Glukagon
- dihasilkan sel  p langerhans
pankreas
- sekresi dirangsang oleh hipoglikemia
(kelaparan,puasa).
Efek :
a. Menghambat penggunaan glukosa
(glikogenesis, glikolisis, HMP shunt)
Yang meningkatkan kadar gula
darah
b. Meningkatkan pembentukan glukosa
(glikogenolisis, glukoneogenesis)
2. Epinefrin = adrenalin
Dihasilkan medula adrenal oleh
rangsangan stress (hipoglikemia,takut,
kerja otot)
Yang meningkatkan kadar gula
darah
Efek :
- menghambat glikogenesis otot
- meningkatkan : glikogenolisis otot dan
hati, glukoneogenesis.
3. Glukokortikoid
-dihasilkan korteks adrenal
- meningkatkan glukoneogenesis