metabolisme dan katabolisme

Fransiska Ayunintyas W, M.Sc., Apt
Akfar Theresiana
2014
Siklus Krebs
• Tahap 1. Sitrat Sintase (hidrolisis)
• Asetil KoA + oksaloasetat + H2O → sitrat + KoA-SH
• Merupakan reaksi kondensasi aldol yang disertai
hidrolisis dan berjalan searah.
• Tahap 2. Aconitase, memerlukan 2 tahap
• Sitrat diubah menjadi isositrat oleh enzim
akonitase yang mengandung Fe++. Mula-mula
terjadi dehidrase menjadi cis-akonitat (yang tetap
terikat enzim) kemudian terjadi rehidrasi menjadi
isositrat.
• Tahap 3. Isositrat Dehidrogenase (dekarboksilasi
pertama)
• Isositrat dioksidasi menjadi oksalosuksinat (terikat
enzim) oleh isositrat dehidrogenase yg memerlukan
NAD+. Reaksi ini diikuti dekarboksilasi oleh enzim yg
sama menjadi α-ketoglutarat. Enzim ini memerlukan
Mn++ / Mg++
• Tahap 4. α-Ketoglutarat Dehidrogenase Kompleks
(dekarboksilasi)
• Dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat (caranya seperti
pada dekarboksilasi oksidatif piruvat) menjadi suksinil
KoA oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase
kompleks.
• Enzim ini memerlukan kofaktor seperti : TPP,
Lipoat,NAD+, FAD dan KoA-SH.
• Tahap 5. Suksinat Thikonase (fosforilasi tingkat substrat)
• Suksinil KoA→Suksinat
• Reaksi ini memerlukan ADP atau GDP yg dengan Pi akan
membentuk ATP atau GTP. Juga memerlukan Mg++.
• Tahap 6: Suksinat dehidrogenase (dehidrogenasi &
oksidasi)
• Suksinat + FAD→ Fumarat + FADH2
• Reaksi ini tdak lewat NAD.
• Tahap 7 : Fumarase (dehidrasi)
• Fumarat + H2O → L-Malat
• Tidak memerlukan koenzim.
• Tahap 8: Malat dehidrogenase
• L-Malat + NAD+ → Oksaloasetat + NADH + H+
• Reaksi ini membentuk kembali oksaloasetat.
Siklus krebs/asam sitrat
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
• Berfungsi mengoksidasi hasil glikolisis 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
Vitamin dalam siklus krebs
riboflavin
• Bentuk FAD (Flavin Adenin Dinukleotida)
• Kofaktor suksinat hidrogenase
niasin
• Bentuk NAD (Nikotinamid Adenin Dinukleotida)
• Akseptor elektron u/ isositrat dehidrogenase, α-ketoglutarat
dehidrogenase, malat dehidrogenase
tiamin
• Tiamin difosfat
• Koenzim dekarboksilasi α-ketoglutarat dehidrogenase
Asam
pantotenat
• Bagian dr koenzim A, kofaktor yang melekat pada residu as
karboksilat aktif
 Amilase
mulut
maltosa
Pembuluh
darah
maltase
Maltosa
GLIKOLISIS
Pati
2 glukosa
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
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
• Reaksi2 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 glikolisis dikontrol oleh h. insulin
*Reaksi ini bersifat irreversible, ATP sbg donor gugus
fosfat
•
2. Fruktosa 6-p
Fruktosa 1,6-bi-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
• 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 Dehidrogenase ( LDH ) yg akan mengubah Piruvat
Laktat
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
• Enzim Glikogen
sintetase
membentuk ikatan
α-1,4 Glikosidik dr
glikogen
• Enzim Pencabang (
Branching Enzyme )
membentuk ikatan
α-1,6 dr glikogen
GLIKOGENOLISIS
• Proses pemecahan glikogen
• Dalam otot :
* tujuannya untuk mendapat energi bagi otot
* hasil akhirnya : piruvat / laktat
sebab glukosa 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
α-1,4 glikosidik dr glikogen
• Debranching enzyme
α-1,6 glikosidik
memutus ikatan
memutus ikatan
GLUKONEOGENESIS
• Pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat
• Pada mamalia terutama terjadi di : hati dan ginjal
• Substrat :
1. Asam laktat
dr. otot, eritrosit
2. Gliserol
dr. 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
CORI CYCLE
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 )
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 dr. klj. Hipofisa anterior : Growth Hormone
* Hormon klj. Medula adrenal : epinefrin, glukagon
• PENGARUH HORMON :
* Keadaan kadar glukosa darah
merangsang sekresi hormon glukagon
* Keadaan kadar glukosa darah
sekresi hormon insulin
* Keadaan darurat
hormon adrenalin
merangsang
merangsang sekresi
• Glukagon (hati)
Pembentukan cAMP
• Epinefrin (otot)
1. cAMP menghambat Glikogen sintase
menghambat glikogenesis
2. cAMP memacu fosforilase
memacu glikogenolisis
• INSULIN :
1. Memacu glikogen sintase
2. Memacu fosfodiesterase yg akan memecah cAMP
menjadi 5’AMP
efek : memacu glikogenesis
menghambat glikogenolisis
Obat2 penyebab stres oksidan
Daftar pustaka
• Campbell, dkk. 2003. Biologi jilid 1.
Jakarta:Erlangga
• Lehninger (1993)(terjemahan). Dasar-dasar
Biokimia Jilid 2. Jakarta : Erlangga