metabolisme karbohidrat
advertisement
Retno Sintowati,dr 1 SIKLUS ASAM SITRAT OKSIDASI PIRUVAT ASETIL-KOA GLIKOLISIS GLIKOGENESIS GLIKOGENOLISIS HEXOSE MONOPHOSPHAT SHUNT GLUKONEOGENESIS JALAN2 MINOR PD METABOLISME GLUKOSA 2 KH Lemak Protein Asetil-KoA C2 Oksaloasetat C4 CO2 KoA Sitrat C6 CO2 3 Jalan metabolisme bersama (oksidasi KH, protein, lemak) Oksaloasetat peranan katalitik Bersifat amfibolik siklus asam sitrat sbg sumber2 molekul utk proses2 anabolik yaitu sintesis : asam lemak Asam amino Glukosa (glukoneogenesis) 4 Glikogen Glukosa Piruvat asam lemak steroid kolesterol Asetil-KoA Asetoasetil-KoA TCA cycle tttc benda keton Laktat As.amino CO2 As.amino 5 Suatu rangkaian mekanisme dalam mitokondria yg melakukan oksidasi residu asetil, membebaskan ekuivalen hidrogen/pereduksi yg pd oksidasi mengakibatkan pelepasan & penangkapan sebagian besar energi bebas dari bahan bakar jaringan, dlm bentuk ATP Residu asetil asetil-KoA /asetat aktif (CH3-CO~S-KoA) 6 1 mol glukosa CO2 + H2O (kalorimeter) timbul panas ±2870 KJ Dalam jaringan sebagian panas (1398 KJ) diikat fosfat berenergi tinggi/ATP 1 mol glukosa CO2+H2O+38 ATP 1 ATP ~ 36,8 KJ ATP dibentuk dr : Fosforilasi oksidatif dari reoksidasi koenzim tereduksi oleh rantai pernafasan Fosforilasi pada tingkat substrat Rantai pernafasan (di mitokondria): rangkaian enzim dan zat pengemban yg bertanggung jawab utk membawa ekuivalen pereduksi dari substrat ke molekul oksigen 7 Pertukaran energi bebas yg sebanding dg kecenderungan reaktan utk melepas/ menerima elektron pd reaksi redoks Pd rantai pernafasan (RP) enzim2 utama tersusun menurut potensial redoks yg meningkat. Elektron mengalir melalui RP scr bertahap dr unsur yg lebih elektron Θ oksigen yg lebih elektron (+) Tak semua substrat dihub dg RP melalui NAD (mis. Suksinat) ok potensial redoksnya > (+) dibanding NAD langsung ke FAD sitokrom RP. 8 Bila substrat dioksidasi melalui NAD 3 mol P anorganik bergabung dg 3 mol NAD 3 mol ATP Bila tak lewat NAD tp langsung ke FAD dibtk 2 mol ATP Bila tdk lewat RP (hanya di substrat yi suksinil-KoA suksinat) 1 mol ATP 9 10 11 Setiap mol asetil-KoA (1 lingkaran siklus di RP) : 3 mol NADH 3x3 ikatan P 9 ATP 1 mol FADH2 1x2 ikatan P 2 ATP Di tingkat substrat (suksinil-KoAsuksinat) 1 mol GTP ~ 1 ATP Total = 9+2+1 = 12 ATP Enzim-enzim : NADH 1. Isositrat dehidrogenase 2. α-ketoglutarat dehidrogenase 3. malat dehidrogenase FADH2 suksinat dehidrogenase Substrat suksinat tiokinase 12 Mineral-mineral yg berperan dlm TCAC : Fe2+, Mn2+, Mg2+ Inhibitor : Fluoroasetat Arsenit Malonat Lokasi penghambatan pd Rx ? Semua enzim TCAC jg ditemukan di luar mitokondria, kecuali : α-ketoglutarat dehidrogenase suksinat dehidrogenase piruvat dehidrogenase :bukan enzim TCAC, hanya ada di mitokondria 13 Dekarboksilasi α-ketoglutarat (perub αketoglutarat Suksinil-KoA) dg enz kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase 14 15 Keterlibatan siklus asam sitrat dalam transaminasi glukoneogenesis 16 17 Mencakup 1. jalan : Glukoneogenesis, transaminasi dan deaminasi Sintesis asam lemak Glukoneogenesis, transaminasi & deaminasi Unsur2 kimia dari sitrat s/d oksaloasetat berpotensi glukogenik (hati & ginjal) Laktat Alanin Aspartat Glutamat substrat penting u/ glukoneogenesis reaksi transaminasi (bolak-balik) 18 19 Symport piruvat : transport piruvat khusus yg membantu pasasi melintasi membran interna mitokondria. Enzim : kompleks piruvat dehidrogenase yg t.a. (analog kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase) 29 mol piruvat dehidrogenase 8 mol flavoprotein (dihidrolipoil dehidrogenase) 1 mol transasetilase Ion arsenit & merkuri dpt hambat piruvat Defisiensi tiamin dehidrogenase Alkoholisme piruvat↑↑ asidosis laktat 20 21 22 Glikogen ↕ Glukosa 1-fosfat ↕ Glukosa ↔ glukosa 6-fosfat Jalan heksosa monofosfat Fruktosa 1,6-bisfosfat ↕ Triosa fosfat ↕ Laktat Piruvat Oksaloasetat CO2 Asetil-KoA ↔ gliserol Fosfoenolpiruvat 3 CO2 Propionat TCAC CO2 sitrat CO2 Α-ketoglutarat 23 Pengertian: Glikogen Glikogenolisis glikogenolisis glikogenesis (otot) Glikolisis Glukosa glikolisis Piruvat dan asam laktat 24 1. 2. 3. 4. 5. 6. Glikolisis : oksidasi glukosa/glikogen mjd piruvat dan laktat mll jalur rx EMP Glikogenesis : sintesis glikogen dari glukosa Glikogenolisis : pemecahan glikogen dg hsl utama glukosa (dlm hepar) dan laktat & piruvat (dlm otot) Glukoneogenesis : sintesis glukosa/glikogen dr bahan non KH ( As.amino glukogenik, as.lemak, as.laktat, gliserol) Siklus Asam Sitrat =siklus Krebs=TCA cycle= siklus asam trikarboksilat : merup rx umum dr KH,lemak,protein, setelah diubah mjd AsetilKoA akan dioksidasi mjd CO2 dan H2O Hexosa monophosphat shunt=siklus pentosa phosphat=Phosphogluconate oxidatif pathway 25 Glikolisis Glikogen hilang Laktat dan piruvat timbul Glikolisis aerob : Glikogen timbul lagi Laktat dan piruvat hilang (piruvat CO2 + H2O) Glikolisis anaerob : dalam eritrosit : Aerob/anaerob selalu berakhir dg laktat 26 27 28 Glikolisis tjd di seluruh jaringan Reaksi glikolisis reversibel KECUALI reaksi yang dikatalisis oleh : Heksokinase Fosfofruktokinase Piruvat kinase Semua enzim jalan Embden-Meyerhof ada di luar mitokondria di sitosol 29 Jalan Glikolisis Siklus Krebs Reaksi dikatalis oleh Gliseraldehid 3-P dehidrogenase Fosfogliserat kinase Piruvat kinase KONSUMSI ATP pd Heksokinase Fosfofruktokinase Cara pembtkan ~P (oksidasi) Jml ~P yg dihslkan /mol glukosa 2 NADH (RP) 6 Tk substrat 2 Tk substrat 2 } -2 Piruvat dehidrogn JUMLAH -2 NADH (RP) 8 6 Isositrat dehidrog Α-KG dehidrogn Suksinat tioknse Suksinat dehidrg Malat dehidrogn 2 NADH (RP) 2 NADH (RP) Tk substrat 2 FADH2 (RP) 2 NADH (RP) 6 6 2 4 6 JML PERMOL GLUKOSA AEROB 38 ~P =3830ATP Lintasan 2,3- bisfosfogliserat di dalam eritrosit 31 32 Glikogenesis tjd di semua jaringan Glikogen hati ± 6% berat basah ssdh makan Glikogen otot ± 1% berat basah Glikogen otot sbr heksosa utk glikolisis otot sendiri Glikogen hati pemeliharaan glukosa darah 33 34 35 36 (C6)n + Pi (C)n-1 + glukosa 1-phosphat Fosfoglukomutase Glukosa 6-phosphat Glukosa 6-fosfatase (hati & ginjal) Glukosa DARAH Glikogenolisis bukan mrpk kebalikan glikogenesis, tp lintasan yg terpisah. Glukan transferase memindah unit trisakarida dr 1 cab ke cab yg lain, shg ttk cab 16 terpajan. Debranching enzyme : amilo 16 glukosidase. 37 Glikogenesis aktivasi dan inaktivasi glikogen sintase (kontrol glikogen sintase dalam otot) Glikogenolisis aktivasi dan inaktivasi fosforilase (enzim glikogen fosforilase) 38 Penyimpanan herediter dg adanya deposisi glikogen dlm jaringan dg jenis dan kuantitas abnormal : 1. Glikogenosis tipe I/Peny. Von Gierke hipoglikemia penumpukan glikogen di sel hati & tubuli kontorti Aktivitas glukosa6-fosfatase rendah / Θ Glikogenosis tipe II/ Peny. Pompe 2. Penumpukan glikogen di lisosom Defis α-1.4 & 1.6 glukosidase lisosomal Glikogenosis tipe III/ Peny. Forbes/Cori 3. Akumulasi polisakarida limit dekstrin Debranching enzyme Θ 39 Glikogenosis tipe IV/Peny Andersen 4. Akumulasi polisakarida dg sedikit titik cabang Branching enzyme Θ Glikogenosis tipe V/Syndr.Mc Ardle 5. Glikogen abN tinggi di otot, tp laktat Θ Penurunan toleransi latihan fisik Defis fosforilase di otot, tp di hati N Glikogenosis tipe VI/Peny. Hers 6. Defis fosforilase di hati Cend.hipoglikemi, glikogen hati tinggi Glikogenosis tipe VII/Peny. Tarui 7. Defis. Fosfofruktokinase dlm otot dan SDM Glikogenosis tipe VIII 8. Defis.fosforilase kinase hati Defis.adenilat siklase & protein kinase yg tgt cAMP 40 41 Fungsi : Menyediakan NADPH utk sintesis reduktif di luar mitokondria Melengkapi ribosa utk sintesis nukleotida dan asam nukleat Tempat proses : Tidak di otot rangka Hati, jar adiposa, tiroid, testis Klj mammae laktasi Eritrosit Enzim : di bag larut sel (sitosol), di luar mitokondria 42 Rx 1. 2. : 3 G6-P + 6 NADP+ 2 G6-P + gliseraldehida3-P + 6 NADPH + 6H+ + 3 CO2 Beda HMS dan EMP : HMS oksidasi pd rx pertama CO2 tak dihasilkan di EMP HMS dlm Eritrosit : NADPH G-S-S-G ------------------------------ 2G-SH (G teroksidasi) glutation reduktase (G tereduksi) 2G-SH + H2O2 ----------------------------- G-S-S-G+ 2H2O glutation peroksidase + Selenium Eritrosit : Bila defisiensi G6-PD NADPH (-) H2O2 tinggi, oksidan tinggi eritrosit rapuh hemolisis Anemia hemolitika Oksidan : fava beans,obat ( primakuin, aspirin, sulfonamid) 43 Jalan yang terkait : - siklus asam sitrat - kebalikan glikolisis Substrat ytama : - asam amino glukogenik - laktat - gliserol - propionat Fungsi : memenuhi kebutuhan glukosa bila KH tak cukup dalam makanan Organ utama yang terlibat : hati, ginjal 44 45 46