jalur pentosa fosfat dan jalur lain pada metabolisme hexosa

5/27/2018 Jalur Pentosa Fosfat Dan Jalur Lain Pada Metabolisme Hexosa

7. JALUR PENTOSA FOSFAT DAN JALUR LAIN PADA

METABOLISME HEXOSA

PENGANTAR

Jalur Pentosa Fosfat (Hexosa Monophosphat Shunt = HMS) merupakan suatu

lintasan alternatif dari metabolisme glukose. Jalur ini tidak menghasilkan ATP, tetapi

mempunyai 2 peran penting:

1. menghasilkan NADPH yang diperlukan pada sintesis reduktif, misalnya untuk

sintesis asam lemak dan steroid.

2. menghasilkan residu ribosa untuk sintesis asam nukleat.

Glukosa, fruktosa dan galaktosa secara kuantitatif merupakan hexosa paling penting

yang diabsorpsi dari usus. Hexosa ini diperoleh dari hasil hidrolisis amilum, sukrosa

dan laktosa. Selanjutnya di hepar telah ditemukan adanya jalur khusus untuk

mengubah fruktosa dan glukose menjadi glukosa. Jalur HMS sangat aktif di jaringan

hepar, adiposa, testis, kelenjar mammae laktasi, korteks adrenal, tiroid, eritrosit, tetapi

tidak aktif di otot. HMS merupakan suatu jalur reaksi yang kompleks bila dibandingkan

jalur glikolisis. Melewati HMS, dari tiga molekul glukosa-6 fosfat akan dihasilkan 3

molekul CO2 dan 3 residu monosakarida 5 karbon (pentosa). Proses selanjutnya akan

menghasilkan glukosa-6-fosfat dam 1 molekul gliseraldehid 3-fosfat. Dari 2 molekul

gliseraldehid-3 fosfat akan dihasilkan glukosa-6 fosfat dan akhirnya lewat jalur HMS ini

dapat dioksidasikan glukosa dengan sempurna.

3 glukosa 6-fosfat + 6 NADP ------> 3 CO2 + 2 glukosa 6-fosfat + gluseraldehid-3-P + 6

NADHP + 6H

KEPENTINGAN BIOMEDIS

Jalur metabolisme utama untuk pemanfaatan glukosa adalah glikolisis dan

jalur HMS. Adanya defisiensi enzim dalam jalur HMS merupakan penyebab utama

hemolisis enzim eritrosit yang dapat menimbulkan anemia hemolitika. Enzim kunci

pada kasus ini adalah glukosa-6-fosfat dehidrogenase (G-6-PD). Dari kajian

epidemiologis didapatkan lebih dari 100 juta penduduk dunia yang menderita defisiensi

enzim ini secara genetis.


Senyawa yang secara kuantitatif sedikit tetapi secara kualitatif mempunyai

fungsi besar untuk ekskresi sisa metaolit dan senyawa kimia asing (xenobiotik) ialah

glukoronida yang berasal dari asam glukoronat hasil metabolisme glukosa melalui jalur

asam uronat (uronic acid fathways). Kegagalan dalam proses jalur HMS dapat

menimbulkan pentosuria esensial (essetial pentossuria). (Tidak adanya satu enzim

tertentu dari HMS pada primata, merupakan penyebab diperlukannya vitamin C dalam

diit manusia tetapi hal ini tidak berlaku untuk mamalia lain). Defisiensi enzim untuk

metabolisme fruktosa dan galaktosa dalam jalur ini dapat menimbulkan fruktosuria

essensial dan galaktosemia. Fruktosa telah digunakan untuk nutrisi parenteral, tetapi

pada kadar tinggi dapat menyebabkan penurunan nukleotida adenin dalam hepar dan

ini mengakibatkan nekrosis hepar.

REAKSI JALUR HMS BERLANGSUNG DALAM SITOSOL

Enzim yang bekerja dalam HMS, terdapat di dalam sitosol. Seperti glikoalisis,

oksidasi dicapai melalui dehidrogenasi tetapi pada kasus HMS, dibutuhkan NADP dan

bukan NAD untuk sebagai akseptor ion hidrogen. Urutan reaksi dalam HMS terjadi

dalam 2 proses yaitu fase oxidative non-reversible dan fase nonoxidative reversible.

Pada awalnya, glukosa 6-fosfat mengalami dehibrogensi dan dekarboksilasi

menghasilkan suatu pentosa yaitu rinulosa 5-fosfat. Pada fase berikutnya ribulosa 5-

fosfat diubah kembali menjadi glukosa 6-fosfat melalui suatu seri reaksi yang

melibatkan transketolase dan transaldolase.

FASE OKSIDATIF MENGHASILKAN NADPH

Dehidrogenasi glukosa 6-fosfat menjadi fosfoglukonat terjadi melalui

pembentukan 6-fosfoglukonolakton yang dikatalisis oleh glukosa 6-fosfat

dehidrogenase, suatu enzim yang memerlukan NADP. Selanjutnya 6-

fosfoglukonolakton mengalami hidrolisis oleh enzim glukonolakton hidrolase. Oksidasi

berikutnya dikatalisis oleh 6-fosfoglukonat dehidrogenase yang memerlukan NADP

sebagai akseptor hidrogen. Reaksi dekarboksilasi diikuti oleh pembentukan

ketopentosa yaitu ribulosa - fosfat. Reaksi ini melalui 2 fase melibatkan senyawa

antara 3-keto-6 fosfoglukonat


FASE NON-OKSIDATIF MENGHASILKAN PREKURSOR RIBOSA

Ribulose-5 fosfat berperan sebagai substrat untuk 2 enzim yang berbeda yaitu

ribulosa 5-fosfat 3-epimerase yang merubah konfigurasi sekitar karbon 3 membentuk

epimer xylosa 5-fosfat, suatu ketopentosa lain. Enzim lain yaitu ribosa 5 fosfat

ketoisomerase mengubah ribulosa 5-fosfat menjadi aldopentosa yaitu ribosa-5 fosfat,

yang merupakan prekursor residu ribosa yang dibutuhkan untuk sintesis nukleotid dan

asam nukleat.

Transketolase dalam proses ini dibutuhkan untuk memindah 2 unit karbon

untuk karbon 1 dan 2 ketosa kepada karbon aldehid dari gula aldosa hasilnya adalah

perubahan gula keton menjadi aldose dengan atom karbon berkurang dua dan

bersamaan dengan perubahan gula aldose menjadi ketose dengan penambahan dua

atom karbon. Reaksi ini memerlukan tiamin sebagai koenzim tiamin difosfat dan

tambahan ion Mg. Dengan adanya pemindahan 2 unit karbon ini maka dihasilkan

ketosa dengan 7 atom karbon yaitu sedoheptulosa-7-fosfat dan aldosa gliseraldehid-3

fosfat.

Transaldolase membantu transfer 3 karbon dari dehidroksi aseton (karbon 1-3)

dari sedoheptulosa-7-fosfat menjadi gliseraldehid-3 fosfat membentuk ketose fraktosa-

6 fosfat dan aldosa 4 karbon yaitu erytrosa 4-fosfat. Dalam proses ini gliseraldehid-3

fosfat dibuahi menjadi glukosa 6-fosfat. Dalam reaksi ini melibatkan enzim pada

glikolisis yang bekerja sebaliknya untuk glukoneogenesis yaitu fruktol,6 bifoposfatase.

Bila enzim ini tidak ada maka gliseraldehid-3 fosfat mengikuti jalur normal glikolisis

diubah menjadi piruvat.

DUA JALUR UTAMA KATABOLISME GLUKOSA

Jalur Pentosa fosfat jelas berbeda dengan glikolisis. Oksidasi terjadi pada

reaksi pertama memerlukan NADP bukan NAD dan dihasilkan CO2 sebagai produk

khusus. Pada HMS tidak dihasilkan ATP seperti pada glikolisis. Pada HMS dihasilkan

ribosa yang tidak dapat dihasilkan oleh glikolisis.


EKUIVALEN PEREDUKSI DIHASILKAN DALAM JARINGAN KHUSUS UNTUK

KEPENTINGAN SINTESIS REDUKTIF

Aktivitas HMS meningkat dalam jaringan tertentu yang aktif melaksanakan sintesis,

misalnya di hepar, jaringan adiposa, korteks adrenal, tiroid, eritrosit, testis dan kelanjar

mamma yang laktasi; tetapi HMS tidak aktif dan kelenjar mammae yang tdak sedang

laktasi dan otot skelet. Di dalam jaringan tersebut banyak diperlukan NADPH untuk

reduksi. Yang meliputi sintesis asam lemak, steroid, asam amino melalui glutamat

dehidrogenase dan glutation teresuksi dalam eritrosit. Keadaan ini mungkin

disebabkan adanya lipogenesis yang aktif atau penggunaan NADPH meningkat

menghasilkan NADP yang memicu degradasi glukosa aktif melalui HMS. Di jaringan ini

terjadi peningkatan sintesis glukosa-6 fosfat dehidrogenase dan 6fosfoglukonat

dehidrogenase yang dipacu oleh insulin yang ada hubungannya dengan keadaan

kenyang.

PENTOSA DAPAT DISINTESIS DI SEMUA JARINGAN

HMS menyediakan residu ribosa untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat.

Sumbernya adalah ribosa-5 fosfat yang dapat beraksi dengan ATP membentuk

pirofosforibosil-5 fosfat (PPRP) untuk biosintesis nukliotida. Meskipun demikian otot

skelet mengandung sedikit glukosa-6 fosfat dehidrogenase dan 6-fosfoglukonat

dehidrogenase. Otot skelet, seperti jaringan lainnya mampu mensintesis ribosa 5fosfat

untuk sintesis nukleotida. Reaksi ini dilengkapi oleh kebalikan dari fase nonoksidatif

HMS dengan memanfaatkan fruktosa 6-fosfat. Dengan demikian adalah tidak perlu

untuk memiliki fungsi HMS lengkap dijaringan untuk sintesis ribosa fosfat.

HMS MEMBANTU GLUTATION PEROKSIDASE DALAM MENCEGAH HEMOLISIS

ERITROSIT

HMS dalam eritrosit menyediakan NADPH untuk mereduksi glutation

teroksidasi menjadi glutation tereduksi yang dikatalisis oleh glutation reduktase suatu

enzim flavoprotein yang memerlukan FAD. Pada gilirannya, glutation tereduksi dapat

membuang H202 dari eritrosit melalui suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim glutation

peroksidase yang mengandung selenium. Reaksi ini penting karena H202 yang


terakumulasi dapat memperpendek umur eritrosit dengan peningkatan oksidasi

hemoglobin menjadi methemoglobin.

jalur pentosa fosfat dan jalur lain pada metabolisme hexosa

Documents