Metabolisme Karbohidrat

Dwi Novitasari

Penggunaan glukosa (utama)

Overview• Kebutuhan tiap jaringan akan glukosa

berbeda• Otak minimal menggunakan glukosa vs

eritrosit secara total• Glikolisis merupakan lintasan utama

pemakaian glukosa • Terjadi di sitoplasma• Dapat terjadi secara aerob maupun anaerob

• Otot rangka bekerja sangat baik dlm kondisi aerob maupun anaerob

• Otot jantung mempunyai kemampuan glikolisis yg sangat buruk dlm kondisi anaerob

• Pd sel kanker, glikolisis terjadi sangat cepat dari kebutuhan yg diperlukan dlm siklus sel laktat meningkat

Konsekuensi glikolisis anaerob• Jumlah energi yang dihasilkan terbatas• Sehingga untuk menghasilkan energi

tertentu dibutuhkan glukosa lebih banyak dibanding kondisi aerob

GLIKOLISIS• Glikolisis adalah rangkaian reaksi yang

mengubah glukosa menjadi dua molekul piruvat. Dikenal sebagai Embden-Meyerhof pathway

• Menghasilkan Adenosin Tri Phospat (ATP)

• Terdiri atas 2 fase dengan10 langkah

FATE of PYRUVATE

C6H12O6 + 2 ADP + 2 NAD++ + 2 Pi   2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H++ + 2 H2O

Sangat tergantung pada jenis organismenyaNet reaksi glikolisis ???

Tahap pengembalian / pay off

• Memerlukan 2 molekul ATP• Memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose

fosfat

Tahap persiapan

• 4 ATP• 2 molekul piruvat• 2 molekul NADH + H

Tahap 1.• Fosforilasi glukosa• Reaksi yang irreversibel• Heksokinase: transfer gugus fosfat pada molekul heksosa• Memerlukan Mg

• Heksokinase terdapat dlm semua sel ekstrahepatik

• Menjamin tersedianya glukosa bagi jaringan walaupun glukosa plasma rendah

Tahap 2. Dikatalisis fosfoglukoisomerase Perubahan isomer dari aldosa ke ketosa Ensim memerlukan Mg, dan spesifik untuk substratnya

Tahap 3.Dikatalisis oleh fosfofruktokinase (PFK)Pd kondisi in vivo reaksi berlangsung irreversibel

Tahap 4Menghasilkan 2 molekul tiga karbon : DHAP dan G3PDikatalisis oleh Fructose-1,6-Bisphosphate Aldolase

Tahap 5Dikatalisis oleh Triose Phosphate Isomerase Reaksi lebih cenderung ke arah kanan, dan dilakukan dengan tetap menjaga konsentrasi G3P rendah

Bila dari fruktosa

Tahap 6Memerlukan NAD+ sehingga ratio NAD+ / NADH + H di dalam sel meningkat, sangat penting untuk pengaturan laju dan arah reaksi

Senyawa intermediet terkait afinitas Hb terhadap O2

• Senyawa 1,3 bisphospogliserat 2,3 bisphospogloserat /DPG (dalam eritrosit)

• Berperan penting dalam menurunkan afinitas Hb terhadap O2

• 2,3 DPG meningkat Hb melepaskan O2 menuju ke sel, dan mengikat CO2 dr sel

Tahap 7Merupakan reaksi fosforilasi tingkat substrat untuk ADP menjadi 3PG dan ATPKarena dihasilkan 2 molekul ATP untuk setiap 1 glukosa, maka pada tahap ini, reaksi menjadi impas

• Jika terdapat arsenat maka akan bersaing dg Pi sehingga tidak terbentuk ATP

• Terbukti arsenat dapat memutus rangkaian oksidasi dan fosforilasi

Tahap 8Reaksi pada kondisi standar cenderung lebih ke arah kiri untuk membentuk 3PGDi dalam sel, konsentrasi 3PG dijaga pada konsentrasi yg selalu tinggi, sehingga reaksi cenderung ke arah kanan

• Enolase dihambat oleh fluorida dan tergantung pd mineral Mg2+ atau Mn2+

Tahap 9Merupakan reaksi dehidrasi sederhana dari 2PG menjadi PEPMempunyai 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 10Reaksi 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

Kondisi anaerob:

• Hasil energi oksidasi glukosa – Kondisi aerob : 38 ATP– Kondisi anaerob : 8 ATP

Regulasi glikolisis• Walaupun rangkaian glikolisis bersifat

reversibel, terdapat 3 reaksi yang dianggap tidak reversibel

• Reaksi tersebut dikalisis oleh:– Heksokinase– Phospofruktokinase– Piruvat kinase

Oksidasi piruvat• Merupakan jalur irreversibel dari

glikolisis menuju asam sitrat

• Piruvat dehidrogenase diinhibisi oleh produk akhirnya (asetil coA dan NADH)

Aspek klinis• Inhibisi metabolisme piruvat

menyebabkan asidosis laktat– Ion arsen dan merkuri dapat menghambat

kerja piruvat dehidrogenase– Defisiensi tiamin (kofaktor) menyebabkan

penumpukan piruvat– Penderita piruvat dehidrogenase herediter