METABOLISMEMETABOLISME KARBOHIDRAT KARBOHIDRAT

METABOLISME KARBOHIDRATMETABOLISME KARBOHIDRAT

Meliputi:Meliputi:

Overview of metabolismOverview of metabolism

Struktur gula, polisakarida Struktur gula, polisakarida (mandiri) (mandiri)

Glikolisis, glukoneogenesis dan jalur pentosa fosfatGlikolisis, glukoneogenesis dan jalur pentosa fosfat

Siklus KrebsSiklus Krebs

Transport elektron, translokasi proton dan fosforilasi Transport elektron, translokasi proton dan fosforilasi oksidatifoksidatif

Fotosintesis Fotosintesis (mandiri) (mandiri)

Struktur dan metabolisme oligosakarida dan polisakarida Struktur dan metabolisme oligosakarida dan polisakarida (mandiri) (mandiri)

Regulasi metabolisme karbohidrat.Regulasi metabolisme karbohidrat.

Overview of metabolismOverview of metabolism..Jalur Jalur metabolisme metabolisme 3 kategori 3 kategori

KatabolikKatabolik: utk proses pemecahan molekul besar, oksidasi, : utk proses pemecahan molekul besar, oksidasi, menghasilkan ekivalen pereduksi dan terutama produksi ATPmenghasilkan ekivalen pereduksi dan terutama produksi ATP

AnabolikAnabolik: terlibat dlm proses sintesis senyawa kompleks dari : terlibat dlm proses sintesis senyawa kompleks dari prekursornya (AA prekursornya (AA protein), endotermik, endergonik. protein), endotermik, endergonik.

AmfibolikAmfibolik: terjadi di persilangan metabolisme yg menghubungkan : terjadi di persilangan metabolisme yg menghubungkan jalur anabolik dg katabolik. Contoh Siklus Krebs (Siklus jalur anabolik dg katabolik. Contoh Siklus Krebs (Siklus

Asam Asam Sitrat)Sitrat)

Metabolisme Normal : adaptasi terhadap saat kelaparan/ puasa, Metabolisme Normal : adaptasi terhadap saat kelaparan/ puasa, latihan fisik, kehamilan, laktasi.latihan fisik, kehamilan, laktasi.

Metabolisme Abnormal: akibat dari defisiensi nutrisi, defisiensi enzim, Metabolisme Abnormal: akibat dari defisiensi nutrisi, defisiensi enzim, sekresi hormon regulasi metabolisme tidak normal, efek obat dan sekresi hormon regulasi metabolisme tidak normal, efek obat dan racun.racun.

Kebutuhan kalori seseorang dg BB 70 kg Kebutuhan kalori seseorang dg BB 70 kg 2400 – 2900 kcal 2400 – 2900 kcal

Kurang lebih 40% - 50% lebih tinggi dari BMR (140% - 150% BMR).Kurang lebih 40% - 50% lebih tinggi dari BMR (140% - 150% BMR).

Kelebihan kalori terus menerus Kelebihan kalori terus menerus Obesitas (IMT > 26) Obesitas (IMT > 26)

Kekurangan kalori terus menerus Kekurangan kalori terus menerus katabolisme protein tanpa katabolisme protein tanpa replacement replacement “emaciation”. “emaciation”.

Kelaparan/ puasa Kelaparan/ puasa nervous system dan eritrosit , peka terhadap nervous system dan eritrosit , peka terhadap kekurangan glukosa kekurangan glukosa saat cadangan glikogen menipis maka saat cadangan glikogen menipis maka tubuh melakukan glukoneogenesistubuh melakukan glukoneogenesis

Hormon pengatur metabolisme Hormon pengatur metabolisme

Insulin: patologis Insulin: patologis Diabetes melitus Diabetes melitus kadar gula darah tinggi kadar gula darah tinggi

Glukagon Glukagon glukoneogenesis glukoneogenesis meningkatkan kadar gula darah meningkatkan kadar gula darah ke normalke normal

Diabetes melitus tipe I : defisiensi sekresi insulinDiabetes melitus tipe I : defisiensi sekresi insulin

Diabetes melitus tipe II: sel tidak sensitif terhadap insulinDiabetes melitus tipe II: sel tidak sensitif terhadap insulin

Jalur katabolisme (3 tahapan)Jalur katabolisme (3 tahapan)

Karbohidrat Protein Lipid

Glukosa Asam aminoAsam lemak

+ gliserol

Asetil-koA

Digesti + absorpsi

katabolisme

Siklus Krebs 2 H ATP

2 CO2

Respirasi selRespirasi sel

SIKLUS ASAM SITRAT (s. Krebs , s. asam sitrat, SIKLUS ASAM SITRAT (s. Krebs , s. asam sitrat, TCA TCA cycle)cycle)

Serangkaian reaksi di mitokondria untuk oksidasi asetil-KoA Serangkaian reaksi di mitokondria untuk oksidasi asetil-KoA COCO22 dan H dan H22O O terbtk terbtk NADH dan FADH2NADH dan FADH2 akibat aktivitas enzim akibat aktivitas enzim

dehidrogenasedehidrogenase

Jalur metabolisme bersamaJalur metabolisme bersama utk oksidasi karbohidrat, lemak dan utk oksidasi karbohidrat, lemak dan protein protein

Enzim-enzim terletak di matriks mitokondria, bebas/terikat pd Enzim-enzim terletak di matriks mitokondria, bebas/terikat pd membran dalam mitokondriamembran dalam mitokondria

NADH, FADH2 yg dihasilkan pada oksidasi-ß & TCA NADH, FADH2 yg dihasilkan pada oksidasi-ß & TCA di di reoksidasi melalui rantai pernafasan reoksidasi melalui rantai pernafasan hasilkan ATP >>>, perlu O hasilkan ATP >>>, perlu O22

Oksidasi-ß dan TCA berlangsung dalam keadaan Oksidasi-ß dan TCA berlangsung dalam keadaan aerob aerob

Secara garis besar reaksi sbb:Secara garis besar reaksi sbb:

1 mol asetil-KoA bergabung dg 1 mol oksaloasetat 1 mol asetil-KoA bergabung dg 1 mol oksaloasetat sitratsitrat

sitrat dioksidasi melalui serangkaian reaksi sitrat dioksidasi melalui serangkaian reaksi 2 2 mol mol CO2 dan pembentukan kembali oksaloasetat yg CO2 dan pembentukan kembali oksaloasetat yg

dapat memulai reaksi dg mol asetil Ko-A yang dapat memulai reaksi dg mol asetil Ko-A yang baru.baru.

Fungsi TCA : Fungsi TCA : antara lainantara lain

1. 1. Final common pathwayFinal common pathway untuk oksidasi untuk oksidasi sempurna sempurna karbohidrat, lipid dan protein.karbohidrat, lipid dan protein.

2. Pembentukan energi 2. Pembentukan energi

GLIKOLISIS, GLUKONEOGENESIS DAN JALUR GLIKOLISIS, GLUKONEOGENESIS DAN JALUR PENTOSA FOSFAT.PENTOSA FOSFAT.

Glikolisis.Glikolisis.Proses pemecahan heksosa (6 C) menjadi senyawa 3C atau 2C Proses pemecahan heksosa (6 C) menjadi senyawa 3C atau 2C dan menghasilkan ATP.dan menghasilkan ATP.

Glukoneogenesis.Glukoneogenesis.Proses pembentukan karbohidrat (glukosa) dari senyawa non Proses pembentukan karbohidrat (glukosa) dari senyawa non karbohidrat.karbohidrat.

Jalur pentosa fosfatJalur pentosa fosfatPemecahan glukosa menghasilkan pentosa fosfat, karbondioksida, Pemecahan glukosa menghasilkan pentosa fosfat, karbondioksida, NADPH.NADPH.

Glikolisis.Glikolisis.

Glukosa Glukosa piruvat/ laktat/ etanol dan CO piruvat/ laktat/ etanol dan CO22..

Amfibolik:Amfibolik:

Katabolik Katabolik memecahmemecah glukosa menghasilkan ATP. glukosa menghasilkan ATP.

Menghasilkan 3C prekursor utk Menghasilkan 3C prekursor utk pembentukanpembentukan asam asam amino, asam lemak dan kolesterol.amino, asam lemak dan kolesterol.

Jalur glikolisis (UJalur glikolisis (Ubiquitousbiquitous pathway) terdapat di hampir pathway) terdapat di hampir semua sel.semua sel.

GLIKOLISIS EMBDEN MEYERHOF

Oksidasi glukosa piruvat (aerob) / laktat (anaerob)

Berlangsung di bagian sitosol semua sel / jaringan

Fungsi : a.l membentuk energi

Dapat berlangsung dalam keadaan aerob atau anaerob

A. Glikolisis aerob : - piruvat yg dihasilkan dapat diubah menjadi asetil-KoA selanjutnya dioksidasi di TCA menghasilkan lebih banyak NADH dan FADH2 ATP >>> B. Glikolisis anaerob : - Rantai transfer elektron tdk dapat berlangsung reoksidasi NADH NAD terjadi melalui reduksi piruvat laktat - ATP lebih sedikit (hanya tingkat substrat)

Glikolisis Embden-MeyerhofGlikolisis Embden-Meyerhof

Jalur Embden-MeyerhofJalur Embden-Meyerhof

GlukoneogenesisGlukoneogenesis

Adl suatu proses perubahan prekursor (bukan karbohidrat) menjadi glukosa Adl suatu proses perubahan prekursor (bukan karbohidrat) menjadi glukosa atau glikogen.atau glikogen.

Substrat/ prekursor:Substrat/ prekursor:

Asam amino glukogenikAsam amino glukogenik

laktatlaktat

gliserolgliserol

propionatpropionat

Jaringan utama tempat berlangsung glukoneogenesis adl hati dan ginjal.Jaringan utama tempat berlangsung glukoneogenesis adl hati dan ginjal.

Organ tergantung /peka glukosa adalah sistem saraf dan eritrosit.Organ tergantung /peka glukosa adalah sistem saraf dan eritrosit.

Hipoglikemia menyebabkan disfungsi otak Hipoglikemia menyebabkan disfungsi otak berat berat koma koma game over game over

Fungsi:Fungsi:

Meningkatkan kadar glukosa darah utk kebutuhan normal sel.Meningkatkan kadar glukosa darah utk kebutuhan normal sel.

GlukoneogenesisGlukoneogenesis

Jalur Pentosa FosfatJalur Pentosa Fosfat

Adl jalur alternatif metabolisme glukosa.Adl jalur alternatif metabolisme glukosa.

Jalur ini berlangsug di sitosolJalur ini berlangsug di sitosol

Enzim yang terlibat antara lain G6PD, transketolase dan transaldolaseEnzim yang terlibat antara lain G6PD, transketolase dan transaldolase

Reaksi terbagi ke dalam 2 fase:Reaksi terbagi ke dalam 2 fase:

- oksidatif: menghasilkan NADPH- oksidatif: menghasilkan NADPH

- nonoksidatif : menghasilkan prekursor-prekursor ribosa- nonoksidatif : menghasilkan prekursor-prekursor ribosa

Fungsi:Fungsi:

(Bukan ditujukan untuk produksi ATP)(Bukan ditujukan untuk produksi ATP)

Menghasilkan NADPH untuk sintesis asam lemak & steroidMenghasilkan NADPH untuk sintesis asam lemak & steroid

Sintesis ribosa untuk pembentukan nukleotida dan asam nukleatSintesis ribosa untuk pembentukan nukleotida dan asam nukleat

Defisiensi enzim glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD) Defisiensi enzim glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD) menyebabkan darah mudah hemolisis menyebabkan darah mudah hemolisis anemia hemolitik anemia hemolitik

Glikogenesis-GlikogenolisisGlikogenesis-Glikogenolisis

Regulasi metabolisme karbohidratRegulasi metabolisme karbohidrat

Gula darah kadarnya dipertahankan dalam range yang sempitGula darah kadarnya dipertahankan dalam range yang sempitKadar glukosa darah manusiaKadar glukosa darah manusia

setelah makan 6,5 – 7,2 mmol/Lsetelah makan 6,5 – 7,2 mmol/L2 jam pp 4,5 – 5,5 mmol/L2 jam pp 4,5 – 5,5 mmol/Lpuasa 3,3 – 3,9 mmol/Lpuasa 3,3 – 3,9 mmol/L

Berbeda utk tiap spesies.Berbeda utk tiap spesies.Glukosa darah diperoleh dari makanan, glukoneogenesis dan Glukosa darah diperoleh dari makanan, glukoneogenesis dan

glikogenolisis.glikogenolisis.

Kadar glukosa darah diatur oleh proses metabolik dan hormonal.Kadar glukosa darah diatur oleh proses metabolik dan hormonal.Insulin berperan utama dalam regulasi kadar glukosa darah.Insulin berperan utama dalam regulasi kadar glukosa darah.Insulin overdose Insulin overdose hipoglikemia cepat hipoglikemia cepat convulsion/ kejang convulsion/ kejangMekanisme Homeostasis melibatkan hati, jaringan ekstra hepatik Mekanisme Homeostasis melibatkan hati, jaringan ekstra hepatik dan hormondan hormon

Hati permeabel terhadap glukosa oleh adanya transporter glukosa Hati permeabel terhadap glukosa oleh adanya transporter glukosa GLUT2, sel ekstrahepatik (kecuali pankreas) relatif tidak permeabel, GLUT2, sel ekstrahepatik (kecuali pankreas) relatif tidak permeabel, perlu insulin utk utk pengaturan transporter.perlu insulin utk utk pengaturan transporter.

Transporter glukosa utama (Harper edisi 27)Transporter glukosa utama (Harper edisi 27)

Lokasi jaringanLokasi jaringan FungsiFungsi

GLUT 1GLUT 1 Otak, ginjal, kolon, plasenta, Otak, ginjal, kolon, plasenta, SDMSDM

mengambil glukosamengambil glukosa

GLUT 2GLUT 2 Hati, sel-beta pankreas, usus Hati, sel-beta pankreas, usus halus ginjal,halus ginjal,

mengambil / keluar cepat mengambil / keluar cepat glukosaglukosa

GLUT 3GLUT 3 Otak, ginjal, plasentaOtak, ginjal, plasenta mengambil glukosamengambil glukosa

GLUT 4GLUT 4 Jantung, otot rangka, adipositJantung, otot rangka, adiposit Mengambil glukosa dg Mengambil glukosa dg stimulasi insulinstimulasi insulin

GLUT 5GLUT 5 Usus halusUsus halus Absorpsi glukosaAbsorpsi glukosa

SGLT 1SGLT 1 Usus halus, ginjalUsus halus, ginjal Mengambil glukosa melawan Mengambil glukosa melawan gradien konsentrasigradien konsentrasi

Glukokinase penting dalam pengaturan gula darah setelah makan.Glukokinase penting dalam pengaturan gula darah setelah makan.

Heksokinase mempunyai Km rendah untuk glukosa, berfungsi Heksokinase mempunyai Km rendah untuk glukosa, berfungsi dengan kecepatan konstan pd keadaan normal.dengan kecepatan konstan pd keadaan normal.

Glukokinase mempunyai Km tinggi utk glukosa (afinitas rendah), Glukokinase mempunyai Km tinggi utk glukosa (afinitas rendah), aktivitasnya naik saat gula darah masuk vena porta aktivitasnya naik saat gula darah masuk vena porta pengambilan pengambilan glukosa dalam jumlah besar setelah makan.glukosa dalam jumlah besar setelah makan.

Glukagon berperan kebalikan dari insulin.Glukagon berperan kebalikan dari insulin.

Hormon ini diproduksi di sel-alfa pankreas.Hormon ini diproduksi di sel-alfa pankreas.

Sekresi meningkat pada hipoglikemiaSekresi meningkat pada hipoglikemia

Menstimulasi glikogenolisis melalui aktivasi fosforilase, Menstimulasi glikogenolisis melalui aktivasi fosforilase, Menstimulasi glukoneogenesis dari asam amino dan laktat melalui Menstimulasi glukoneogenesis dari asam amino dan laktat melalui caraka kedua c-AMP (lihat: Transduksi sinyal)caraka kedua c-AMP (lihat: Transduksi sinyal)

Insulin dan glukagon didegradasi di hati.Insulin dan glukagon didegradasi di hati.

Hormon-hormon lain yg berefek pada kadar glukosa darahHormon-hormon lain yg berefek pada kadar glukosa darah

Hormon2 kel pituitari anterior Hormon2 kel pituitari anterior meningkatkan kadar glukosa darah. meningkatkan kadar glukosa darah.

ACTH, diabetogenic hormoneACTH, diabetogenic hormone

growth hormon (inhibit glucose utilization), growth hormon (inhibit glucose utilization),

Glukokortikoid, (adrenal korteks) meningkatkan glukoneogenesis, Glukokortikoid, (adrenal korteks) meningkatkan glukoneogenesis, katabolisme protein, menghambat penggunaan glukosa ekstra-katabolisme protein, menghambat penggunaan glukosa ekstra-hepatikhepatik

Sitokin, antagonis efek thd insulinSitokin, antagonis efek thd insulin

Epinefrin, disekresi pd kondisi stres (exited, perdarahan, hipoksia, Epinefrin, disekresi pd kondisi stres (exited, perdarahan, hipoksia, hipoglikemia) hipoglikemia) glikogenolisis di hati dan otot glikogenolisis di hati dan otot

di hati menyebabkan sekresi glukosa ke dalam sirkulasidi hati menyebabkan sekresi glukosa ke dalam sirkulasi

di otot menyebakan peningkatan glikolisis.di otot menyebakan peningkatan glikolisis.

Aspek klinikAspek klinik

Diabetes melitus, kadar gula tinggi dapat disebabkan kurangnya Diabetes melitus, kadar gula tinggi dapat disebabkan kurangnya sekresi hormon insulin (I) atau sel tidak sensitif terhadap insulin sekresi hormon insulin (I) atau sel tidak sensitif terhadap insulin (defek pd reseptor) (II)(defek pd reseptor) (II)

Ketidaksempurnaan jalur pentosa fosfat Ketidaksempurnaan jalur pentosa fosfat hemolisis sel darah hemolisis sel darah merahmerah

Pembebanan fruktosa pada hati dapat memperburuk kondisi hiper Pembebanan fruktosa pada hati dapat memperburuk kondisi hiper trigliseridemia, hiperkolesterolemia dan hiperurikemia.trigliseridemia, hiperkolesterolemia dan hiperurikemia.

Fruktosa dan sorbitol dihubungkan dengan kejadian katarak Fruktosa dan sorbitol dihubungkan dengan kejadian katarak diabetik.diabetik.

PustakaPustaka

Harper’s Illustrated Biochemistry, 27Harper’s Illustrated Biochemistry, 27thth edition.edition.

Zubay GL. Biochemistry, 4Zubay GL. Biochemistry, 4thth edition edition

Gambar: InternetGambar: Internet

NoteNote: :

Harap dibacaHarap dibaca