Lo 2 - Metabolisme Karbohidrat

5/24/2018 Lo 2 - Metabolisme Karbohidrat

1/26

METABOLISME KARBOHIDRAT

1.PENDAHULUAN.

.Pada umumnya sumber karbohidrat dalam makanan berasal dari beras, namun ada juga

yang berasal dari sagu, ketela pohon atau jagung.

Karbohidrat merupakan senyawa biomolekul yang paling banyak jumlahnya di permukaan

bumi ini. Polimer karbohidrat yang tidak larut merupakan pelindung dan membentuk dinding

sel bakteri; pada tumbuhan senyawa ini berfungsi sebagai penopang dan pada binatang

berfungsi sebagai jaringan ikat dan "cel coat".

Fungsi utama dari metabolisme karbohidrat adalah untuk menghasilkan energi dalam bentuk

senyawa yang mengandung ikatan fosfat bertenaga tinggi.

2.PENCERNAAN KARBOHIDRAT.

Pencernaan karbohidrat terjadi terutama di usus kecil. Enim amilase yang disekresi

pankreas, dengan p! optimum memerlukan ion #l secara mutlak, menghidrolisis amilosa

menjadi maltosa dan glukosa. $pabila amilopektin dan glikogen dihidrolisis; glukosa, maltosa,

maltotriosa dan oligosakarida dengan rantai cabang pendek terbentuk. $milum %starch& dan

glikogen yang telah mengalami hidrasi %hydrated starch& akan dicerna oleh amilase pankreas

dan menghasilkan maltosa '()lk%*&)lk+, trisaccharida maltotriosa '()lk%*&

)lk%*& )lk+, a(limit de-trins dan sedikit glukosa.

$milase merupakan endopolisakaridase; (amilse tidak bisa memutus ikatan (%*& pada

glukosa yang terletak pada titik cabang lihat gambar dibawah ini

Enim(enim yang dapat menghidrolisis disakarida terdapat pada "brush border", dengan

nama umum disakaridase. !asil utama hidrolisis disakarida adalah glukosa, galaktosa, dan

fruktosa. /onosakarida yang telah diserap masuk ke 0ena porta setelah melalui hepar beredar

keseluruh tubuh. 1elulosa tidak dapat dicerna oleh manusia, akhirnya akan dikeluarkan dengan

feses.

/onosakarida diserap dengan kecepatan yang berbeda. 2rutan menurut kecepatannya adalah

sebagai berikut 3 galaktosa, glukosa fruktosa, mannosa, -ilosa %-ylosa& dan arabinosa. )alaktosa

dan glukosa diserap secara aktif.


2/26

)ambar a 3 #ara kerja enim amilase


3/26

3.PEMBAGIAN METABOLISME KARBOHIDRAT.

2ntuk mempermudah mempelajari metabo(lisme karbohidrat, maka dibagi menjadi beberapa

jalur metabolisme. 4amun hendaknya diingat bahwa dalam tubuh, jalur(jalur ini merupakan

kesatuan, yang mana jalur yang paling banyak dilalui tergantung pada keadaan %status nutrisi&

waktu itu.

Pembagiannya adalah3

5.*.)likolisis %"glycolysis"&

5.6.)likogenesis % "glycogenesis" &.

5.5.)likogenolisis % "glycogenolysis" &.

5..7ksidasi asam piru0at.

5.8.9alur fosfoglukonat oksidatif % "!e-ose /ono(phosphate 1hunt" atau "Pentose Phosphate

Pathway" &.

5.:.)lukoneogenesis % "gluconeogenesis" &.

5../etabolisme fruktosa, galaktosa dan heksosamin

4. G L I K O L I S I S.

)likolisis adalah pemecahan glukosa menjadi asam piru0at atau asam laktat. 9alur ini

terutama terjadi dalam otot bergaris, yang dimaksudkan untuk menghasilkan energi %$P&.

$pabila glikolisis terjadi dalam suasana anaerobik maka akan berakhir dengan asam laktat, dan

menghasilkan dua $P % gambar(*&.

.*.ahapan reaksi glikolisis.

9alur ini disebut juga jalur Embden(/eyerhof. 1emua enim yang terlibat terdapat dalam fraksi

ekstra mitokhondria %dalam sitosol&. /ula(mula glukosa mengalami esterifikasi dengan fosfat,

reaksi ini disebut juga fosforilasi glukosa oleh $P menjadi glukosa :(P.

!eksokinase %glukokinase&

/geaksi ini memerlukan ion /g


4/26

Glukokinase terdapat dalam hepar dan pankreas. /empunyai Km untuk =(glukosa jauh

lebih tinggi dari enim he-okinase. )lukokinase memerlukan glukosa lebih tinggi untuk

menjadi aktif bila dibandingkan dengan heksokinase %gambar 6?&

1elain itu glukokinase tidak dihambat oleh hasil reaksinya yaitu glukosa :(P. )lukokinase

berperan biasanya pada waktu kadar glukosa darah tinggi %sesudah makan&. Pada penderita

=iabetes /ellitus enim ini jumlahnya berkurang.

>eaksi fosforilasi ini boleh dikatakan reaksi satu arah.

1elanjutnya glukosa :(P diubah menjadi fruktosa :(P. >eaksi ini dikatalisis enim

fosfoheksosa isomerase, dimana terjadi aldosa(ketosa isomerasi. !anya =(anomer dari glukosa

:(P yang bisa dipakai sebagai substrat. >eaksi ini merupakan reaksi bolak(balik.

>eaksi selanjutnya adalah pembentukan fruktosa *,:(difosfat oleh enim fosfofruktokinase(

*. >eaksi ini boleh dikatakan reaksi satu arah. Enim fosfofruktokinase(* merupakan enim

yang bisa diinduksi. Enim ini memegang peran yang penting dalam mengatur kecepatan

glikolisis.

fosfofruktokinase(*

Fruktosa :(P < $PFruktosa *,:(@P < $=P.

/g


5/26

1elanjutnya glikolisis berjalan dengan oksidasi gliseraldehid 5(fosfat %gliseraldehida 5(P&

menjadi *,5(bisfosfogliserat. Karena adanya enim fosfotriosa isomerase, dihidroksi

asetonfosfat juga dioksidasi.Enim yang bertanggung jawab pada reaksi ini adalah

gliseraldehida 5(P dehidrogenase yang mana aktifitasnya tergantung adanya NAD+. Enim ini

terdiri dari empat polipeptida yang identik membentuk tetramer. Empat gugusan (1! terdapat

pada tiap polipeptida, mungkin berasal dari residu sistein %cysteine&. 1atu gugusan (1! terdapat

pada "acti0e site". >eaksinya berjalan sebagai berikut % gambar(5 &3

/ula(mula substrat berikatan dengan "cysteinyl moiety" pada dehidrogenase membentuk

suatu tiohemiasetal, yang kemudian dioksidasi menjadi tiol(ester. $tom hidrogen yang terlepas

dipindah pada 4$=


6/26

>eaksinya3

$=P $P

Fosfoenolpiru0at Enolpiru0at

Piru0at kinase

Enim piru0at kinase hepar berbeda sifatnya dengan enim piru0at kinase otot. Pada otot

konsentrasi $P yang tinggi akan menghambat enim ini. Pada hepar enim ini dapat dihambat

oleh $P dan alanin, tapi adanya fruktosa *,:(difosfat dengan konsentrasi tinggi, akan dapat

menghilangkan hambatan ini. =alam hepar enim ini dihambat juga oleh asam lemak rantai

panjang dan asetil(Ko$.

=alam hepar glukagonmenghambat glikolisis dan merangsang glukoneogenesis dengan

meningkatkan konsentrasi c$/P. 1enyawa ini kemudian mengakti0asi "c$/P dependent

protein kinase". Protein kinase yang aktif ini akan mengkatalisis fosforilasi enim piru0at

kinase menjadi piru0at kinase(P. Enim piru0at kinase(P me(rupakan bentuk tidak aktif.

=engan demikian glukagon menghambat glikolisis.

1ampai dengan reaksi ini hasil netto dari perubahan glukosa menjadi dua asam piru0at

adalah dua $P, yaitu pada awal jalur ini dibutuhkan dua $P dan kemudian menghasilkan

empat $P.

Pada keadaan anaerobik reoksidasi 4$=! melalui rantai respirasi tidak berjalan. $sam

piru0at akan dirubah menjadi asam laktat, yang dikatalisis enim laktat dehidrogenase.

>eaksinya3

laktat dehidrogenase

$sam piru0at < 4$=! B(laktat < 4$=$!

)likolisis dalam eritrosit sekalipun dalam keadaan aerobik akan menghasilkan asam laktat,

karena enim(enim yang dapat mengoksidasi asam piru0at secara aerobik tidak ada dalam sel

da(rah merah.

=alam eritrosit golongan mammalia tahapan yang dikatalisis fosfogliserat kinase di " by

passed " dengan adanya enim bisfosfogliserat mutasedan enzim 2,3bisfosfogliserat fosfatase


7/26

%gambar(&. $kibat adanya dua enim ini $P tidak terbentuk dan ini memungkinkan glikolisis

berlangsung apabila kebutuhan $P minimum. 6,5(bisfosfogliserat bergabung dengan

hemoglobin sehingga menyebabkan affinitas hemoglobin terhadap oksigen menurun. Kur0e

dissosiasi oksigen hemoglobin bergerak ke kanan. =engan demikian adanya 6,5(bisfosfogliserat

dalam sel darah merah membantu pelepasan oksigen untuk keperluan jaringan.

>eaksinya 3

Enim *

*,5(bisfosfogliserat 6,5(bisfosfogliserat

Enim 6

5(fosfogliserat.

Enim * 3 bisfosfogliserat mutase

Enim 63 6,5(bisfosfogliserat fosfatase

=alam glikolisis ada tiga reaksi boleh dikatakan secara fisiologis satu arah, yaitu reaksi yang

dikatalisis enim(enim 3

*. heksokinase % dan glukokinase &

6. fosfofruktokinase

5. piru0at kinase

Batihan C cek list .

*.$pa fungsi glikolisis

6.ulisllah rangkaian reaksi glikolisis

5.erangkan 3

5.*.cara kerja enim(enim berikut 3

heksokinaseCglukokinase

fosfofruktokinase * %Phospho Fructo Kinase * D PFK(*&

PFK(6

Piru0at kinase

5.6.apa saja yang mempengaruhi kerjanya % menghambat atau meningkatkan &

./engapa anaerobik dan aerobik berbeda : $P

8.erangkan peran Fruktosa 6,: @P

:.erangkan glikolisis dalam sel darah merah.

.erangkan pengaruh hormon glukagon terhadap PFK(6 dan enim piru0at kinase


8/26

#atatan 3

5.OKSIDASI ASAM PIRUVAT MENJADI ASETIL-KoA

$sam piru0at dapat masuk ke dalam mitokhondria dengan pertolongan suatu transporter.

$sam piru0at mengalami oksodasi(dekarboksilasi oleh suatu enim yang tersusun rapi dalam

matriks mitokhondria. Enim(enim ini disebut piru0at dehidrogenase kompleks

% gambar 8 dan : &.

/ula(mula asam piru0at mengalami dekarboksilasi. >eaksi ini dikatalisis enim piru0at

dehidrogenase. iamin pirofosfat bertindak sebagai ko(enim. =alam reaksi ini terbentuk #76

dan (hidroksietil(tiaminpirofosfat atau disebut juga "aktif asetaldehid". 1enyawa yang disebut

belakangan ini dipindah ke prostetik lipoamide, yang merupakan bagian dari enim

transasetilase. =alam perpindahan ini disulfida dari lipoamide tereduksi, asetildehida

teroksidasi menjadi asetil aktif yang terikat sebagai tioester. )ugusan asetil ini kemudian

bereaksi dengan koenim($, membentuk asetil(1(Ko$, dan menghasilkan lipoamide dalam

bentuk disulfhidril%tereduksi&. Koenim yang tereduksi ini dioksidasi kembali oleh suatu

fla0oprotein, dihidrolipoil dehidrogenase. Fla0oprotein yang tereduksi kemudian dioksidasi

oleh 4$=ingkasnya, reaksinya adalah sebagai berikut3

#!5#7#77! < !1#o$ < 4$=


9/26

6. G L I K O G E N.

:.*.) B A K 7 ) E 4 E 1 A 1 .

)likogen dalam sel binatang fungsinya mirip dengan amilum dalam tumbuhan yaitu sebagai

cadangan energi.

Pembentukan glikogen %glikogenesis& terjadi hampir dalam semua jaringan, tapi yang

paling banyak adalah dalam hepar dan dalam otot. 1etelah seseorang diberi diet tinggi

karbohidrat %hidrat arang&, kemudian heparnya dianalisis , maka akan didapatkan kurang

lebih : berat basah terdiri dari glikogen. 4amun *6 sampai *? jam kemudian, hampir

semua glikogen habis terpakai. =alam otot kandungan glikogen jarang melebihi satu persen,

tapi untuk menghabiskan glikogen tersebut agak sulit, yaitu misalnya dengan olah raga berat

dan lama.

1intesis glikogen dimulai dengan perobahan glukosa :(fosfat menjadi glukosa *(fosfat yang

dikatalisis enim fosfoglukomutase %glukosa *,:(bisfosfat bertindak sebagai koenim&

%gambar( &.

1elanjutnya enim uridin difosfat glukosa pirofosforilase %2=P) pirofosforilase& meng(

katalisis pembentukan uridin difosfat glukosa %2=P(glukosa& % gambar(? &.

2P < )lukosa *(fosfat2=P(glukosa < Ppi

>eaksi ini boleh dikatakan reaksi sea(rah,karena hidrolisis senyawa inorganik pirofosfat

menjadi inorganik fosfat, yang dikatalisis enim inorganik pirofosfatase menarik reaksi

kekanan. Enim glikogen sintetase %glikogen sintase& memindahkan glukosil aktif dari

2=P(glukosa %2=P)& pada bagian dari ujung glikogen yang tidak dapat direduksi,

membentuk ikatan (*( glukosidik. Pembentukan ikatan tersebut terjadi ber(ulang6,

sehingga cabangnya makin panjang. $pabila panjang cabang tersebut mencapai antara :

sampai **, maka enim amilo(*,(*,: transglukosidase ("branching enzim"& memindahkan

sebagian dari residu ikatan (*, %minimum : residu&, pada rantai didekatnya membentuk

ikatan (*,:. 9adi terjadi titik percabangan baru. Kemudian kedua cabang tersebut

bertambah panjang. =an seterusnya kejadian berulang kembali % gambar(G &.

2ridin difosfat yang dibebaskan ketika unit glukosil dari 2=P) dipindah kebagian tertentu

dari glikogen, disintesis kembali menjadi 2P dengan memakai $P. otal kebutuhan $P


10/26

untuk menyimpan satu molekul glukosa menjadi satu molekul glikogen adalah dua molekul,

dua $=P dan dua inorganik fosfat terbentuk.

@erat molekul glikogen mencapai satu sampai empat juta lebih.

:.6.)BAK7)E47BA1A1

Pemecahan glikogen dalam hepar dan otot berbeda dengan enim yang terdapat dalam

pencernaan. Enim glikogen fosforilase akan

melepaskan unit glukosa dari rantai cabang glikogen yang tidak bisa direduksi. >eaksinya

bisa digambarkan sebagai berikut3

%)lukosa&n < !5P7 )lukosa *(fosfat < %)lukosa&n(*

Enim ini hanya memecah ikatan (*( glikosidik, dan berhenti pada empat residu dari titik

cabang. Enim amilo %*,&(%*,& glukan transferase, memindah tiga unit glukosa yang

terikat pada rantai cabang %yang tinggal empat& pada rantai yang lain membentuk HrantaiI

lurus. 1elanjutnya enim glikogen fosforilase.akan memecah ikatan (*, sampai unit

glukosa dari titik cabang, demikian seterusnya.

!ebranching enzim %amilo *,:(glukosidase& memecah ikatan glukosidik *,: dan

menghasilkan glukosa % gambar(*5 &. =alam otot glukosa yang dihasilkan tidak cukup

banyak untuk dieksport keluar sel, kemungkinan dipakai oleh sel otot itu sendiri.

)lukosa *(fosfat yang terlepas diubah menjadi glukosa :(fosfat oleh enim

fosfoglukomutase. 1enyawa ini bisa masuk jalur glikolisis atau jalur lainnya. =i hepar,

ginjal dan epitel usus halus glukosa fosfatase yang spesifik memecah ikatan ester dan

melepaskan glukosa ke peredaran darah. Enim ini tidak didapatkan dalam otot.

:.5.)BAK7)E4E1A1 =$4 )BAK7)E47BA1A1,

/EK$4A1/E =$4 K74>7B

Pada prinsipnya enim yang mengatur metabolisme glikogen adalah glikogen fosforilase

dan glikogen sintase, enim(enim ini sendiri dibawah pengaruh suatu kontrol yang

komplek yaitu suatu mekanisme yang melibatkan peristiwa allosterik dan modifikasi ikatan

ko0alen pada senyawa fosfat dari enim.

:.5.*. $ktifasi dan inaktifasi fosforilase.


11/26

=alam hepar, enim fosforilase ada dalam keadaan aktif maupun tidak aktif. Pada

fosforilase yang aktif %fosforilase a&, gugusan hidroksil dari serin mengalami fosforilasi

%dalam ikatan ester&. Fosforilase a % yang aktif & bisa menjadi tidak aktif dengan hilangnya

fosfat yang terikat pada senyawa serin tersebut. >eaksi ini dikatalisis enzim fosfatase

spesifik dengan namaprotein fosfatase#. 2ntuk mengaktifkan enim fosforilase kembali

diperlukan refosforilasi, yang dapat dikatalisis enim fosforilase kinase dengan adanya

$P. Fosforilase otot, berbeda secara immunologik dan genetik bila dibandingkan

dengan fosforilase hepar. =alam otot fosforilase a merupakan bentuk fosforilase aktif

% dimer &, mengalami fosforilasi. Enim ini aktif dan tidak tergantung ada atau tidak

adanya $/P. iap monomer mengandung satu piridoksal fosfat.

Fosforilase b, yang mengalami defosforilasi hanya aktif apabila ada $/P. =alam

keadaan fisiologis fosforilase a merupakan bentuk aktif enim enim ini.

$ktifasi melalui c$/P

Fosforilase dalam otot dapat diaktifasi oleh epinefrin secara tidak langsung. $ktifasi ini

melalui c$/P. c$/P merupakan suatu senyawa intra selluler, senyawa ini merupakan

suatu senyawa antara %"intermediate compound"&. 1enyawa ini disebut juga "second

messenger". @anyak hormon yang bekerja dengan perantaraan senyawa ini. c$/P

dibentuk dari $P oleh enzim adenelil siklasesebelumnya dikenal dengan nama adenilat

siklase %adenylate cyclase&, yang terdapat pada permukaan dalam membran sel. $denelil

siklase dapat diaktifasi oleh hormon(hormon seperti3 epinefrin dan norepinefrin yang

bekerja melalui reseptor adrenergik beta. >eseptor ini terletak pada sel membran

%gambar(**&.

Pada heparglukagonbekerja melalui reseptor yang lain yaitu reseptor glukagon. c$/P

dirusak enzim fosfodiesterase; dengan adanya enim ini kadar c$/P diatur dalam kadar

yang rendah. $nsulindapat meningkatkan aktifitas enim fosfodiesterase dalam hepar,

dengan demikian menyebabkan kadar c$/P rendah.

/eningkatnya c$/P menyebabkan meningkatnya aktifitas enim protein kinase "c$/P(

dependent", yang mempunyai spesifisitas luas.

Protein kinase ini mengkatalisis fosforilasi oleh $P, enim fosforilase kinase b %tidak

aktif& menjadi fosforilase kinase a %aktif&, yang selanjutnya juga dengan proses fosforilasi

fosforilase kinase a yang aktif mengkatalisis perubahan fosforilase b menjadi fosforilase a

%lihat gambar **&.

:.5.6.)likogenolisis dalam hepar.

Penelitian menunjukkan bahwa selain pengaruh akti0itas glukagon melalui reseptornya,

glikogenolisis dalam hepar juga dirangsang oleh katekolamin %adrenalin& melalui proses


12/26

yang melibatkan mobilisasi #a


13/26

.GLUKONEOGENESIS

.*.)lukoneogenesis adalah suatu pembentukan glukosa dari senyawa yang bukan karbohidrat.

)lukoneogenesis penting sekali untuk menyediakan glukosa, apabila didalam diet tidak

mengandung cukup karbohidrat. 1yaraf, medulla dari ginjal, testes, jaringan embriyo dan

eritrosit memerlukan glukosa sebagai sumber utama penghasil energi. )lukosa diperlukan

oleh jaringan adiposa untuk menjaga senyawa antara siklus asam sitrat. =idalam mammae,

glukosa diperlukan untuk membuat laktosa. =idalam otot, glukosa merupakan satu(satunya

bahan untuk membentuk energi dalam keadaan anaerobik.

2ntuk membersihkan darah dari asam laktat yang selalu dibuat oleh sel darah merah dan

otot, dan juga gliserol yang dilepas jaringan lemak, diperlukan suatu proses atau jalur yang

bisa memanfaatkannya.

Pada hewan memamah biak, asam propionat merupakan bahan utama untuk

glukoneogenesis.

Perhatikan gambar(*

9alur yang dipakai dalam glukoneogenesis adalah modifikasi dan adaptasi dari jalur

Embden(/eyerhof dan siklus asam sitrat. Enim tambahan yang diperlukan dalam proses ini selain dari enim(enim dalam kedua

jalur diatas adalah 3

.*.*Piru0at karboksilase.

.*.6.Fosfoenolpiru0at karboksikinase.

.*.5.Fruktosa *,:(bisfosfatase %tidak ada dalam otot jantung dan otot polos&.

.*..)lukosa :(fosfatase.

=alam keadaan puasa, enim piru0at karboksilase dan enim fosfoenolpiru0at

karboksikinase sintesisnya meningkat. 1intesis enim ini juga dipengaruhi oleh hormon


14/26

glukokortikoid. =alam keadaan puasa, oksidasi asam lemak dalam hepar meningkat. Ani

membawa akibat yang menguntungkan untuk glukoneogenesis karena akan menghasilkan

$P, 4$=! dan oksaloasetat.

$sam lemak dan asetil(Ko$ akan menghambat enim(enim fosfofruktokinase, piru0at

kinase dan piru0at dehidrogenase, mengaktifkan enim(enim piru0at karboksilase dan

fruktosa *,:(bisfosfatase.

.6.1ubstrat untuk glukoneogenesis adalah 3

.6.*.asam laktat yang berasal dari otot, sel darah merah, medulla dari glandula supra(renalis,

retina dan sumsum tulang.

.6.6.gliserol, yang berasal dari jaringan lemak dan asam amino yang berasal dari protein.

.6.5.asam propionat, yang dihasilkan dalam proses pencernaan pada hewan memamah biak.

.6..asam amino glikogenik.

.5.Perubahan asam laktat menjadi glukosa

2ntuk mengubah asam laktat menjadi glukosa dapat dilihat pada diagram %gambar *&3

$sam laktat di dalam sitoplasma diubah menjadi asam piru0at, kemudian asam piru0at

masuk ke dalam mitokhondria dan diubah menjadi oksaloasetat. Karena oksaloasetat tidak

dapat melewati membran mitokhondria, maka diubah dulu menjadi malat. =i sitoplasma

malat diubah kembali menjadi oksaloasetat. 7ksaloasetat kemudian diubah menjadi

fosfoenolpiru0at yang selanjutnya berjalan ke arah kebalikan jalur Embden(/eyerhof dan

akhirnya akan menjadi glukosa.

Pada diagram dapat juga kita lihat reaksi(reaksi yang diperlukan untuk mengubah gliserol

dan asam(asam amino glukogenik menjadi glukosa. $sam amino glukogenik masuk ke

dalam jalur glukoneogenesis ditandai dengan bundaran dan panah pada siklus asam tri

karboksilat % #$ cycle &.

@eberapa reaksi dan enim(enim tambahan untuk mengubah asam laktat menjadi glukosa

%selain jalur kebalikan glikolisis dan #$ cycle& adalah 3

Enim piru0at karboksilase mengkatalisis reaksi

.5.*.Piru0at 7ksaloasetat %gambar *8(*:&.

=alam reaksi ini diperlukan $P, #76%berasal dari !6#75&, biotin % yang diperlukan

untuk mengikat bikarbonat pada enim sebelum ditambahkan pada asam piru0at & dan ion

/g.

.5.6.Enim fosfoenolpiru0at karboksikinase %ekstra mitokhondrial& mengkatalisis reaksi 3

7ksaloasetat Fosfoenolpiru0at


15/26

=alam reaksi ini diperlukan "high energy phosphate" )P atau $P, dan akan terbentuk

#76.

.5.5.Enim fruktosa *,:(bisfosfatase akan mengkatalisis reaksi 3

Fruktosa *,:(bisfosfat Fruktosa :(fosfat

Enim ini bisa didapatkan dalam hati, ginjal otot bergaris, sedangkan jaringan lemak, otot

jantung dan otot polos tidak mengandung enim fruktosa *,:(bisfosfatase.

.5..Enim glukosa :(fosfatase mengkatalisis reaksi 3

)lukosa :(fosfat )lukosa

Enim ini terdapat dalam usus halus, hati, ginjal dan platelet, akan tetapi tidak bisa

dijumpai dalam otot dan jaringan lemak.

..Enim gliserokinase mengkatalisis reaksi 3

)liserol )liserol 5(fosfat

=alam reaksi ini diperlukan $P dan menghasilkan $=P. Enim ini terutama terdapat

dalam hati dan ginjal.

Enim gliserol 5(fosfat dehidrogenase mengkatalisis reaksi 3

)liserol 5(fosfat =ihidroksi aseton fosfat % =!$P &

.8.$sam propionat perlu diakti0asi dahulu menjadi propionil(Ko$. Ensim tiokinase

mengkatalisis reaksi ini dan memerlukan $P , Ko$ dan ion /g. 1elanjutnya propionil(

Ko$ diubah menjadi =(metilmalonil(Ko$, selanjutnya setelah mengalami rasemisasi akan

diubah menjadi B(metilmalonil(Ko$. 1enyawa ini kemudian akan diubah menjadi suksinil(

Ko$ yang akan masuk ke dalam siklus asam sitrat yang akhirnya akan diubah menjadi

glukosa melalui kebalikan jalur Embden(/eyerhof % gambar(* &.

Pada burung dara, ayam dan marmut fosfoenolpiru0at %PEP& kaboksikinase hepar terdapat

dalam mitokhondria. PEP yang terbentuk keluar dari mitokhondria.

PEP karboksikinase pada tikus terdapat di sitoplasma. /alat keluar.

Pada manusia, guinea pig dan sapi PEP karboksikinase terdapat di dalam dan di luar

mitokhondria.


16/26

!.HE"OSE MONOPHOSPHATE SHUNT # HMP S$%&' ( ) PENTOSE PHOSPHATE

PATH*A #PPP( OKSIDASI GLUKOSA LANGSUNG ) JALUR ,OS,OGLUKONAT

?.*.9alur ini aktif dalam hepar, jaringan adiposa %lemak&, adrenal korteks, glandula tiroid, sel

darah merah,testes dan payudara yang sedang menyusui. =alam otot akti0itas jalur ini

rendah sekali.

?.6.Fungsi utama jalur ini adalah untuk menghasilkan 4$=P!, yaitu dengan mereduksi

4$=Peaksi ini memerlukan /g


17/26

*. >ibulosa 8(fosfat epimerase, yang membentuk suatu epimer pada karbon ketiga, yaitu

-ylulose 8(fosfat %-ylulose 8(phosphate&.

6. >ibosa 8(fosfat ketoisomerase, yang merubah ribulosa 8(fosfat menjadi ribosa 8(fosfat.

Proses selanjutnya akan melibatkan suatu enim transketolase, yang dapat memindah dua

unit karbon % #* dan #6 & dari

suatu ketosa pada aldehida dari aldosa. =alam reaksi ini diperlukan suatu koenim, tiamin

difosfat dan ion /geaksi ini memerlukan

tiamin dan ion /g


18/26

4$=P! yang terbentuk berguna dalam sintesis asam lemak, steroid dan sintesis asam

amino. 1intesis asam amino melalui glutamat dehidrogenase. $danya lipogenesis yang aktif

,maka 4$=P! diperlukan, hal ini mungkin akan merangsang oksidasi glukosa lewat !/P

1hunt. "Fed state", suatu keadaan dimana seseorang baru saja makan, mungkin dapat

menginduksi sintesis enim(enim glukosa :(fosfat dehidro(genase dan :(fosfoglukonat

dehidrogenase.

?..!/P 1hunt dalam eritrosit berguna sebagai penghasil suatu reduktor %4$=P!&. 4$=P!

dapat mereduksi glutation yang telah mengalami oksidasi % )(1(1() & menjadi glutation

yang tereduksi %6 )(1!&. Enim yang mengkatalisis reaksi ini adalah glutation reduktase.

1elanjutnya glutation yang tereduksi dapat membebaskan eritrosit dari !676dengan suatu

reaksi yang dikatalisis oleh enim glutation peroksidase.

6 )(1! < !676 )(1(1() < 6 !67

>eaksi ini penting sebab penimbunan !676memperpendek umur eritrosit. elah dibuktikan

adanya korelasi terbalik antara akti0itas enim glukosa :(fosfat dehidrogenase dengan

fragilitas sel darah merah. Pada beberapa orang yang mengalami mutasi dimana enim ini

berkurang, maka mereka akan lebih mudah mengalami hemolisis sel darah merah apabila

diberi suatu oksidan seperti primauin, aspirin, sulfonamid atau apabila diberi makan "fa0a

bean".

!/P 1hunt akan menghasilkan suatu pentosa untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat.

>ibosa 8(fosfat akan bereaksi dengan $P menjadi 8(fosforibosil(*(pirofosfat %P>PP&.

=alam otot enim glukosa :(fosfat dehidro(genase dan :(fosfoglukonat dehidrogenase hanya

sedikit sekali, namun otot dapat membuat ribosa 8(fosfat, yaitu dengan kebalikan !/P

1hunt.

.METABOLISME ,RUKTOSA DAN SORBITOL

G.*.Fruktosa dapat difosforilasi menjadi fruktosa :(fosfat oleh enim heksokinase. Enim ini

juga dapat memakai glukosa dan mannosa sebagai substrat, tapi afinitas untuk fruktosa

sangat kecil bila dibandingkan dengan glukosa.

Fruktokinase yang terdapat dalam hati, ginjal dan usus halus, dapat mengkatalisis fruktosa

dengan $P menjadi fruktosa *(fosfat. !arga Km untuk reaksi ini kecil sekali dan

akti0itas enim ini tidak dipengaruhi oleh puasa ataupun insulin. 1angat mungkin sekali

bahwa fosforilasi dengan enim ini merupakan reaksi fosforilasi yang utama dari fruktosa.

Kekurangan enim fruktokinase dalam hepar akan menyebabkan suatu kelainan yangdisebut "essential fruktosuria" % gambar(66 &.


19/26

Karena akti0itas enim fruktokinase tidak dipengaruhi insulin maka pada penderita

=iabetes /ellitus, fruktosa dapat dihilangkan dari darah dengan kecepatan yang sama

dibandingkan dengan orang normal.

Fruktokinase tidak dapat memakai glukosa sebagai substrat.

1elanjutnya fruktosa *(fosfat dipecah menjadi =(gliseral dehid dan dihidroksi aseton

fosfat. >eaksi ini dilatalisis enim aldolase @, yang terdapat dalam hati. Enim ini juga

bisa memakai fruktosa *,:(bisfosfat sebagai substratnya.$pabila enim aldolase @ tidak

ada maka akan menyebabkan suatu penyakit menurun yang disebut "hereditary fructosa

intolerance".

=(gliseraldehid dapat masuk ke dalam glikolisis melalui suatu reaksi yang dikatalisis oleh

enim yang terdapat dalam hepar yaitu triokinase. Enim ini mengkatalisis fosforilasi =(

gliseraldehid menjadi =(gliseraldehid 5(fosfat. =ihidroksi aseton fosfat dan gliseraldehi 5(

fosfat %triosa fosfat& mungkin mengalami degradasi melalui jalur glikolisis atau diubah

menjadi glukosa. =alam hepar kedua triosa fosfat tersebut akan banyak yang diubah

menjadi glukosa. 1alah satu akibat dari "hereditary fructose intolerance" dan keadaan lain

yang disebabkan karena kekurangan enim fruktrosa *,:(bisfofatase adalah hipoglisemi

akibat induksi fruktosa, biarpun dalam hepar kadar glikogen tinggi. Ani disebabkan karena

akumulasi fruktosa *(fosfat dan fruktosa *,:(bisfosfat akan menghambat akti0itas enim

fosforilase dalam hepar melalui mekanisme allosterik.

$pabila hepar dan usus dari suatu binatang percobaan dibuang, maka injeksi fruktosa

%pemberian fruktosa secara parenteral& tidak akan bisa diubah menjadi glukosa, dan

binatang tersebut akan mati, kecuali apabila diberi glukosa. Pada manusia telah dilaporkan

bahwa ginjal dapat mengubah fruktosa menjadi glukosa dan asam laktat. Pada manusia,

dalam usus banyak sekali fruktosa diubah menjadi glukosa sebelum diserap melalui 0ena

porta, hal ini tidak terjadi pada tikus.

Fruktosa akan lebih cepat mengalami glikolisis bila dibandingkan dengan glukosa, karena

fruktosa tidak melewati jalur reaksi yang dikatalisis enim fosfofruktokinase. Enim inimengontrol kecepatan reaksi katabolisme glukosa. Ani menyebabkan fruktosa akan

membanjiri hepar dengan akibat meningkatnya sintesis asam lemak, esterifikasi asam

lemak dan sekresi Lery Bow =ensity Bipoprotein %LB=B&, yang mungkin bisa

meningkatkan kadar triasil gliserol.

Fruktosa bisa didapatkan dalam "seminal plasma" dan disekresi ke dalam fetal sirkulasi

pada ikan paus . Pada binatang ini sukrosa tertimbun dalam cairan amnion dan "allantoic

fluid".


20/26

G.6./E$@7BA1/E 17>@A7B

1orbitol dan fruktosa didapatkan dalam lensa. Pada penderita =iabetes /ellitus kadar

sorbitol dan fruktosa dalam lensa meningkat, mungkin senyawa tersebut terlibat dalam

pembentukan katarak. Anhibitor aldose reduktase dapat mencegah timbulnya katarak pada

diabetes mellitus.

)lukosa dapat diubah menjadi fruktosa melalui jalur sorbitol %gambar(66&. =alam hepar

jalur ini tidak ada. Pembentukan fruktosa meningkat dengan meningkatnya kadar glukosa,

seperti dalam =iabetes /ellitus.

$ldosa reduktase mengkatalisis reduksi glukosa menjadi sorbitol. =alam reaksi ini

4$=P! diperlukan sebagai reduktor, yang berubah menjadi 4$=Peaksi ini memerlukan 4$=eaksi ini dikatalisis enim

galaktosa *(fosfat uridil transferase, galaktosa menggantikan tempat glukosa.

1uatu epimerase mengubah galaktosa menjadi glukosa %reaksi 5&. >eaksi ini terjadi pada

suatu nukleotida yang mengandung galaktosa, peristiwa oksidasi(reduksi berlangsung dan

memerlukan 4$=


21/26

glukosa *(fosfat %reaksi &. /ungkin sebelum dibebaskan digabung dulu dengan molekul

glikogen, baru kemudian dipecah enim fosforilase.

>eaksi %5& adalah reaksi dua arah. =ari diagram dapat dilihat bahwa glukosa bisa diubah

menjadi galaktosa.

=alam tubuh galaktosa diperlukan bukan hanya untuk sintesis laktosa, tetapi juga untuk

membuat serebrosida, proteoglikan dan glikoprotein.

1intesis laktosa dalam mamma terjadi dengan jalan kondensasi 2=P(galaktosa dengan

glukosa dan dikatalisis enim laktosa sintetase.

1uatu penyakit yang dapat diturunkan menyebabkan galaktosemia, mungkin terjadi akibat

kekurangan enim(enim pada reaksi %*&, %6& dan %5&. $kan tetapi yang paling banyak diketahui

adalah akibat kekurangan enim uridil transferase %reaksi 6&. Karena kadar galaktosa meningkat,

dalam lensa mata galaktosa bisa me( ngalami reduksi menjadi galaktitol. $pabila kadar

galaktitol ini tertimbun dalam lesa mata maka akan mempercepat terjadinya katarak.

Kekurangan enim yang mengkatalisis reaksi %6& membawa akibat yang paling buruk

bila dibandingkan dengan kekurangan enim(enim yang lain, karena galaktosa *(fosfat

tertimbun sedangkan hepar kekurangan fosfat inorganik. Ani bisa menyebabkan kegagalan

fungsi hepar dan retardasi mental. Ekspresi klinik terjadi apabila akti0itas uridil transferase

berkurang lebih dari 8J , dan ini hanya terjadi pada homoygote.

**.REGULASI METABOLISME CARBOHDRATE

**.*.Pengantar.

$gar kebutuhan tiap(tiap sel, tiap(tiap organ bahkan kebutuhan seluruh tubuh terpenuhi,

dalam ber(macam6 kondisi nutrisi maupun dalam keadaan patologis, maka jalur metabolik

harus ada di bawah kontrol yang terkoordinasi.Astilah yang diberikan dalam regulasi

metabolik ini dinamakan "caloric homeostasis".

!omeostasis kalorik meliputi menjaga kebutuhan "fuel" ataupun mengadakan "fuel" baru

yang bisa menggantikan "fuel" yang asli.1ebagai contoh, homeostasis kalorik ini menjaga

kebutuhan tubuh %terutama otak& akan glukosa; kadar glukosa dalam darah dijaga agar

"konstan".

**.6.Prinsip regulasi.

**.6.*.9alur yang dilewati proses anabolik %sintesis& berbeda dengan jalur katabolik %degradasi&.

Kadang(kadang kedua jalur tersebut memakai beberapa enim yang sama.

**.6.6.9alur anabolik dan jalur katabolik masing(masing di bawah kontrol enim regulatornya

sendiri. 4amun kedua jalur itu ter( koordinasi dalam suatu sistim, sehingga efek


22/26

stimulasi yang terjadi pada anabolik pada waktu yang sama mempunyai efek inhibisi

pada jalur katabolik %ingat metabolisme glikogen&.

**.6.5.Energi yang diperlukan dalam proses anabolik diperoleh dari reaksi pemecahan $P,

dan secara keseluruhan merupakan reaksi satu arah dan "irri0ersible". $kibatnya biarpun

kadar substratnya kecil proses anabolik masih bisa terjadi.

**.5.1ecara keseluruhan regulasi suatu jalur metabolik dikontrol oleh satu atau mungkin dua

reaksi kunci yang dikatalisis oleh enim regulasi.Faktor kimia(fisika penting dalam

suatu kontrol jalur metabolik, misalnya kecepatan reaksi dipengaruhi oleh kadar

substrat, lihat gambar dibawah ini %gambar(68&.

Kontrol metabolik suatu reaksi enimatik.

Anaktif

E*

#aCcalmodulin c$/P

$ktif

E1

A + B C + D

E2

Pos. allostik 4eg. allosterik

feed forward feed back

aktifasi inhibisi

Enim >ibosomal sintesis

Produksi m>4$

oleh inti sel


23/26

Anduksi >epresi

)ambar(68

Pada gambar di atas tahapan reaksi dimulai dengan masuknya senyawa $ ke dalam sel

melalui sel membran.=isini sudah ada faktor(faktor yang mempengaruhi masuknya

senyawa ke dalam sel. 1ebagai contoh 3 masuknya glukosa ke dalam sel pada semua sel

kecuali sel otak sel hepar dan sel darah merah dipengaruhi oleh insulin. Ansulin

meningkatkan Lma- transport glukosa ke dalam sel.

>eaksi enimatik yang non(euilibrium sering dipengaruhi oleh "allosteric modifier".

Pada gambar di atas reaksi @ menjadi #

dipengaruhi oleh $ sebagai positif allosterik dan senyawa = sebagai negatif allostrik.

=alam reaksi ini juga digambarkan dalam bentuk aktif dan inaktif . 2ntuk aktifasinya

diperlukan c$/P ataupun #aCcalmodulin. 1intesa E6 yang mengkatalisis reaksi @

menjadi # pada tingkat ribosom dipengaruhi oleh kecepatan translasi m>4$.

1edangkan produksi m>4$ dipengaruhi adanya induksi ataupun suatu represi.

**..Faktor(faktor yang mempengaruhi metabo(lisme karbohidrat.

Pada tiap(tiap jalur metabolisme karbohidrat, telah dibicarakan faktor(faktor yang mempe(

ngaruhi kerja enim.

1ecara keseluruhan akan ditinjau dengan singkat, terutama pengaruh keadaan kelaparan,

diabetes melitus dan pada pemberian makanan yang tinggi karbohidrat.

**..*.Pada keadaan kelaparan.

Pada keadaan kelaparan, enim(enim utama dari glikolisis, !/P shunt dan

glikogenesis aktifitasnya menurun, sebaliknya aktifitas enim(enim utama dari

glukoneogenesis dan glikogenolisis meningkat. =iharapkan mahasiswa meninjau

kembali jalur(jalur karbohidrat terutama enim kunci, enim(enim yang dipengaruhioleh keadaan nutrisi %dalam hal ini kadar substrat&. Perhatikan gambar(6: ulislah

kembali jalur demi jalur kemudian rangkaikan semuanya.

1ebagai petunjuk perhatikan 3

(pengaruh glukosa :(fosfat

(pengaruh fruktosa *,:(bisfosfat.

(pengaruh macam(macam kofaktor % $P, $/P, c$/P dll &

(enim(enim kunci pada tiap(tiap jalur


24/26

(hubungan jalur satu dengan lainnya %senyawa tertentu dari satu jalur mempengaruhi

jalur yang lain&.

Enim(enim utama glikolisis adalah 3

)lukokinase, heksokinase, fosfofruktokinase %*,6& dan piru0at kinase.

Enim(enim utama !/P shunt adalah3

)lukosa :(fosfat dehidrogenase dan : fosfoglukonat dehidrogenase.

Enim utama glikogenesis adalah glikogen sintetase.

Enim utama glikogenolisis adalah glikogen fosforilase.

Enim(enim utama glukoneogenesis adalah3

Piru0at karboksilase, fosfoenolpiru0at karboksikinase, fruktosa *,: bisfosfatase dan

glukosa : fosfatase.

**..6.Pada keadaan =iabetes /elitus.

$ktifitas enim(enim tersebut di atas mirip dengan keadaan kelaparan.

**..6.Pada pemberian makanan tinggi karbohidrat.

Pada keadaan ini terjadi yang sebaliknya, aktifitas enim(enim glikolisis, !/P shunt

dan glikogenesis meningkat, sedangkan aktifitas enim(enim utama glukoneogenesis

dan glikogenolisis menurun.

Batihan C cek lis 3

*.Perhatikan paragraf *5..*. lakukanlah apa yang diminta

6.Pelajari lagi enim(enim kunci dalam tiap(tiap jalur

#atatan 3

12.GLUKOSA DARAH

*6.*.)lukosa darah pada orang normal biasanya berkisar antara 8J mg ( *JJ mg per *JJ ml,

tergantung pada makanan, waktu pengambilan darah bila dihubungkan dengan waktu

makan, akti0itas dan keadaan emosi %state of e-itement&.

@eberapa mekanisme dalam tubuh bekerja untuk mengatur glukosa darah agar berada pada

konsentrasi tersebut di atas. )lukosa dapat dipakai oleh semua sel dalam tubuh. 1etelah

makan akan terjadi penimbunan glukosa dalam tubuh, misalnya dalam hepar, otot,

jaringan lemak, dan terjadi peningkatan oksidasi. 1edangkan dalam keadaan puasa

ataupun keadaan darurat, akan terjadi pengambilan glukosa dari cadangan makanan dalam

tubuh, hingga glukosa darah berkisar pada konsentrasi yang dapat ditolerir tubuh.

*6.6.1umber glukosa darah.


25/26

)lukosa darah berasal dari 3

*6.6.*..Karbohidrat dalam makanan.

*6.6.6.!asil dari proses glukoneogenesis.

*6.6.5.=ari pemecahan glikogen dalam hepar.

ad.*6.6.*. Karbohidrat dalam makanan3

1ebagian besar karbohidrat dalam makanan akan membentuk glukosa, galaktosa dan

fruktosa yang diserap dan masuk ke 0ena porta. )alaktosa dan fruktosa bisa diubah

menjadi glukosa dalam hati.

ad.*6.6.6. !asil dari proses glukoneogenesis3

)lukoneogenesis bisa dibagi menjadi dua yaitu3

(Mang bisa langsung diubah menjadi glukosa, seperti asam amino dan asam

propionat.

(1enyawa %metabolit& yang merupakan hasil metabolisme parsial glukosa, yang perlu

dibawa ke hati atau ke ginjal di mana akan diubah menjadi glukosa. 1ebagai

contoh,asam laktat hasil oksidasi glukosa dalam otot dan sel darah merah akan

dibawa ke hati dan ginjal untuk diubah menjadi glukosa. )lukosa yang terbentuk

akan masuk ke dalam peredaran darah untuk bisa dipakai lagi oleh jaringan. 1iklus

ini disebut #ori cycle atau "lactic acid cycle" %gambar(6G&. #ontoh yang lain

misalnya gliserol yang diperlukan untuk sintesis triasilgliserol dalam jaringan lemak

tidak bisa dipakai oleh jaringan ini, akan tetapi akan dibawa ke hepar, dan bisa

diubah menjadi glukosa.

elah diketahui bahwa asam amino, sebagian besar alanin, pada waktu kelaparan

diangkut dari otot menuju ke hati. Ani menyebabkan timbulnya suatu postulat akan

adanya suatu siklus glukosa(alanin, di mana terjadi suatu siklus glukosa dari hepar

menuju ke otot dan alanin dari otot menuju ke hepar yang menghasilkan hasil netto

adanya pemindahan alanin dari otot ke hepar dan "free energy" dari hepar ke otot.

"Energy" atau tenaga yang diperlukan untuk membuat glukosa dari asam piru0atberasal dari oksidasi asam lemak % gambar(6G &.

ad.*6.6.5.=ari pemecahan glikogen dalam hepar3

elah dijelaskan dalam bab(bab sebelumnya.

$pabila kadar glukosa darah rendah, misalnya pada keadaan puasa, maka hepar

merupakan sumber utama glukosa. Ani bisa berasal dari glikogenolisis atau

glukoneogenesis. $pabila kadar glukosa darah meningkat seperti pada waktu makan,

akan terjadi pengambilan glukosa oleh hati, dan akan terjadi glikogenesis.


26/26

Enim(enim yang terlibat dalam pengaturan proses tersebut di atas telah dibicarakan

dalam bab(bab yang bersangkutan.

Batihan C cek lis 3

*.$pa saja yang dapat mempengaruhi kada glukosa darah

6.ulislah rangkaian reaksi mulai dari kadar glukosa darah turun hingga terbentuknya glukosa

ip 3 Kadar glukosa darah turun hormon glukagon disekresi pankreas, mengaktifkan adenilil

sikalse dan seterusnya.

#atatan 3

13.DA,TAR KEPUSTAKAAN

*.@ondy P.K. and >osenberg B.E. 3 =uncanNs =iseases of /etabolism )enetic /etabolism and

Endocrino(logy. 1e0enth Ed. $sian Ed. O.@. 1aunder #omp. Agaku 1hoin Btd. okyo *G.

pp 68 ( 68J.

6.=e0lin ./. 3 e-book of @iochemistry with #linical correlation. hird Ed. 9ohn Oiley

1on Pub. 1ingapore. *GG6. pp 58*, *J ( *J?*

5.Behninger $.B., 4elson =.B and #o- /./ 3 Principles of @iochemistry. 1econd Ed. Oorth

Publ. Anc. 4ew Mork. *GG5. pp 6G?, 8G?(8GG

./urry >./., )ranner =.K., /ayes P.$. and >odwell L.O.3 !arperNs @iochemistry. wenty(

si-thth Edition. $ppleton Bance. Englewood #liffs. 4ew 9ersey. 21$. 6JJ5. pp *66 Q

*6G, *5: Q *6.

8.>obert ).P dkk 3 !arrisonNs Principles of Anternal /edicine. enth Ed. Anternational 1tudent

Edition. /c)raw!ill @ook #opm. okyo. *G?8 pp *?5

:.>ypierNs /edical Bicensure E-amination. *5th Ed. 9.P. Bippincott #omp. Phil. *G?*. pp 68 (

6:*.

Lo 2 - Metabolisme Karbohidrat

Documents

Transcript of Lo 2 - Metabolisme Karbohidrat