pendahuluan - · pdf fileepinefrin, disekresipd kondisistres(exited, perdarahan, hipoksia,...
Post on 01-Feb-2018
245 Views
Preview:
TRANSCRIPT
02/11/2016
1
Metabolisme karbohidrat
dr.Syazili Mustofa,M.BiomedDepartemen Biokimia dan Biologi Molekuler
Fakultas KedokteranUniversitas Lampung
Karbohidrat adalah suatu makromolekul yang memilikiperan penting dalam kimia kehidupan.
Karbohidrat adalah senyawa-senyawa aldehid (COH) atauketon C=O) dengan banyak gugus hidroksil (OH).
Senyawa ini menyusun sebagian besar bahan organik dialam karena perannya yang sangat banyak pada semuabentuk kehidupan
Peran utama : sumber energiKH menghasilkan 4 kilokalori/gram.
PENDAHULUAN
02/11/2016
2
Photosynthesis: Sun’s energy becomes part of glucose molecule
energy
Carbon dioxideWaterChlorophyll
GLUCOSE
6 CO2 + 6 H20 + energy (sun) C6H12O6 + 6 O2
120 grams of glucose / day = 480 calories
02/11/2016
3
adalah polihidroksi aldehid atau keton atau senyawayang menghasilkan senyawa-senyawa ini biladihidrolisa
Nama Karbohidrat : (CH2O)n atau (C.H2O)n
rumus empiris yang menunjukkan bahwa senyawatersebut adalah karbon “hidrat”.
Memiliki nisbah karbon terhadap hidrogen danOksigen sebagai 1:2:1
Contoh: D-glukosa C:H:O = 1:2:1. C6H12O6 (CH2O)n
KARBOHIDRAT
1. Bertindak sebagai sumber energi, bahan bakar, dan zat antara metabolisme
GLIKOLISIS;
KH+O2 CO2 + H2O + E (ATP)
- Pati dan glikogen, dapat dengan cepat dimobilisasi untuk menghasilkan glukosa bahan bakar utama untuk membentuk energi
- ATP, adalah derivat gula terfosforilasi alat tukar energi bebas yang universal
PERAN KH DALAM KEHIDUPAN
02/11/2016
4
2. Kerangka struktur RNA dan DNA◦ Gula ribosa dan deoksiribosa◦ Berperan pada penyimpanan dan ekspresi informasi
genetik.
3. Elemen struktur dinding sel bakteri dantumbuh-tumbuhan- selulosa, berlimpah pada biosfer
4. Berikatan dengan banyak protein dan lipid- glikoforin
protein integral membran , pada sel darahmerah
Overview of metabolism.
Jalur metabolisme 3 kategori
Katabolik: utk proses pemecahan molekul besar, oksidasi, menghasilkan ekivalen pereduksi dan terutama produksi
ATP
Anabolik: terlibat dlm proses sintesis senyawa kompleks dariprekursornya (AA protein), endotermik, endergonik.
Amfibolik: terjadi di persilangan metabolisme ygmenghubungkan jalur anabolik dg katabolik. Contoh SiklusKrebs (Siklus Asam Sitrat)
02/11/2016
5
Metabolisme Normal : adaptasi terhadap saat kelaparan/ puasa, latihan fisik, kehamilan, laktasi.
Metabolisme Abnormal: akibat dari defisiensi nutrisi, defisiensi enzim, sekresi hormon regulasi metabolisme tidak normal, efek obat dan racun.
Kebutuhan kalori seseorang dg BB 70 kg 2400 – 2900 kcal
Kurang lebih 40% - 50% lebih tinggi dari BMR (140% - 150% BMR).
Kelebihan kalori terus menerus
Obesitas (IMT > 26 utk Asia, >30 Kaukasia)
Kekurangan kalori terus menerus katabolisme protein tanpareplacement “emaciation”.
Kelaparan/ puasa
nervous system dan eritrosit , peka terhadap kekuranganglukosa
saat cadangan glikogen menipis maka tubuh melakukanglukoneogenesis
02/11/2016
6
Hormon pengatur metabolisme KH:
Insulin: patologis Diabetes melitus kadar gula darah tinggi
Glukagon glukoneogenesis meningkatkan kadar gula darah kenormal.
Hormon lain yang juga terlibat:KatekolaminKortisolHormon tiroidGrowth hormon
Penyakit Metabolisme KH:
Diabetes melitus tipe I : defisiensi sekresi insulin
Diabetes melitus tipe II: sel tidak sensitif terhadap insulin
Jalur katabolisme (3 tahapan)
Karbohidrat Protein Lipid
Glukosa Asam aminoAsam lemak
+ gliserol
Asetil-koA
Digesti + absorpsi
katabolisme
Siklus Krebs 2 H ATP
2 CO2
02/11/2016
7
Respirasi sel
GLIKOLISISAEROBIK
02/11/2016
8
SIKLUS ASAM SITRAT
(s. Krebs , s. asam sitrat, TCA cycle)
Serangkaian reaksi di mitokondria untuk oksidasi asetil-KoA menjadi CO2 dan H2O
terbtk NADH dan FADH2 akibat aktivitas enzim dehidrogenase
Merupakan Jalur metabolisme bersama utk oksidasi karbohidrat, lemak dan protein
Enzim-enzim terletak di matriks mitokondria, bebas/terikat pd
membran dalam mitokondria
NADH, FADH2 yg dihasilkan pada oksidasi-ß & TCA cycle di reoksidasi melalui
rantai pernafasan hasilkan ATP >>>,
Proses ini memerlukan O2 Oksidasi-ß dan TCA cycle berlangsung dalam keadaan
aerob.
02/11/2016
9
Secara garis besar reaksi tsb:
1 mol asetil-KoA bergabung dg 1 mol oksaloasetatmembentuk sitrat
Sitrat dioksidasi melalui serangkaian reaksi menghasilkan:2 mol CO2 dan ekivalen pereduksi serta
pembentukan kembali oksaloasetat yg dapat memulai reaksidg mol asetil Ko-A baru.
Fungsi TCA : antara lain1. Final common pathway untuk oksidasi sempurna
karbohidrat, lipid dan protein.2. Pembentukan energi (GTP)3. Pembentukan ekivalen pereduksi NADH, FADH2
GLIKOLISIS, GLUKONEOGENESIS DAN JALUR PENTOSA FOSFAT.
Glikolisis.
Proses pemecahan heksosa (6 C) menjadi senyawa 3C atau 2C dan menghasilkan ATP.
Glukoneogenesis.
Proses pembentukan karbohidrat (glukosa) dari senyawa non karbohidrat.
Jalur pentosa fosfat
Pemecahan glukosa menghasilkan, karbondioksida, NADPH dan ribosa/pentosa fosfat bahan baku DNA/ RNA.
02/11/2016
10
Glikolisis.
Glukosa piruvat/ laktat/ etanol dan CO2.
Amfibolik:
Katabolik memecah glukosa menghasilkan ATP.
Menghasilkan 3C prekursor utk pembentukan asam amino, asam lemak dan kolesterol.
Jalur glikolisis terdapat di hampir semua sel (Ubiquitouspathway).
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)
02/11/2016
11
Glikolisis Embden-Meyerhof (anaerob)
Jalur Embden-Meyerhof
02/11/2016
12
Glukoneogenesis
Adl suatu proses perubahan prekursor (bukan karbohidrat) menjadi glukosa atauglikogen.
Substrat/ prekursor:
Asam amino glukogenik
laktat
gliserol
propionat
Jaringan utama tempat berlangsung glukoneogenesis adl hati dan ginjal.
Organ tergantung /peka glukosa adalah sistem saraf dan eritrosit.
Hipoglikemia menyebabkan disfungsi otak berat koma game over
Fungsi:
Meningkatkan kadar glukosa darah utk kebutuhan normal sel.
02/11/2016
13
Glukoneogenesis, asam amino glukogenik
Jalur Pentosa Fosfat
Adl jalur alternatif metabolisme glukosa.
Jalur ini berlangsug di sitosol
Enzim yang terlibat antara lain G6PD, transketolase dan transaldolase
Reaksi terbagi ke dalam 2 fase:
- oksidatif: menghasilkan NADPH
- nonoksidatif : menghasilkan prekursor-prekursor ribosa
Fungsi:
(Bukan ditujukan untuk produksi ATP)
Menghasilkan NADPH untuk sintesis asam lemak & steroid
Sintesis ribosa untuk pembentukan nukleotida dan asam nukleat
Defisiensi enzim glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD) menyebabkan darahmudah hemolisis anemia hemolitik
02/11/2016
14
NADPH dr jalur Pentosa fosfat digunakan utk mereduksi GSSG GSH
02/11/2016
15
Glikogenesis-Glikogenolisis
02/11/2016
16
Regulasi metabolisme karbohidrat
02/11/2016
17
02/11/2016
18
Gula darah kadarnya dipertahankan dalam range yang sempit
Kadar glukosa darah manusiasetelah makan 6,5 – 7,2 mmol/L2 jam pp 4,5 – 5,5 mmol/Lpuasa 3,3 – 3,9 mmol/L
Kadar glukosa darah Berbeda utk tiap spesies.
Glukosa darah diperoleh dari makanan, glukoneogenesis danglikogenolisis.
Kadar glukosa darah diatur oleh proses metabolik danhormonal:
Insulin berperan utama dalam regulasi kadar glukosa darah.Insulin overdose hipoglikemia cepat convulsion/
kejang
Mekanisme Homeostasis melibatkan hati, jaringan ekstrahepatik dan hormon
Hati permeabel terhadap glukosa oleh adanya transporter glukosa GLUT2.
Sel ekstrahepatik (kecuali pankreas) relatif tidak permeabel, perlu insulin utk utk pengaturan transporter.
02/11/2016
19
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, selHati, sel--beta pankreas, usus 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 Mengambil glukosa melawan gradien melawan gradien konsentrasikonsentrasi
Glukokinase penting dalam pengaturan gula darah setelah makan.
Heksokinase mempunyai Km rendah untuk glukosa, berfungsi dengan kecepatan konstan pd keadaan normal.
Glukokinase mempunyai Km tinggi utk glukosa (afinitas rendah), aktivitasnya naik saat gula darah masuk vena porta pengambilan glukosa dalam jumlah besar setelah makan.
02/11/2016
20
Siklus Glukosa-Alanin
Cori cycle
02/11/2016
21
Glutathion Reductase
Dampak Hiperglikemia
02/11/2016
22
Metabolisme Fruktosa
02/11/2016
23
Metabolisme Galaktosa
02/11/2016
24
Metabolisme Galaktosa
Serat larut air
02/11/2016
25
Glukagon berperan kebalikan dari insulin.
Hormon ini diproduksi di sel-alfa pankreas.
Sekresi meningkat pada hipoglikemia
Menstimulasi glikogenolisis melalui aktivasi fosforilase,
Menstimulasi glukoneogenesis dari asam amino dan laktatmelalui caraka kedua c-AMP (lihat: Transduksi sinyal)
Insulin dan glukagon didegradasi di hati.
Hormon-hormon lain yg berefek pada kadar glukosa darah
Hormon2 kel pituitari anterior meningkatkan kadar glukosa darah.
growth hormon (inhibit glucose utilization),
ACTH, diabetogenic hormone
Glukokortikoid, (adrenal korteks) meningkatkan glukoneogenesis, katabolismeprotein, menghambat penggunaan glukosa ekstra-hepatik
Sitokin, antagonis efek thd insulin
Epinefrin, disekresi pd kondisi stres (exited, perdarahan, hipoksia, hipoglikemia) glikogenolisis di hati dan otot
di hati menyebabkan sekresi glukosa ke dalam sirkulasi
di otot menyebakan peningkatan glikolisis.
02/11/2016
26
Aspek klinik
Diabetes melitus, kadar gula tinggi dapat disebabkankurangnya sekresi hormon insulin (I) atau sel tidak sensitifterhadap insulin (defek pd reseptor) (II)
Ketidaksempurnaan jalur pentosa fosfat hemolisis seldarah merah (defisiensi enzim G6PD).
Pembebanan fruktosa pada hati dapat memperburuk kondisihiper trigliseridemia, hiperkolesterolemia dan hiperurikemia.
Fruktosa dan sorbitol dihubungkan dengan kejadian katarakdiabetik.
Pustaka
Harper’s Illustrated Biochemistry, 28th edition.
Zubay GL. Biochemistry, 4th edition
Gambar: Internet
Note:
Harap dibaca kembali bioenergetika dan biooksidasi.
top related