4.1 metabolisme kh (ok)

of 51 /51
Metabolisme Karbohidrat Tri Rini Nuringtyas

Embed Size (px)

Transcript of 4.1 metabolisme kh (ok)

Page 1: 4.1 metabolisme kh (ok)

Metabolisme Karbohidrat

Tri Rini Nuringtyas

Page 2: 4.1 metabolisme kh (ok)

GLUKOSA

Glycogen

Pati, sukrosa

Ribosa 5-phospat pyruvat

simpanan

Oksidasi via PPPOksidasi via glikolisis

Page 3: 4.1 metabolisme kh (ok)

mulut

Amilase

maltase

Maltosa

2 glukosa

Pembuluh darah

GLIKOLISIS

Pati

maltosa

Page 4: 4.1 metabolisme kh (ok)

Definisi

• Glikolisis adalah rangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi dua molekul piruvat

• Pada proses ini juga dihasilkan ATP

• Dikenal sebagai Embden-Meyerhof pathway

• 10 langkah utk menjadi piruvat

Page 5: 4.1 metabolisme kh (ok)

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 ???

Page 6: 4.1 metabolisme kh (ok)

REAKSI ?

Page 7: 4.1 metabolisme kh (ok)
Page 8: 4.1 metabolisme kh (ok)

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

Page 9: 4.1 metabolisme kh (ok)

Tahap 1.

•Fosforilasi glukosa

•Reaksi yang irreversibel

•Heksokinase : tranfer gugus fosfat pada molekul heksosa

•Memerlukan Mg

•Terdapat di semua jenis sel

•Sel hepatocyt mengandung glukokinase, sejenis heksosa tp lebih spesifik untuk g

Page 10: 4.1 metabolisme kh (ok)

tahap ke 2:

Dikatalisis fosfoglukoisomerase

Perubahan isomer dari aldosa ke ketosa

Reaksi berlangsung dengan cepat krn standar energi bebas yang kecil

Ensim memerlukan Mg, dan spesifik untuk substratnya

Page 11: 4.1 metabolisme kh (ok)

Tahap ke 3.

Dikatalisis oleh fosfofruktokinase (PFK), secara alosterik diatur oleh: AMP ADP Citrate (off)

F2,6 BP ATP (off)

Merupakan titik regulasi glikolisis yang utama.

Pd kondisi in vivo reaksi berlangsung irreversibel

Page 12: 4.1 metabolisme kh (ok)

Tahap ke 4

Menghasilkan 2 molekul tiga karbon : DHAP dan G3P

Dikatalisis oleh Fructose-1,6-Bisphosphate Aldolase. Tidak memerlukan kation divalen

Meskipun energi bebas nya sangat positif, akan tetapi di dalam sel dapat diatur agar tetap cenderung ke arah pembentukan produk dengan cara : konsentrasi produk dibuat sangat rendah

Page 13: 4.1 metabolisme kh (ok)

Tahap ke 5

Dikatalisis oleh Triose Phosphate Isomerase

Reaksi lebih cenderung ke arah kanan, dan dilakukan dengan tetap menjaga konsentrasi G3P rendah

Page 14: 4.1 metabolisme kh (ok)

Tahap ke 6

Memerlukan NAD+ sehingga ratio NAD+/NADH+H di dalam sel sangat penting untuk pengaturan laju dan arah reaks

Page 15: 4.1 metabolisme kh (ok)

Tahap ke 7

Merupakan reaksi fosforilasi tingkat substrat untuk ADP menjadi 3PG dan ATP

Karena dihasilkan 2 molekul ATP untuk setiap 1 glukosa, maka pada tahap ini, reaksi menjadi impas

Page 16: 4.1 metabolisme kh (ok)

Tahap ke 8

Reaksi pada kondisi standar cenderung lebih ke arah kiri untuk membentuk 3PG

Di dalam sel, konsentrasi 3PG dijaga pada konsentrasi yg selalu tinggi, sehingga reaksi cenderung ke arah kanan

Page 17: 4.1 metabolisme kh (ok)

Tahap ke 9

Merupakan reaksi dehidrasi sederhana dari 2PG menjadi PEP

Mempunyai 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

Page 18: 4.1 metabolisme kh (ok)

Tahap ke 10

Reaksi 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

Page 19: 4.1 metabolisme kh (ok)

Overview of the regulation of glycolysis.

Page 20: 4.1 metabolisme kh (ok)

Overview of the reactions of the pyruvate dehydrogenase complex.

-Reaksi yg dikatalisis: oksidatif dekarboksilasi

-Bersifat irreversibel. Menghilangkan gugus karboksi piruvat

-Memerlukan 3 ensim dan 5 koensim

-Dihasilkan NADH2 3 ATP

Asupan vitamin

B

Page 21: 4.1 metabolisme kh (ok)

Ensim piruvat dehidrogenase kompleks terdiri dari 3 ensim yi

1. Pyruvate dehidrogenas (E1)

2. Dihidrolipoil tranasetilasi (E2)

3. Dihidrolipoil dehidrogenase (E3)

Page 22: 4.1 metabolisme kh (ok)
Page 23: 4.1 metabolisme kh (ok)

Mechanisms of the pyruvate dehydrogenase complex.

Senyawa intermediet yang dihasilkan dlm reaksi ini tetap menempel pada ensimnya

Page 24: 4.1 metabolisme kh (ok)

Regulation of the pyruvate dehydrogenase complex by modification of E1.

Page 25: 4.1 metabolisme kh (ok)

Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.

Page 26: 4.1 metabolisme kh (ok)

Daur Kreb (TCA)

Page 27: 4.1 metabolisme kh (ok)

• Berfungsi mengoksidasi hasil glikolisis mjd CO2 dan juga menyimpan energi ke bentuk molekul berenergi tinggi spt ATP, NADH, FADH2

• Sentral dalam siklus oksidatif dlm respirasi dimana semua makromolekul dikatabolis (Karbohidrat, Lipid dan Protein)

• Untuk kelangsungannya membutuhkan : NAD, FAD, ADP, Pyr dan OAA

• Menghasilkan senyawa intermedier yg penting asetil Co A, KG & OAA

• Merupakan prekursor untuk biosintesis makromolekul – makromolekul

Page 28: 4.1 metabolisme kh (ok)

• Berfungsi dalam katabolisme dan juga anabolisme amfibolik

• Katabolisme memproduksi molekul berenergi tinggi

• Anabolisme memproduksi intermedier untuk prekursor biosintesis makromolekul

• Berbagai daur mengambil senyawa antara dlm siklus kreb berkurang hrs ada mekanisme utk mengganti senyawa antara tadi daur anaplerotik

Page 29: 4.1 metabolisme kh (ok)

Overview the reaction

Dalam setiap siklus:– 1 gugus asetil ( molekul 2C) masuk dan keluar sebagai 2

molekul CO2

– Dalam setiap siklus : OAA digunakan untuk membentuk sitrat setelah mengalami reaksi yang panjang kembali diperoleh OAA

– Terdiri dari 8 reaksi : 4 mrpkn oksidasi dimana energi digunakan utk mereduksi NAD dan FAD

– Dihasilkan:

• 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2

– Tidak diperlukan O2 pada TCA, tetapi digunakan pada Fosforilasi oksidatif untuk memberi pasokan NAD, shg piruvat dapat di ubah menjadi Asetil Co A

Page 30: 4.1 metabolisme kh (ok)

Glikolisis vs TCA

Glikolisis

1. Reaksi berjalan linier

2. Lokasi di sitoplasma

TCA

1. Reaksi siklis

2. Letak di matriks mitokondria

Page 31: 4.1 metabolisme kh (ok)

Mechanism of the citrate synthase reaction.

-Sitroil co A : intermedier reaksi

-Hidrolisis senyawa intermedier tioester menyebabkan reaksi berikutnya bersifat sangat eksergonik

-Co A yang dihasilkan langsung di recycled untuk reaksi pembentukan Asetil CoA

-Dalam keadaan normal OAA rendah dimitokondria

Page 32: 4.1 metabolisme kh (ok)

Aconitase

Page 33: 4.1 metabolisme kh (ok)

Isocitrate DH

Ensim tersedia dalam mitokondria

Ada dua macam ensim: 1. memerlukan NAD dan 2. memerlukan NADP

NADP-dependent enzyme : terdapat di matriks mitokondria dan sitosol

Page 34: 4.1 metabolisme kh (ok)

Ketoglutarat DH compleks

Suksinil coA sintetaseSuksinal-Co A,

Page 35: 4.1 metabolisme kh (ok)

Suksinate DH

fumarase

Page 36: 4.1 metabolisme kh (ok)

Malate DH

CO2 yang hilang pada proses tersebut diatas bukan C yang sama dengan asetil Co A

Page 37: 4.1 metabolisme kh (ok)

Major regulatory factors controlling pyruvate dehydrogenase and the citric acid cycle.

Asam lemak

NADH, suksinil CoA, citrate , ATP

Page 38: 4.1 metabolisme kh (ok)

Reaksi Anaplerotik• Ketika produk intermedier TCA digunakan

sbg prekursor biosintesis lainnya• Konsentrasi intermedier turun

memperlambat kecepatan TCA• Ada 5 reaksi :

– Piruvat OAA dgn ensim pyr karboksilase– PEP OAA dgn ensim PEP karboksikinase– PEP OAA dgn ensim PEP karboksilase– Piruvat malat dg ensim malat– Reaksi transamnasi : Aspartat OAA dan

glutamat KG

Page 39: 4.1 metabolisme kh (ok)

Major biosynthetic roles of some citric acid cycle intermediates.

Page 40: 4.1 metabolisme kh (ok)

Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.

Page 41: 4.1 metabolisme kh (ok)

Sintesis glukosa sangat penting krn otak dan sistem saraf kita membutuhkan glukosa sebagai sumber energi utama

Page 42: 4.1 metabolisme kh (ok)

glukoneogenesis

-Universal ditemukan di hewan, tumbuhan , fungi dan mikroorganisme lainnya

-10 tahap reaksi, dan 7 diantaranya merupakan kebalikan glikolisis

Page 43: 4.1 metabolisme kh (ok)

Pengubahan pyruvat menjadi PEP memerlukan bypas reaksi

Pyruvat dari sitosol dibawa ke dalam mitokondria terlebih dahulu

Pyr korboksilase

OAA + GTP PEP + CO2 + GDP , PEP karboksikinase

Fruktosa 1,6 BP menjadi F 6P reaksi bypass ke dua

Reaksi di katalisis oleh F 1,6 bifosfatase

Page 44: 4.1 metabolisme kh (ok)

Glukosa 6P glukosa : merupakan reaksi bypass ke 3

Dikatalisis oleh ensim glukosa 6 fosfatase

Glukoneogenesis membutuhkan banyak energi dan bersifat irreversibel

Page 45: 4.1 metabolisme kh (ok)
Page 46: 4.1 metabolisme kh (ok)

Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.

Page 47: 4.1 metabolisme kh (ok)
Page 48: 4.1 metabolisme kh (ok)
Page 49: 4.1 metabolisme kh (ok)

The breakdown of glycogen (glycogenolysis) requires two enzymes,

glycogen phosphorylase and ( 1,4 -> 1,4)

glucantransferase (a "Debranching Enzyme").

Glycogen phosphorylase catalyzes the phosphorolytic cleavage of (1->4) bonds, generating glucose-1-phosphate in the process.

Page 50: 4.1 metabolisme kh (ok)

• Glycogen phosphorylase is present in two forms, glycogen phosphorylase a (the active form) and glycogen phosphorylase b (the relatively inactive form).

• Phosphorylase a is phosphorylated at a serine residue whereas phosphorylase b is not

• The two forms are interconverted by phosporylase b kinase (which puts phosphates on) or a phosphatase (which takes phosphates off).

Page 51: 4.1 metabolisme kh (ok)