1
Metabolisme karbohidrat - 2
Glukoneogenesis
Uronic acid pathway
Metabolisme fruktosa
Metabolisme galaktosa
Metabolisme gula amino (glucoseamine)
Pengaturan metabolisme karbohidrat
Pengaturan kadar glukosa darah
Metabolisme karbohidrat - 3
Selama pencernaan polisakarida dan disakarida hidrolisis monosakarida : glukosa (80%), fruktosa dan galaktosa. ● Ketiga monosakarida
diabsorpsi kedalam villi usus halus dan dibawa melalui VENA PORTAL hepatik ke liver.
Hepatosit merubah galaktosa dan fruktosa menjadi glukosa.
Metabolisme karbohidrat - 4
2
Metabolisme karbohidrat - 5
Glukosa memasuki sel-sel yang membutuhkan dengan cara facilitated diffusion. ● Transport glukosa
ditingkatkan oleh insulin.
Ketika glukosa di dalam sel, ia menyatu dengan molekul fosfat (fosforilasi) menjadi glukosa-6-fosfat untuk mempertahankan ia di dalam sel. ● Glukosa-6-fosfat
berbeda dari glukosa, sehingga ia tidak mempengaruhi gradien konsentrasi.
Metabolisme karbohidrat - 6
Setelah memasuki sel, glukosa akan mengalami proses oksidasi untuk menghasilkan ENERGI.
Oksidasi glukosa disebut sebagai “respirasi seluler aerobik”. ● Glukosa (C6H12O6) + O2 CO2 + H2O + ATP
3 tahap oksidasi glukosa (lihat oksidasi biologi): ● Glikolisis
(Embden-Meyerhoff Pathway).
● Siklus Kreb’s.
● Rantai Transport Elektron.
Metabolisme karbohidrat - 7
Glukoneogenesis adalah pembentukan glukosa “baru” atau metabolit dari protein atau lemak. ● Terjadi pada skala
besar bila seseorang puasa, kelaparan, makan dengan diet rendah karbohidrat, dsb.
Merupakan salah satu jalur sumber glukosa endogen.
Dibawah kondisi kelaparan, glukoneogenesis memproduksi glukosa dari prekursor non-karbohidrat, yang meliputi: ● Piruvat.
● Laktat.
● Semua asam amino kecuali leucine dan lysine.
● Gliserol.
Metabolisme karbohidrat - 8
Proses glukoneogenesis terjadi di dalam jaringan HEPAR dan GINJAL.
Glukoneogenesis, menggunakan beberapa reaksi dari glikolisis (tetapi dalam arah sebaliknya). ● Jalur ini memerlukan input
ATP, tetapi memiliki peran untuk mempertahankan konsentrasi glukosa dalam sirkulasi darah.
3
Metabolisme karbohidrat - 9
Produksi glukosa dari piruvat menggunakan 7 enzim yang sama digunakan pada glikolisis, tetapi mengkatalisis dalam arah sebaliknya.
● Langkah 1, 3, dan 10 dari glikolisis tidak reversible.
● INGAT, langkah 1 dan 3 memerlukan ATP, sedangkan langkah 10 menghasilkan ATP.
Metabolisme karbohidrat - 10
Langkah pertama : Pyruvate 3-carbon oxaloacetate 4-carbon. ● Dikatalisis oleh pyruvate
carboxylase
● Memerlukan energi (ATP)
Oxaloacetate tidak dapat keluar dari mitokondria secara langsung, tetapi ia harus dirubah dulu menjadi malate oleh malate dehydrogenase, enzim yang sama digunakan dalam siklus Kreb’s. ● Ketika di dalam
sitoplasma, malate dirubah kembali menjadi oxaloacetate, oleh enzim PEP karboksikinase.
Metabolisme karbohidrat - 11
Langkah kedua : Oxaloacetate Phosphoenol-pyruvate. ● Dikatalisis oleh
enzim phosphoenol- pyruvate (PEP) carboxylase
● Tahap ini juga memerlukan energi (GTP).
Metabolisme karbohidrat - 12
Langkah selanjutnya adalah kebalikan dari glikolisis (menggunakan enzim yang sama) sampai fructosa-1,6-bisphosphate.
Selanjutnya, fructosa-1,6-bisphosphate dirubah menjadi fructosa-6-phophate oleh enzim fructosa-1,6-bisphosphatase (enzim kunci) yang terdapat banyak di dalam hepar dan ginjal serta otot.
4
Metabolisme karbohidrat - 13
Fructosa-6-phosphate kemudian dirubah menjadi glucose-6-phosphate oleh enzim phosphoglucose isomerase.
Kemudian, sisa 1 gugus phosphate dilepas untuk menghasilkan glukosa, dengan di katalisis oleh enzim glucose-6-phosphatase.
Metabolisme karbohidrat - 14
Mempertahankan kadar glukosa darah pada saat masukan glukosa darah rendah. ● Misalnya pada saat puasa,
atau apabila tubuh dalam keadaan stress.
Mencegah Ketosis (lihat metabolisme lemak). ● Ketone bodies terbentuk
dari pemecahan lemak dengan cepat.
Memenuhi kebutuhan glukosa bagi: otak, sel darah merah dan sel limfoid serta makrofag yang untuk fungsi fisiologisnya mutlak membutuhkan glukosa. ● Otak membutuhkan
glukosa untuk SUMBER ENERGI dan ELIMINASI NH3
● Sel darah merah disamping sebagai SUMBER ENERGI juga untuk memperoleh DPG yang penting untuk dissosiasi HbO2.
Metabolisme karbohidrat - 15
Sebagai sumber energi sel otot skeletal dalam keadaan anaerob.
● Glukoneogenesis memproduksi glukosa dari laktat yang diproduksi di dalam otot selama katabolisme anaerobik.
Metabolisme karbohidrat - 16
Bila otot mengalami produksi energi fermentative, maka akan dihasilkan laktat.
● Laktat bersirkulasi ke liver dan akhirnya dirubah kembali menjadi glukosa.
● Glukosa kemudian bersirkulasi ke jaringan lain yang membutuhkan.
Proses ini disebut Cori Cycle.
5
Metabolisme karbohidrat - 17
Jalur alternatif untuk oksidasi glukosa yang tidak dimaksudkan untuk menghasilkan ATP, tetapi bermanfaat untuk mensintesis UDP-glukuronat, glukuronat dan L-ascorbate. ● Dimulai dengan oksidasi
glukosa-6-fosfat glukosa-1-fosfat oleh fosfoglukomutase, dan kemudian di aktivasi menjadi UDP-glukosa oleh UDP-glukosa pirofosforilase.
● UDP-glukosa di oksidasi
menjadi UDP-glukuronat
oleh enzim yang
memerlukan NAD+, yaitu
UDP-glukosa
dehidrogenase.
Metabolisme karbohidrat - 18
UDP-glukuronat digunakan untuk mensintesis
glukuronat dan proteoglikan
serta glikosaminoglikan.
● Glukuronat
adalah molekul
yang sangat
polar yang
tergabung
dalam
proteoglikan serta
menyatu dengan
bilirubin dan hormon steroid.
Metabolisme karbohidrat - 19
Fruktosa yang ada di
dalam tubuh berasal
dari dua sumber.
● Sumber eksogen:
Dari makanan.
● Sumber endogen:
Dari heksosa /
monosakarida lain yang
oleh tubuh sendiri
khususnya hepar dirubah
menjadi fruktosa.
Metabolisme karbohidrat - 20
Fruktosa terdapat dalam bentuk bebas dalam beberapa buah-buahan.
Fruktosa juga terbentuk melalui hidrolisis dari sukrosa dalam usus halus.
6
Metabolisme karbohidrat - 21
Liver mengandung glukokinase (yang spesifik untuk glukosa), sedangkan di otot terdapat heksokinase.
Metabolisme karbohidrat - 22
Secara fisiologis kurang penting dan
hanya merupakan jalur alternatif
(jarang digunakan).
●Jalur ini baru amat berarti bagi
penderita diabetes mellitus, dimana
terdapat hambatan pada reaksi glikolisis
oleh enzim-enzim kunci.
Metabolisme karbohidrat - 23
Fruktosa diaktifkan menjadi fruktosa-1-P (bukan fruktosa-6-P), kemudian dari fruktosa-1-P dipecah menjadi dihidroksi-asetonfosfat (seperti pada glikolisis) dan D-gliseraldehid. ● Dihidroksi-asetonfosfat
langsung masuk jalur glikolisis
● D-gliseraldehid harus dirubah menjadi 2-P-gliserat lewat D-gliserat.
Metabolisme karbohidrat - 24
7
Metabolisme karbohidrat - 25
Meskipun jalur ini merupakan alternatif yang membantu bagi penderita diabetes mellitus dalam memperoleh energi melalui glikolisis, tetapi bila kadar glukosa darahnya tinggi akan mengakibatkan kadar sorbitol juga meningkat. ● Untuk merubah glukosa menjadi fruktosa lewat sorbitol dulu
sebagai berikut:
Metabolisme karbohidrat - 26
Sorbitol adalah suatu
senyawa pollol /
alkohol dan bersifat
toksis, baik dalam
bentuk alkoholnya
sendiri maupun
metabolitnya.
Senyawa ini mudah
merusak sel membran
dan mudah bereaksi
dengan kolagen.
Bila terjadi di jaringan tertentu, misal.: retina dapat mempercepat terjadinya retinoangiopati.
Sedangkan penumpukan sorbitol di lensa mata akan mengakibatkan kekeruhan lensa mata (katarak lentis).
Metabolisme karbohidrat - 27
Hepar mempunyai kemampuan yang amat besar dalam merubah galaktosa yang ada di dalam makanan menjadi glukosa, sehingga praktis semua galaktosa yang ada di dalam makanan oleh hepar dirubah semuanya menjadi glukosa.
Galaktosa diperoleh melalui hidrolisis dari disakarida laktose
Metabolisme karbohidrat - 28
Galaktosa digunakan oleh tubuh untuk berbagai keperluan fisiologis antara lain untuk sintesa: ● Laktosa (pada
wanita masa laktasi)
● Glikolipid
● Proteoglikan
● Glikoprotein
8
Metabolisme karbohidrat - 29
Reaksi yang terjadi di dalam tubuh untuk merubah galaktosa menjadi glukosa adalah sebagai berikut : ● D-Galactose, yang
diperoleh melalui hidrolisis dari disakarida laktose (gula susu), dengan cara fosforilasi pada C-1 membutuhkan ATP untuk aktivasi enzim galaktokinase.
Metabolisme karbohidrat - 30
Kadar glukosa dalam darah dipertahankan dalam rentang normal: 70-110 mg/dl darah.
Metabolisme karbohidrat - 31