Metabolisme karbohidrat

Oleh :Dr Muhammad Marlin

karbohidratRumus umum : Cn(H2O)nTerdiri dari komponen “karbon” (C) dan

“hidra” (H2O) sehingga dinamakan karbohidrat

Klasifikasi :MonosakaridaDisakarida (2 monosakarida)Oligosakarida (3-10 monosakarida)Polisakarida ( lebih dari 10 monosakarida)

monosakaridaStrukturalnya terdiri dari 2 derivat yaitu :

Aldosa : Derivat polihidroksi aldehida Aldosa paling sederhana yaitu aldotriosa

(gliseraldehida)Ketosa :

derivat polhidroksi keton Ketosa paling sederhana yaitu ketotriosa

(dihidroksiaseton)

Jenis monosakaridaJenis Aldosa Ketosa

Triosa Gliseraldehida Dihidroksiaseton

Tetrosa TreosaEritrosa

Pentosa Ribosa/deoksiribosaArabinosaXilosaLiksosa

XilulosaRibulosa

Heksosa GlukosaGalaktosa/fukosaMannosa

Fruktosa

disakaridaMacam disakarida yang penting :1. Maltosa2. Laktosa3. Sukrosa4. Trehelosa5. Sellobiosa

polisakaridaPolisakarida yang penting :1. Pati/ amilum : suatu glukosan yang terdapat

pada tumbuhan2. Glikogen : suatu glukosan yang terdapat pada

hewan/ manusia3. Inulin : suatu fruktosan yang digubakan untuk

menentukan laju filtrasi glomerulus ginjal4. Dekstrin : suatu senyawa hidrolisis amilum5. Sellulosa : suatu glukosan yang tidak dapat

dicerna oleh enzim pencernaan manusia

Jalur metabolisme karbohidratGlikolisis anaerob

seringkali disebut juga jalur embden meyerhoff yang berlangsung tanpa adanya oksigen

Glikolisis aerobseringkali dikenal sebagai siklus crebs yang berlangsung dengan adanya oksigen

Jalur glikogenesis dan glikogenolisisJalur HMP (hexosa mono phosphat) shuntJalur asam glukoronatJalur glukoneogenesis

METABOLISME KARBOHIDRAT

Glikolisis anaerobBerlangsung di dalam sitoplasmaDibagi menjadi 2 kelompok reaksi :Kelompok deretan reaksi heksosa, bertitik

tolak perubahan dari glukosa menjadi glukosa 6P dan berakhir pada fruktosa 1,6 BP

Kelompok deretan reaksi triosa, berawal dari gliseraldehida 3P dan berakhir pada piruvat dan asam laktat

Glukosa glukosa 6PReaksi dikatalisis oleh enzim glukokinase yang

bersifat spesifik untuk glukosaDapat pula dikatalisis oleh enzim heksokinase

yang bersifat umum untuk semua heksosaATP sebagai sumber gugus fosfatReaksi bersifatbersifat irreversibelHanya enzim glukosa 6 fosfatase yang dapat

membalikkan glukosa 6P menjadi glukosa kembali

Enzim glukosa 6 fosfatase hanya terdapat di hati sedangkan otot tdk memiliki enzim ini

Glukosa 6P fruktosa 6PDikatalisis oleh enzim fosfoheksosa isomerase Reaksi bersifat reversibel

Fruktosa 6P fruktosa 1,6-BPDikatalisis oleh enzim fosfofruktokinaseReaksi bersifat irreversibelATP sebagai sumber fosfatHati dan otot memiliki enzim fruktosa 1,6

bisfosfatase yang dapat membalikkan reaksi

Fruktosa 1,6-BP dihidroksi aseton-P + gliseraldehida-3P Reaksi ini merupakan akhir dari deretan

heksosaDikatalisis oleh enzim aldolase

Dihidroksi aseton-P gilseraldehida-3PDikatalisis oleh enzim fosfo triosa isomerase Bersifat reversibel1 molekul glukosa akan berubah menjadi 2 molekul

gliseraldehida

Gliseraldehida-3P gliserat 1,3BPDikatalisis oleh enzim glioseraldehida-3P

dehidrogenaseFosfat organik di jaringan sebagai sumber fosfat

(bukan ATP)Menggunakan ko enzim NADNADH yang dihasilkan tidak memasuki rantai

pernapasan karena dipakai untuk mengubah piruvat menjadi laktat pada akhir reaksi

Bersifat reversibel

Gliserat 1,3-BP gliserat-3PDikatalisis oleh enzim fosfogliserat kinaseBersifat reversibelGugus fosfat akan diberikan kepada ADP

sehingga menghasilkan ATPGliserat-3P gliserat-2P

Reaksi dikatalisis oleh enzim fosfo gliserat mutase

Bersifat reversibelTerjadi mutasi fosfat dari karbon nomor 3 ke

karbon nomor 2 pada molekul gliseratGliserat-2P PEP (Phospho Enol Piruvat)

Dikatalisis oleh enzim enolaseReaksi enolisasi ini bersifat reversibel

PEP PiruvatDikatalisis oleh enzim piruvat kinaseBersifat irreversibelHati maupun otot tdk memiliki enzim yang

mampu membalikkan reaksi iniTerjadi pemberian gugus fosfat kepada ADP

sehingga menghasilkan ATPPiruvat laktat

Dikatalisis oleh enzim laktat dehidrogenaseBersifat reversibelMenggunakan koenzim NADH yang diubah

menjadi NAD

Beberapa tahapan reaksi glikolisis anaerob dapat dihambat oleh senyawa tertentu sehingga dapat mengganggu jalannya reaksi misalnya :Iodoasetat menghambat reaksi gliseraldehida-

3P menjadi gliserat 1,3-BPFluorida menghambat reaksi gliserat-2P

menjadi PEPJumlah ATP yang dihasilkan pada jalur

glikolisis anaerob :1 molekul glukosa 1 mol glukosa-6P = -1

ATP1 mol fruktosa 1 mol fruktosa 1,6BP = -1

ATP2 mol gliserat 1,3 BP 2 mol gliserat-3P = 2 x

1 ATP2 mol PEP 2 mol piruvat = 2 x 1 ATPTotal dihasilkan 2 ATP

GAMBAR GLIKOLISIS

Siklus asam sitratDikenal juga dengan siklus crebs atau siklus

asam trikarboksilatDiawali dengan reaksi kondensasi asetyil

SKoA dengan oksaloasetat menjadi asam sitrat oleh enzim sitrat sintetase

Berakhir pada pembentukan kembali oksaloasetat dari malat oleh enzim malat dehidrogenase

Asetyl-SKoA + oksalo asetat asam sitratDikatalisis oleh enzim sitrat sintetaseBersifat reversibel

Sitrat isositratDikatalisis oleh enzim akonitaseBersifat reversibel

Isositrat α ketoglutaratDikatalisis oleh enzim isositrat dehidrogenaseMenggunakan koenzim NAD yang

menghasilkan NADH yang akan memasuki rantai pernapasan untuk menghasilkan 3 ATP

Bersifat reversibel

Ketoglutarat suksinil-SKoADikatalisis oleh kompleks enzim ketoglutarat

dehidrogenaseMenggunakan koenzim NAD menghasilkan

NADH yang akan memasuki rantai pernapasan menghasilkan 3 ATP

Juga mengaitkan KoASHBersifat reversibel

Suksinil-SKoA suksinatDikatalisis oleh enzim suksinat tiokinaseSuksinil-SKoA merupakan substrat berenergi

tinggi sehingga apabila melepaskan KoASH nya akan menghasilkan 1 mol GTP (setara 1 mol ATP)

Bersifat reversibel

Suksinat fumaratDikatalisis oleh enzim suksinat dehidrogenaseMenggunakan koenzim FAD menghasilkan FADH yang

akan memasuki rantai pernapasan menghasilkan 2 ATPBersifat reversibel

Fumarat malatDikatalisis oleh enzim fumaraseBersifat reversibelTdk menghasilkan ATP

Malat oksalo asetatDikatalisis oleh enzim malat dehidrogenaseMenggunakan koenzim NAD menghasilkan NADH yang

akan memasuki rantai pernapasan untuk menghasilkan 3 ATP

Bersifat reversibelOksalo asetat yang terbentuk akan dipakai kembali

untuk mengawali siklus crebs berikutnya

Jumlah energi yang dihasilkan selama 1 siklus crebs :1 mol isositrat menjadi 1 mol α-ketoglutarat :

menghasilkan NADH = 3 ATP1 mol α-ketoglutarat menjadi 1 mol suksinil-

SKoA : menghasilkan NADH = 3 ATP1 mol suksinil-SKoA menjadi 1 mol suksinat :

menghasilkan 1 mol GTP setara 1 mol ATP1 mol suksinat menjadi 1 mol fumarat :

menghasilkan FADH = 2 ATP1 mol malat menjadi 1 mol oksaloasetat :

menghasilkan NADH = 3 ATP

Total 1 siklus crebs menghasilkan 12 mol ATP

SIKLUS KREBS

Glikogenesis Glikogenesis dan glikogenolisis erat

hubungannya dengan kestabilan kadar glukosa darah seseorang

Glukosa 6P merupakan senyawa intermediate jalur EM yang menjadi titik temu antara kedua jalur tersebut

Awal reaksi glikogenesis sama dengan glikolisis anaerob yaitu perubahan glukosa menjadi glukosa 6P

Selanjutnya diubah menjadi glukosa 1P dan UDPG atau dikenal juga sebagai “glukosa aktif”

UDPG kemudian diubah menjadi glikogen dengan cara menambah jumlah molekul glukosa-glukosa lain

Glukosa glukosa-6PDikatalisis oleh enzim glukokinase/

heksokinaseBersifat irreversibel

Glukosa-6P glukosa-1PDikatalisis oleh enzim fosfogluko mutaseBersifat ireversibel

Glukosa-1P UDPG Dikatalisis oleh enzim UDPG pirofosforilaseBersifat irreversibel

UDPG glikogenUDPG dikenal pula sebagai glukosa aktifDikatalisis oleh enzim glikogen sintetase

Glikogenolisis Bukan merupakan jalur kebalikan dari

glikogenesis karena enzim yang bekerja berbeda

Glikogen akan diubah langsung menjadi glukosa 1P kemudian menjadi glukosa 6P dan akhirnya menjadi glukosa

Glikogen glukosa-1PDikatalisis oleh enzim fosforilase spesifikBersifat irreversibel

Glukosa-1P glukosa-6PDikatalisis oleh enzim fosfogluko mutaseBersifat reversibel

Glukosa-6P glukosaDikatalisis oleh enzim glukosa-6 fosfataseBersifat irreversibelHanya terjadi di sel hati, sedangkan pada sel

otot enzim ini tersedia

Jalur HMP shuntBerlangsung dalam sitoplasma sel tertentu

misalnya hati, kelenjar susu masa laktasi dan jaringan lemak

Kegunaan : menghasilkan pentosa untuk menghasilkan DNA dan RNA, serta menghasilkan NADPH untuk bisointesis asam lemak

Jalur asam glukoronatTerdiri dari sederetan reaksi untuk

membentuk glukoronat dari glukosaAsam glukoronat diperlukan sebagai senyawa

konjugat pada proses detoksifikasi berbagai macam metabolit dan obat di hati

Jalur glukoneogenesisMerupakan reaksi pembentukan glukosa yang berasal dari

senyawa non karbohidrat misalnya senyawa intermediate dan asam amino

Berlangsung dalam keadaan tubuh sedang mengalami kekurangan glukosa untuk memenuhi ennergi yang diperlukan tubuh

Pada jalur glikolisis anaerob pada sitoplasma sel, terdapat 1 kendala yang tidak membalikkan reaksi piruvat menjadi PEP

Hal ini diatasi dengan cara membawa piruvat ke mitokondria, selanjutnya piruvat diubah menjadi oksalo asetat yang dikatalisis oleh enzim piruvat karboksilase

Oksalo asetat diubah menjadi malat yang akan dikeluarkan ke sitoplasma

Malat di sitoplasma akan diubah kembali menjadi oksalo asetat, selanjutnya oksalo asetat akan diubah menjadi PEP oleh enzim PEP karboksikinase

Pengaturan metabolisme karbohidrat

Sumber glukosa darah :Penyerappan intestineGlikogenolisis di hatiGlukoneogenesis di hati

Pemakaian glukosa darah :Oksidasi untuk menghasilkan energi di jaringanCadangan glikogen di hati dan ototDiubah menjadi lemak cadanganSintesis laktosa, glikolipid, asam nuleat dan

mukopolisakaridaGlikolisis oleh sel eritrositEkskresi urine bila kadar glukosa tinggi