Metabolisme Karbohidrat


Metabolisme Karbohidrat
1.      Glikolisis
2.      oksidasi asam piruvat
3.      glikogenesis
4.      Glikogenolisis
5.      Glukoneogenesis
6.      Pengendalian kadar glukosa darah

I.      GLIKOLISIS
·         Merupakan jalur utama metabolisme glukosa fruktosa dan galaktosa yang berasal dari diet
·         berlangsung dalam keadaan aerob dan anaerob
·         Otot skelet, Otot jantung , kemampuan glikolisisnya rendah
Sel kanker yang tumbuh cepat, glikolisis berjalan melebihi kecepatan yang diperlukan oleh siklus asam sitrat à piruvat yang terbentuk >>> dibanding yang dapat dimetabolisme à laktat >>> (bersifat asam)
·         Glikolisis dapat berfungsi pada keadaan anerob
·         Otot kontraksi pada
·         lingkungan anerob , glikogen hilang produk akhir laktat
·         Lingkungan erob , hasil akhir adalah piruvat à CO2 dan H2O
·         Jika O2 rendah , reoksidasi NADH à NAD+ bersamaan dengan reduksi piruvat à laktat 
·         à energi yang dilepas akan terbatas
·         Shg utk mendapatkan energi yang cukup diperlukan glukosa lebih banyak
·         Reaksi-reaksi dalam glikolisis
·         Semua enzim terdapat dalam sitosol
·         1. Glukosa + ATP          glukosa 6-fosfat + ADP
Mg++
·         Reaksi irreversibel
·         Dikatalisis oleh Heksokinase
·         Dihambat secara allosterik oleh G 6-P
·         Mempunyai afinitas tinggi terhadap substrat(Km rendah)
·         à menjamin masuknya glukosa ke jaringan walaupun [glukosa] dalam darah rendah  dg memfosforilasi semua
·         glukosa yang masuk ke dalam sel à mempertahankan perbedaan kadar glukosa yang besar antara darah dan lingkungan intra sel
·         Memfosforilasi heksosa lain tapi dengan kecepatan yang lebih rendah dibanding glukosa
·         Di hepar dan pankreas oleh Glukokinase
·         Aktivitasnya dipengaruhi oleh status nutrisi
·         Berfungsi mengambil glukosa dari darah setelah makan
·         Mempunyai Km tinggi terhadap glukosa
·         Bekerja optimal pada [glukosa] di atas 5 mmol/L
·         Khusus untuk glukosa
·         G 6-P merupakan senyawa yang penting yang menjembatani berbagai  jalur metabolik
-    glikolisis,
-    glukoneogenesis,
-    pentosa fosfat,
-    glikogenesis,
-    glikogenolisis)
·         keadaan anerob , reoksidasi NADH berlangsung dengan memindahkan reducing equivalen piruvat . Piruvat direduksi oleh NADH à laktat oleh laktat DH
·         Reoksidasi NADH melalui pembentukan laktat memungkinkan glikolisis tanpa adanya oksigen dg menghasilkan NAD + utk siklus lain yg dikatalisis oleh G 3-P DH
·         keadaan erob, piruvat masuk mitokondria diubah menjadi asetil –KoA à CO2 melalui SK
·         Reducing equivalen dari NADH yg terbentuk dlm glikolisis msk mitokondria utk oksidasi melalui 2 shuttle 
·         Glikolisis diatur pada reaksi yang dikatalisis oleh
-    heksokinase/glukokinase
-    fosfofruktokinase
-    piruvat kinase
Reaksi-reaksi yang dikatalisis oleh ensim tersebut bersifat irreversibel(tidak bolak-balik)

Fungsi 2,3-DPG :  berikatan dg Hb à afinitas Hb terhadap oksigen turun
à kurva disosiasi oksihemoglobin bergeser ke kanan
à adanya 2,3 –DPG dalam sel akan membantu oksihemoglobin melepaskan oksigen

II.      OKSIDASI ASAM PIRUVAT
·         Oksidasi piruvat menjadi asetil-KoA mrpk reaksi irrev
·         Dikatalisis oleh pir DH komplek
·         Kerjanya tgt kofaktor tiamin difosfat
·         Dekarboksilasi Piruvat menjadi hidroksietil dr cincin tiazol TPP yg terikat ensim dikatalisi oleh piruvat DH 
·         Hidroksi etil + lipoamid teroksidasi [gugus prostetik dr dihidrolipoil transasetilase à asetil lipoamid
·         asetil lipoamid + koenz-A à asetil KoA +  lipoamid  tereduksi
·         Reaksi sempurna jika terjadi reoksidasi oleh flavoprotein yg mengandung FAD dan ensim dihidrolipoil DH
·         Flavoprotein tereduksi (FADH2) dioksidasi dengan NAD +  à eq pereduksi ke rantai respirasi
·         Piruvat dehidrogenase dihambat oleh asetil KoA dan NADH
·         hambatan metab piruvat à asidosis laktat
Arsenit/ion merkuri : menghambat piruvat DH
·         Diet defisiensi tiamin  : penimbunan piruvat
Bila diberi glukosa à piruvat dan laktat (tertimbun )
kematian

III.       GLIKOGENESIS
Terutama terjadi di otot dan hepar
Glikogen :
·         mrpk simpanan KH utama pd hewan (= pati dlm tb2an)
·         terutama tdp dlm hepar(6% ) dlm otot (<1%) à massa otot (35 Kg) > massa hepar(1800 g) --à kand glikogen di otot 3-4 X di hepar
·         mrpk polimer α-D- glukosa, struktur bercabang

Kepentingan Biomedis
·         Glikogen : mrpk sub unit heksosa
·         Di otot : utk glikolisis dlm otot itu sendiri
·         Dihepar : utk mempertahankan KGD terutama diantara waktu makan
-          setelah puasa 12-18 jam : glikogen hepar hampir kosong
-          setelah latihan berat dan lama : glikogen otot menurun drastis
·         Penyakit timbunan glikogen :
·         Mrpk penyakit herediter
-          à mobilisasi glikogen kurang / penimbunan glikogen dg struktur abnormal
-          à kelemahan otot -à meninggal
·            ada 8 tipe penyakit timbunan glikogen

IV.      GLIKOGENOLISIS
·         à di hepar dapat tidak tergantung cAMP disebabkan oleh vasopresin, oksitosin , angiotensin II yang bekerja dengan perantaraan ion Ca /fosfatidilinositol bifosfat
·         Glukagon  bekerja
-          memacu pembentukan cAMP
-          aktivasi fosforilase di hepar
·         Protein fosfatase -1 menjadi ion fosforilase tidak aktif
·         Fosforilase a dan fosforilase kinase a mengalami defosforilasi dan inaktivasi oleh  protein fosfatase -1
-          (dihambat oleh inhibitor -1 )
-          aktif setelah difosforilasi dg 
-          katalisator protein kinase yg tgt cAMP
·         cAMP mengendalikan aktivasi & inaktivasi fosforilase
·         Insulin memperkuat efek ini dg menghambat aktifitas fosforilase ( dg meningkatkan ambilan glukosa -à [g-6-P] meningkat)
·         Glukosa-6 fosfat mrpk inhibitor yang kuat fosforilase kinase
·         Aktivitas glikogen sintase dan fosforilase diatur secara bolak balik
·         Glilkogen sintase a (bentuk aktif = tdk mengalami fosforilasi)
·         Glikogen sintase b (bentuk tdk aktif) mengalami fosforilasi oleh protein kinase ( 6 macam)
-          2 protein kinase yg memerlukan Ca
-          protein kinase yg memerlukan cAMP (menghambat glikogenesis  & mengaktivasi glikogenolisis)
-          glikogen sintase 3,4,5
·         Insulin : meningkatkan glikogenesis dlm otot & menghambat glikogenolisis krn
·         [ G-6 fosfat] intrasel meningkat
·         Glukosa -6 fosfat :
·         memacu defosforilasi dan aktivasi glikogen sintase 
·         Pengaturan metabolisme glikogen dipengaruhi oleh keseimbangan antara aktivitas glikogen sintase dan fosforilase

           
V.      GLUKONEOGENESIS
·         mrpk mekanisme & rks2 yang merubah seny. Non KH menjadi glukosa & glikogen
·         Substrat utama :
-          asam amino glukogenik
-          asam laktat
-          gliserol
-          asam propionat
·         Organ yang berperan : hepar dan ren
·         memenuhi kebutuhan glukose tubuh pada saat KH diet tdk tersedia cukup glukosa diperlukan secara terus menerus sbg sb energi bagi eritrosit & sist syaraf
·         dlm jar adiposa, sbg sb gliserol – gliserida
·         dlm banyak jar tubuh, mempertahankan kadar seny. antara SK
·         glukosa
-          mrpk satu2nya bahan bakar yg memasok energi bagi otot skelet dlm kead. anerob.
-          prekursor laktosa dlm kel mammae & sec aktif diambil oleh janin
·         mekanisme glukoneogenesis digunakan utk membersihkan darah dr hasil metab di jar,
mis : laktat dr otot & eritrosit gliserol yg diproduksi oleh jar adiposa
Hewan pemamah biak : asam propionat(substrat)
·         Glukoneogenesis melibatkan glikolisis, SK dan beberapa reaksi khusus
·         Energi barier menghalangi reaksi pembalikan dlm glikolisis antara
1.      Piruvat &  fosfoenol piruvat
Piruvat          oksaloasetat
pir karboksilase
oksaloasetat              fosfoenol
PEP karboksilase
2.      F 1,6-difosfat                       F -6 fosfat
↑           
fruktosa 1,6 bifosfatase

3.      glukosa -6 fosfat      Glukosa
glukosa -6 fosfatase
4.      Glukosa -1 fosfat      glikogen
gllikogen sintase

·         Pengendalian timbal balik glikolisis dan glukoneogenesis
·         Jalur sama tapi arah berbeda
·         Makanan àPerubahan [substrat ]dalam darah à
·         Kecepatan sekresi Hormon berubah -à mempengaruhi pola metab  à mempengaruhi aktivitas enz2
·         Mekanisme pengaturan aktivitas enzim2 dlm metab KH:
-          perubahan kecepatan sintesis enzim
-          modifikasi kovalen oleh fosforilasi reversibel
-          efek alosterik

1.      induksi dan represi sintesis ensim kunci
·         Glukosa >>>
·         Ensim glikolisis & lipogenesis  aktif
·         Ensim glukoneogenesis aktifitasnya turun
·         Sekresi h insulin : memacu sintesis ensim glikolisis & menghambat efek glukokortikoid dan cAMP yg distimulasi glikogen (yg menginduksi sintesis ensim glukoneogenesis
2.      modifikasi kovalen oleh fosforilasi rev berlangsung cepat
·         glukagon & epinefrin : menghambat glikolisis , memacu glukoneogenesis di hepar dg meningkatkan [cAMP] à protein kinase yg tergantung cAMP jadi aktif
·         à fosforilasi & pir kinase inaktif
3.      modifikasi alostterik
·         Glukoneogenesis
·         Pir -à oksaloasetat perlu asetil KoA sbg aktivator allosterik

PENGENDALIAN KADAR GLUKOSA DARAH

Glukosa darah berasal dari
·         diet
(KH diet -à glukosa, galaktosa, fruktosa) diangkut ke hepar ( gal & frukt -à glukosa)
·         glukoneogenesis
-          asam amino & propionat
-          laktat , gliserol
·         glikogenolisis

·         Mekanisme metabolik dan hormonal yang mengatur KGD
·         Sel hepar secara bebas dpt ditembus glu
·         Sel ekstra hepatik tdk dpt ditembus glu
·         à lintasan melalui membran sel mrpk pembatas kecepatan pengambilan glukosa dlm jar ekstrahepatik à glu cepat mengalami fosforilasi oleh heksokinase
·         Glukokinase penting dlm pengaturan glukosa darah setelah makan
·         Heksokinase dihambat oleh G-6P
·         Glukokinase
·         Km tinggi, affinitas rendah
·         tdk dipengaruhi oleh G-6P 
·         [gula]darah diatas kisaran fisiologis aktivitas  meningkat
·         [gula]darah sistemik normal(4.5-5.5 mmol/l)
·         à hepar mrpk jar penghasil glukosa
·         Bila [gula]darah naik , pengeluaran glu berhenti shg ada pengambilan bersih

·         Insulin
-          meningkatkan pengambilan glukosa oleh hepar/jar perifer pada hiperglikemia,
-          diproduksi oleh sel B pulau langerhans
(dpt sec bebas ditembus oleh glu melalui pengangkut GLUT 2)  dlm pankreas
Kadarnya paralel dg KGD
-          dpt menyebabkan hipoglikemia
·         Hormon-hormon yg melawan kerja insulin
-          h pertumbuhan
-          ACTH (kortikotropin)
-          glukokortikoid
-          glukagon
-          Epinefrin
·         H tiroid
-          hipertiroid, [glukosa]darah puasa naik
-          Hipotiroid, [glukosa] darah turun
·         [gula]darah naik-à glukosa difiltrasi oleh glomerulus , direabsorpsi oleh tubulus ginjal
·         Kapasitas tubulus mereabsorpsi glukosa dg kec 350 mg/menit
·         Bila [glu]darah naikà filtrat glomerulus mgd glu > dibanding yg direabsorpsi --à kelebihan masuk urin (glukosuria)
·         Pd orang normal : glukosuria terjadi bila [glu] darah > 9.5-10.0 mg/L (180 mg%)à mrpk nilai ambang ginjal untuk glukosa.

0 komentar:

Poskan Komentar

Diberdayakan oleh Blogger.