metabolisme karbohidrat

METABOLISME KARBOHIDRAT

Kadek Rachmawati, M.Kes., Drh

DIET BERVARIASI P.U. KARBOHIDRAT DIET BERVARIASI P.U. KARBOHIDRAT >> FUNGSI KARBOHIDRAT TERUTAMA SEBAGAI FUNGSI KARBOHIDRAT TERUTAMA SEBAGAI

SUMBER ENERGISUMBER ENERGI ( DR. ( DR. GLUKOSA GLUKOSA )) MONOSAKARIDA ( HEKSOSA ) HASIL PENCERNA-MONOSAKARIDA ( HEKSOSA ) HASIL PENCERNA-

AN KARBOHIDRAT TERUTAMA :AN KARBOHIDRAT TERUTAMA :

* * GLUKOSAGLUKOSA

* * FRUKTOSAFRUKTOSA

* * GALAKTOSAGALAKTOSA FRUKTOSA DAN GALAKTOSA DI HATI FRUKTOSA DAN GALAKTOSA DI HATI GLUGLU--

KOSAKOSA

AMILUM

Amilum terdiri dari amilosa dan Amilum terdiri dari amilosa dan amilopektinamilopektin

AMILOSAAMILOSA : : –Rangkaian glukosa rantai lurus Rangkaian glukosa rantai lurus dengan ikatandengan ikatan -1,4-glukosidik-1,4-glukosidik

–Produk : Maltosa Produk : Maltosa sedikit glukosasedikit glukosa

AMILOPEKTIN

Jalur metabolisme disakarida dr dietJalur metabolisme disakarida dr diet

Cara kerja enzim amilase

Metabolisme galaktosaMetabolisme galaktosa

Metabolisme FruktosaMetabolisme Fruktosa

Glukosa darah , memacu jalur metabolisme karbohi-Glukosa darah , memacu jalur metabolisme karbohi-

drat berikut :drat berikut :

1. Glikolisis1. Glikolisis

2. Glikogenesis2. Glikogenesis

3. HMP Shunt3. HMP Shunt

4. Oksidasi Piruvat4. Oksidasi Piruvat

5. Siklus Asam Sitrat5. Siklus Asam Sitrat

6. Sisa ditimbun sbg lemak6. Sisa ditimbun sbg lemak

Puasa / kelaparan kadar glukosa darah mePuasa / kelaparan kadar glukosa darah me

macu jalur metabolisme karbohidrat berikut :macu jalur metabolisme karbohidrat berikut :

1. Glikogenolisis1. Glikogenolisis

2. Glukoneogenesis2. Glukoneogenesis

GLIKOLISISGLIKOLISIS

Disebut juga Disebut juga EMBDEN MEYER HOFF PATHWAYEMBDEN MEYER HOFF PATHWAY Terjadi di dalam Terjadi di dalam sitosolsitosol Glikolisis : oksidasi glukosa energi ( ATP )Glikolisis : oksidasi glukosa energi ( ATP )

Aerob AnaerobAerob Anaerob

( ( asam piruvatasam piruvat ) ( ) ( asam laktatasam laktat ) ) Pada keadaan aerob :Pada keadaan aerob :

Hasil akhirnya asam piruvat Masuk ke dalam Hasil akhirnya asam piruvat Masuk ke dalam

mitokondria Asetil KoAmitokondria Asetil KoA

Siklus Krebs Siklus Krebs ATP + COATP + CO22+ H+ H22OO

Jalur GlikolisisJalur Glikolisis

Jalur GlikolisisJalur Glikolisis

Reaksi2 pd Glikolisis pada umumnya berjalan 2 arah, Reaksi2 pd Glikolisis pada umumnya berjalan 2 arah, kecuali 3 reaksi berikut berjajan searah :kecuali 3 reaksi berikut berjajan searah :

1. Glukosa Glukosa 6-p1. Glukosa Glukosa 6-p

Dikatalisis oleh enzim : Dikatalisis oleh enzim : HeksokinaseHeksokinase dan dan GlukokinaseGlukokinase

* * Enzim HeksokinaseEnzim Heksokinase : :

- terdapat di sel - terdapat di sel otototot ( selain hati dan pankreas ) ( selain hati dan pankreas )

- dihambat secara allosterik oleh produk akhirnya- dihambat secara allosterik oleh produk akhirnya

- mempunyai - mempunyai afinitas tinggi terhadap glukosaafinitas tinggi terhadap glukosa

* * Enzim GlukokinaseEnzim Glukokinase : :

- terdapat di sel - terdapat di sel hati dan pankreashati dan pankreas

- - aktif pada saat konsentrasi glukosa darahaktif pada saat konsentrasi glukosa darah

* di jar. selain hati & pankreas, * di jar. selain hati & pankreas, glukosa masuk glikoli-glukosa masuk glikoli-

sis dikontrol oleh h. insulinsis dikontrol oleh h. insulin

*Reaksi ini bersifat *Reaksi ini bersifat irreversibleirreversible, ATP sbg donor gugus, ATP sbg donor gugus

fosfatfosfat

2. Fruktosa 6-p Fruktosa 1,6-bi-p2. Fruktosa 6-p Fruktosa 1,6-bi-p

* Dikatalisis oleh enzim : * Dikatalisis oleh enzim : FosfofruktokinaseFosfofruktokinase

* bersifat irreversible* bersifat irreversible

* Merupakan enzim pengendali kecepatan alur gliko-* Merupakan enzim pengendali kecepatan alur gliko-

lisis ( lisis ( rate limiting enzymerate limiting enzyme ) )

3. Fosfoenol piruvat Enol piruvat3. Fosfoenol piruvat Enol piruvat

* Dikatalisis oleh enzim : * Dikatalisis oleh enzim : Piruvat kinasePiruvat kinase

Energi yang dihasilkan :Energi yang dihasilkan : Oksidasi 1 mol Glukosa Oksidasi 1 mol Glukosa 2 mol piruvat2 mol piruvat meng- meng-

hasilkan hasilkan 8 mol ATP8 mol ATP

* Reaksi 5 : 2 x 3 ATP = 6 ATP* Reaksi 5 : 2 x 3 ATP = 6 ATP

* Reaksi 6 & 9 : 2 + 2 ATP = 4 ATP* Reaksi 6 & 9 : 2 + 2 ATP = 4 ATP

* Reaksi 1 & 3 : * Reaksi 1 & 3 : =-2ATP=-2ATP

= 8 ATP= 8 ATP

Hitung berapa mol ATP yang dihasilkan jika 1 mol gluHitung berapa mol ATP yang dihasilkan jika 1 mol glu

kosa dioksidasi sampai habis COkosa dioksidasi sampai habis CO22 dan H dan H22O ?O ?

Pada Glikolisis AnaerobPada Glikolisis Anaerob ::

* Rantai respirasi tidak berjalan* Rantai respirasi tidak berjalan

* Hasil akhirnya asam laktat* Hasil akhirnya asam laktat Laktat dehidrogenaseLaktat dehidrogenase

Piruvat + Piruvat + NADHNADH + H + H++ Laktat Laktat + + NADNAD++

Energi yg dihasilkan :Energi yg dihasilkan :

Reaksi 6 & 9 : 4 ATPReaksi 6 & 9 : 4 ATP

Reaksi 1 & 3 : Reaksi 1 & 3 : -2 ATP-2 ATP

= 2 ATP= 2 ATP

AnaerobAnaerob Rantai Respirasi tak berjalan Rantai Respirasi tak berjalan

NADH + HNADH + H++ yg dihasilkan dari reaksi 5 tak dapat yg dihasilkan dari reaksi 5 tak dapat dibentuk kembali menjadi dibentuk kembali menjadi NADNAD++ lewat rantai respirasi lewat rantai respirasi

Padahal NADPadahal NAD++ harus selalu tersedia untuk kelangsung harus selalu tersedia untuk kelangsung an Glikolisisan Glikolisis

Untuk mengatasinya : NADH + HUntuk mengatasinya : NADH + H++ akan dibentuk men akan dibentuk men jadi NADjadi NAD++ lewat pertolongan enzim lewat pertolongan enzim Laktat Dehidroge-Laktat Dehidroge- nasenase ( ( LDHLDH ) yg akan mengubah ) yg akan mengubah PiruvatPiruvat LaktatLaktat

GLIKOLISIS DI ERITROSITGLIKOLISIS DI ERITROSIT : :

* Eritrosit dewasa tidak mempunyai inti sel dan orga-* Eritrosit dewasa tidak mempunyai inti sel dan orga-

nel sel ( mitokondria ) nel sel ( mitokondria ) Rantai RespirasiRantai Respirasi dan dan

Siklus Asam SitratSiklus Asam Sitrat tidak dapat terjaditidak dapat terjadi

* oksidasi glukosa di eritrosit selalu menghasilkan * oksidasi glukosa di eritrosit selalu menghasilkan

asam laktatasam laktat

* Glikolisis di dalam eritrosit mamalia ada jalan sam-* Glikolisis di dalam eritrosit mamalia ada jalan sam-

ping yg bertujuan untuk membentuk : ping yg bertujuan untuk membentuk : 2,3-bifosfo Gli2,3-bifosfo Gli

seratserat yg berfungsi untuk membantu melepas yg berfungsi untuk membantu melepas

ikatan ikatan HbOHbO22 ( Oksihemoglobin ) ( Oksihemoglobin ) menjadi menjadi Hb + OHb + O22

Jalur Bifosfogliserat dalam eritrositJalur Bifosfogliserat dalam eritrosit

Metabolisme Bifosfogliserat di eritrositMetabolisme Bifosfogliserat di eritrosit

OKSIDASI ASAM PIRUVATOKSIDASI ASAM PIRUVAT Terjadi di dalam Terjadi di dalam mitokondriamitokondria Oksidasi 1 mol Piruvat 1 mol Asetil KoA Oksidasi 1 mol Piruvat 1 mol Asetil KoA

menghasilkan 3 mol ATPmenghasilkan 3 mol ATP Reaksinya memerlukan Reaksinya memerlukan TPPTPP ( ( Tiamin Piro PhosphatTiamin Piro Phosphat ) ) Dikatalisis oleh enzim : Dikatalisis oleh enzim : Kompleks Piruvat Dehidroge-Kompleks Piruvat Dehidroge-

nase nase yg memerlukan koenzim : yg memerlukan koenzim : CoACoA ( ( Koenzim AKoenzim A ) yg ) yg berasal dr Asam Pantotenat ( vitamin B5 )berasal dr Asam Pantotenat ( vitamin B5 )

Defisiensi tiamin penumpukan piruvatDefisiensi tiamin penumpukan piruvat

Alkoholik def. thiamin asidosis laktat & piruvatAlkoholik def. thiamin asidosis laktat & piruvatCHCH33COCOOH + HSCoA + NADCOCOOH + HSCoA + NAD++ CH CH33CO-SCoA + NADH HCO-SCoA + NADH H++

(piruvat) ( Asetil KoA )(piruvat) ( Asetil KoA )

Oksidasi dekarboksilasi asam piruvatOksidasi dekarboksilasi asam piruvat

SINTESIS ASETIL KoASINTESIS ASETIL KoA

GLIKOGENESISGLIKOGENESIS Sintesis glikogen dari glukosaSintesis glikogen dari glukosa Terjadi di dalam Terjadi di dalam hati dan otothati dan otot Reaksi 1 : Reaksi 1 : MgMg++++

Glukosa + ATP Glukosa 6-p + ADPGlukosa + ATP Glukosa 6-p + ADP

Glukokinase / HeksokinaseGlukokinase / Heksokinase

Reaksi 2 : Reaksi 2 :

Glukosa 6-p Glukosa 1-pGlukosa 6-p Glukosa 1-p

FosfoglukomutaseFosfoglukomutase

Reaksi 3 :Reaksi 3 :

Glukosa 1-p + UTP UDPG + PirofosfatGlukosa 1-p + UTP UDPG + Pirofosfat

UDPG PirofosforilaseUDPG Pirofosforilase

Enzim Glikogen sintetaseEnzim Glikogen sintetase ( ( sintasesintase ) ) membentuk membentuk ikatan ikatan αα-1,4 Glikosidik-1,4 Glikosidik ( ( rantai lurusrantai lurus ) )

dr glikogendr glikogen Enzim PencabangEnzim Pencabang ( ( Branching EnzymeBranching Enzyme ) )

membentuk membentuk ikatan ikatan αα-1,6 Glikosidik-1,6 Glikosidik ( rantai cabang ) ( rantai cabang )

dr glikogendr glikogen

Molekul glikogen seperti pohon + cabang + rantingnyaMolekul glikogen seperti pohon + cabang + rantingnya

SINTESIS GLIKOGENSINTESIS GLIKOGEN

SINTESIS GLIKOGENSINTESIS GLIKOGEN

Jalur glikogenesis dan glikogenolisisJalur glikogenesis dan glikogenolisis

GlikogenesisGlikogenesis

GlikogenolisisGlikogenolisis

GLIKOGENOLISISGLIKOGENOLISIS Proses Proses pemecahan glikogenpemecahan glikogen Dalam Dalam otot otot :: * tujuannya untuk mendapat * tujuannya untuk mendapat energi bagi ototenergi bagi otot * hasil akhirnya : piruvat / laktat sebab gluko-* hasil akhirnya : piruvat / laktat sebab gluko- sa 6-p yg dihasilkan dr glikogenolisis masuk ke jalur sa 6-p yg dihasilkan dr glikogenolisis masuk ke jalur glikolisis di ototglikolisis di otot DalamDalam hati hati : : * tujuannya : untuk * tujuannya : untuk mempertahankan kadar glukosamempertahankan kadar glukosa darah di antara dua waktu makandarah di antara dua waktu makan * Glukosa 6-p akan diubah menjadi glukosa* Glukosa 6-p akan diubah menjadi glukosa

Glukosa 6-p + HGlukosa 6-p + H22O Glukosa + PiO Glukosa + Pi Glukosa 6-fosfataseGlukosa 6-fosfatase

Enzim Glukosa 6-fosfataseEnzim Glukosa 6-fosfatase terdapat di : terdapat di : hati, hati, ginjalginjal dan dan epitel ususepitel usus ( tetapi tidak terdapat ( tetapi tidak terdapat

di otot )di otot )

Enzim Glikogen fosforilaseEnzim Glikogen fosforilase memutus memutus ikatan ikatan

αα-1,4-1,4 glikosidik glikosidik dr glikogendr glikogen

Debranching enzymeDebranching enzyme memutus memutus ikatan ikatan

αα-1,6 glikosidik-1,6 glikosidik

GLUKONEOGENESISGLUKONEOGENESIS

Pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidratPembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat Pada mmalia terutama terjadi di : hati dan ginjalPada mmalia terutama terjadi di : hati dan ginjal Substrat :Substrat : 1. 1. Asam laktatAsam laktat dr. otot, eritrosit dr. otot, eritrosit 2. 2. GliserolGliserol dr. hidrolisis Triasilgliserol dlm. jar. dr. hidrolisis Triasilgliserol dlm. jar. lemak ( adiposa )lemak ( adiposa ) 3. 3. Asam amino glukogenikAsam amino glukogenik 4. 4. Asam propionatAsam propionat pd ruminansia pd ruminansia

Glukoneogenesis penting sekali untuk penyediaan gluGlukoneogenesis penting sekali untuk penyediaan glu kosa bila karbohidrat tidak cukup dlm dietkosa bila karbohidrat tidak cukup dlm diet

Jaringan perlu pasokan glukosa kontinu sebagai Jaringan perlu pasokan glukosa kontinu sebagai sumber energi terutama sumber energi terutama sistem saraf dan sistem saraf dan eritrositeritrosit

Enzim bantuanEnzim bantuan : : 1.1. Piruvat karboksilasePiruvat karboksilase 2. Fosfoenolpiruvat karboksikinase2. Fosfoenolpiruvat karboksikinase 3. Fruktosa 1,6 bifosfatase3. Fruktosa 1,6 bifosfatase 4. Glukosa 6-fosfatase4. Glukosa 6-fosfatase

Jalur GlukoneogenesisJalur Glukoneogenesis

Glukoneogenesis dari asam aminoGlukoneogenesis dari asam amino

Perubahan asam propionat masuk ke jalur Perubahan asam propionat masuk ke jalur glukoneogenesisglukoneogenesis

CORI CYCLECORI CYCLE

Key Enzyme pd jalur Glikolisis dan GlukoneogenesisKey Enzyme pd jalur Glikolisis dan Glukoneogenesis

HMP SHUNTHMP SHUNT(HEKSOSA MONO PHOSPHAT SHUNT)(HEKSOSA MONO PHOSPHAT SHUNT)

Disebut juga : Disebut juga : Pentose Phosphate PathwayPentose Phosphate Pathway Merupakan Merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosajalan lain untuk oksidasi glukosa Tidak bertujuan menghasilkan energi ( ATP )Tidak bertujuan menghasilkan energi ( ATP ) Aktif dalam :Aktif dalam :

1. Hati1. Hati

2. Jar. Lemak2. Jar. Lemak

3. Klj. Korteks adrenal3. Klj. Korteks adrenal

4. Klj. Tiroid4. Klj. Tiroid

5. Eritrosit5. Eritrosit

6. Klj. Mammae ( laktasi )6. Klj. Mammae ( laktasi )

Tidak aktif di dalam sel ototTidak aktif di dalam sel otot Fungsi :Fungsi : 1. Membentuk 1. Membentuk NADPHNADPH untuk sintesis asam le untuk sintesis asam le mak, steroidmak, steroid 2. Membentuk 2. Membentuk pentosa ribosapentosa ribosa untuk sinte untuk sinte sis nukleotida dan asam nukleatsis nukleotida dan asam nukleat 3. Dalam eritrosit :3. Dalam eritrosit : Membentuk Membentuk NADPHNADPH untuk mereduksi : untuk mereduksi :

Glutathion reduktaseGlutathion reduktase

Glutathion Teroksidasi Glutathion tereduksiGlutathion Teroksidasi Glutathion tereduksi( ( G-S-S-GG-S-S-G ) ( ) ( 2-G-SH2-G-SH ) )

2G-SH + H2G-SH + H22OO22 G-S-S-G + 2H G-S-S-G + 2H22OO

Glutathion peroksidaseGlutathion peroksidase

Glutathion tereduksiGlutathion tereduksi membebaskan eritrosit dari H membebaskan eritrosit dari H22OO22

penimbunan Hpenimbunan H22OO22 memperpendek umur eritro- memperpendek umur eritro-

sitsit Mutasi enzim glutathion peroksidaseMutasi enzim glutathion peroksidase

Hemolisis eritrosit jika diberi oksidan spt. : primaquin,Hemolisis eritrosit jika diberi oksidan spt. : primaquin,

Aspirin, sulfonamidAspirin, sulfonamid

Ribosa 5-p yg terbentuk akan bereaksi dengan Ribosa 5-p yg terbentuk akan bereaksi dengan ATPATP

5-Phospho Ribosil 1-Piro Phosphat5-Phospho Ribosil 1-Piro Phosphat ( (PRPPPRPP))

Jalur HMP ShuntJalur HMP Shunt

PRODUK HMP SHUNTPRODUK HMP SHUNT

METABOLISME GLUKOSAMETABOLISME GLUKOSA

GLUKOSA DARAHGLUKOSA DARAH Glukosa dapat dipakai oleh semua jaringan tubuh, Glukosa dapat dipakai oleh semua jaringan tubuh,

disimpan :disimpan : * hati dan otot * hati dan otot GlikogenGlikogen * jaringan lemak * jaringan lemak Triasilgliserol ( TG )Triasilgliserol ( TG ) Sumber glukosa darah :Sumber glukosa darah : 1. Karbohidrat Makanan1. Karbohidrat Makanan 2. Glikogenolisis hepar2. Glikogenolisis hepar 3. Glukoneogenesis3. Glukoneogenesis Hormon yg mengatur glukosa darah :Hormon yg mengatur glukosa darah : * Insulin* Insulin * Hormon dr. klj. Hipofisa anterior : Growth Hormone* Hormon dr. klj. Hipofisa anterior : Growth Hormone * Hormon klj. Medula adrenal : epinefrin, glukagon* Hormon klj. Medula adrenal : epinefrin, glukagon

PENGARUH HORMONPENGARUH HORMON : :

* Keadaan kadar glukosa darah * Keadaan kadar glukosa darah

merangsang sekresi hormon glukagonmerangsang sekresi hormon glukagon

* Keadaan kadar glukosa darah * Keadaan kadar glukosa darah merangsang sekresi hormon insulinmerangsang sekresi hormon insulin

* Keadaan darurat merangsang sekresi * Keadaan darurat merangsang sekresi hormon adrenalinhormon adrenalin

GlukagonGlukagon (hati) (hati) PembentukanPembentukan cAMPcAMP EpinefrinEpinefrin (otot) (otot) 1. cAMP menghambat Glikogen sinta-1. cAMP menghambat Glikogen sinta- se menghambat glikogenesisse menghambat glikogenesis 2. cAMP memacu fosforilase2. cAMP memacu fosforilase memacu glikogenolisismemacu glikogenolisis INSULININSULIN : : 1. Memacu glikogen sintase1. Memacu glikogen sintase 2. Memacu fosfodiesterase yg akan memecah 2. Memacu fosfodiesterase yg akan memecah

cAMP menjadi 5’AMPcAMP menjadi 5’AMP efekefek : memacu glikogenesis : memacu glikogenesis menghambat glikogenolisismenghambat glikogenolisis

PERUBAHAN ANTAR BAHAN MAKANANPERUBAHAN ANTAR BAHAN MAKANAN

Makan banyak karbohidrat Makan banyak karbohidrat

Karbohidrat dapat dibentuk menjadi lemakKarbohidrat dapat dibentuk menjadi lemak

(Glukosa Asetil KoA Asam lemak TG)(Glukosa Asetil KoA Asam lemak TG)

Makan proteinMakan protein

Kelebihan protein dpt dibentuk menjadi lemakKelebihan protein dpt dibentuk menjadi lemak

Asam amino Anggota Siklus Kreb’s / PiruvatAsam amino Anggota Siklus Kreb’s / Piruvat

Asetil KoA Asam lemak TGAsetil KoA Asam lemak TG

Makan banyak lipidMakan banyak lipid

Lipid tidak dapat diubah menjadi protein ataupun Lipid tidak dapat diubah menjadi protein ataupun karbohidratkarbohidrat

LIPID (TG) cadangan energiLIPID (TG) cadangan energi

( oksidasi ( oksidasi ββ asam lemak)asam lemak)

Asetil KoA TCA Cycle EAsetil KoA TCA Cycle E

Metabolisme makananMetabolisme makanan

Selamat belajar !!! Semoga suksesSelamat belajar !!! Semoga suksesTerimakasihTerimakasih