metabolisme karbohidrat i

ANIES SETIOWATI FIK UNNES

METABOLISME KARBOHIDRAT

Glikolisis, Metabolisme piruvat, Siklus asam sitrat

Metabolisme karbohidrat

Karbohidrat siap dikatabolisir menjadi energi jika berbentuk monosakarida.

Energi yang dihasilkan berupa Adenosin trifosfat (ATP).

Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam bentuk glukosa, karbohidrat makanan

diserap ke dalam aliran darah, atau ke dalam bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di dalam hati, serta dari glukosalah semua bentuk karbohidrat lain dalam tubuh dapat dibentuk.

Glukosa merupakan bahan bakar metabolik utama bagi jaringan mamalia

Glucose Utilization

Glucose

PyruvateRibose-5-phosphate

GlycogenEnergy Stores

Pentose Phosphate Pathway

Glycolysis

Adipose

Karbohidrat Protein Lipid

Gula sederhana (terutama glukosa)

Asam amino Asam lemak + gliserol+

gliserol

Asetil KoA

Siklus asam sitrat

2H ATP

2CO2

Pencernaan dan absorpsi

Katabolisme

Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang tergolong sebagai katabolisme maupun anabolisme, yaitu glikolisis, oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis, glikogenolisis serta glukoneogenesis

No mitochondriaGlucoseGlucoseGlucose

The FullMonty

GlucoseGlycogenLactate

LINTASAN UTAMA METABOLISME KARBOHIDRAT

MAKANAN

GLUKOSA

GLUKOSA FOSFAT

TRIOSA FOSFAT

PIRUVAT

ASETIL KOA

GLIKOGEN

LAKTAT

ASAM LEMAK

SIKLUS ASAM SITRAT

ASAM AMINO

PROTEIN

Asam Amino

RIBOSA FOSFAT

RNA DNA

glikolisis

Asil Gliserol/Lemak

Jalur Pentosa Fosfat

Beberapa jalur metabolisme karbohidrat

Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut:

1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis (dipecah) menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut glikogen).

• Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka pendek.

• Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi jangka panjang.

5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.

6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru) karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.

Pyruvatecytosol

Aceytl CoAmitochondria (aerobic)

Krebscycle

Reducingequivalents

OxidativePhosphorylation(ATP)

AMINOACIDS

FATTY ACIDS

GLIKOLISISGlikolisis berlangsung di dalam sitosol

semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses

pemecahan glukosa menjadi: asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia

oksigen) asam laktat, pada suasana anaerob (tidak

tersedia oksigen)Glucose → 2 Pyruvate

Lactate (anaerobic)

Acetyl-CoA (TCA cycle)

Glycolysis

Glucose + 2 ADP + 2 Pi

2 Pyruvate + 2 ATP + 2 H2O

Tahap awal Glycolysis

Traps glucose in cells (irreversible in muscle cells)

Tahap 2 glikolisis

Glucose (6C)

2 Pyruvate (3C)

2 ATP

2 ADP

4 ADP

4 ATP2 NAD

2 NADH + H

METABOLISME PIRUVAT Three fates of pyruvate:

Berubah mjd lactate (anaerobic) Berubah mjd alanine (amino acid) Masuk dalam siklus TCA cycle menghasilkan ATP)

Anaerobic Metabolism of Pyruvate

COO–

C O

CH3

COO–

HC OH

CH3

LactatePyruvate

Lactate dehydrogenase

NADH + H+ NAD+

(oxidized)(reduced)

Anaerobic Metabolism of Pyruvate

hasil : 2 ATP diproduksi selama pemecahan 1 molekul

glukosa secara anaerobik The 2 NADHs are used to reduce 2 pyruvate

to 2 lactate Reaksi priruvat mjd laktat berlangung cepat, dan tdk

butuh oksigen

Pyruvate Metabolism - Anaerobic

Pyruvate Lactate

NADH NAD+

Lactate Dehydrogenase

Lactate dapat ditransportasikan melalui dararah ke liver untuk diubah mjg glukosa (glukoneogenesis)

Cori Cycle

Lactate diubah mjd glukosa the liver

Pyruvate Metabolism

Three fates of pyruvate:

Conversion to lactate (anaerobic) Conversion to alanine (amino acid) Entry into the TCA cycle via pyruvate dehydrogenase pathway

Pyruvate metabolism

Convert to alanine and export to blood

COO–

C O

CH3

COO–

HC NH3+

CH3Alanine amino transferase

(AAT)

AlaninePyruvate

Glutamate -Ketoglutarate

Keto acid Amino acid

Pyruvate Metabolism

Three fates of pyruvate:

Conversion to lactate (anaerobic) Conversion to alanine (amino acid) Masuk dalam siklus TCA melalui pyruvate dehydrogenase pathway

Pyruvate Dehydrogenase Complex (PDH)

Persiapan pyruvate masuk dlm siklus TCA

Electron Transport Chain

TCA Cycle

Aerobic Conditions

Piruvat - Kesimpulan

Pyruvate

Acetyl CoA

2 NAD

2 NADH + H

CO2

SIKLUS ASAM SITRAT

Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus Kreb’s dan siklus asam trikarboksilat dan berlangsung di dalam mitokondria.

Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein.

TCA Cycle – kesimpulan

Acetyl CoA 3

NAD

3 NADH + H

1 FAD

1 FADH2

1 ADP1

ATP

2 CO2

Metabolisme

KH

SISTEM TRANSPORT ELEKTRON

Yg bperan adalah coenzymes (NAD and FADH) as H+ carriers and consumes oxygen

Kunci reaksi adalah perpindahan elektron atau electron transport system (ETS) Di sitokrom ETS melepas ion H2

untuk berikatan dengan oxygen, membentuk air

Oxidation and Electron Transport

Oksidasi zat gizi melepaskan simpananan energy akan : Makanan mendonasikan H+

H+ditransfer ke co-enzymes

NAD+ + 2H+ + 2e- NADH + H+ FAD + 2H+ + 2e- FADH2

So, What Goes to the ETS???

Dari metabolisme glucose diperoleh :1. Glycolysis menghasilkan 2 NADH2. TCA preparation step (pyruvate to acetyl-CoA): 2 NADH3. TCA cycle (TCA) : 6 NADH and 2 FADH2

TOTAL: 10 NADH + 2 FADH2

Electron Transport Chain (ETC)

NADH + H+ and FADH2 masuk rantai transport elektron (ETC )

H+ flow through ETC and eventually attach to O2 forming water

NADH + H+ 3 ATP FADH2 2 ATP

Electron Transport Chain

Total ATP from Glucose

Anaerobic glycolysis – 2 ATP + 2 NADHAerobic metabolism – glycolysis + TCA 31 ATP from 1 glucose molecule