jalur metabolisme

36
Jalur Metabolisme Metabolis me Karmanto, S.Si, M.Sc. Oleh : Karmanto S.Si, M.Sc.

Upload: jody

Post on 24-Feb-2016

150 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Jalur Metabolisme. Metabolisme. Karmanto, S.Si, M.Sc. Oleh : Karmanto S.Si, M.Sc. METABOLISME. Metabolisme : reaksi enzimatis di dalam sel hidup yang diatur dengan sangat cermat dan merupakan aktivitas sel yang mutlak diperlukan serta melibatkan banyak sistem multienzim Fungsi metabolisme - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: Jalur Metabolisme

Jalur Metabolisme

Metabolisme

Karmanto, S.Si, M.Sc.

Oleh : Karmanto S.Si, M.Sc.

Page 2: Jalur Metabolisme

METABOLISME● Metabolisme: reaksi enzimatis di dalam sel hidup yang diatur

dengan sangat cermat dan merupakan aktivitas sel yang mutlak diperlukan serta melibatkan banyak sistem multienzim

● Fungsi metabolisme● Mendapatkan tenaga kimia dari pemecahan nutrien dari sekitarnya /

dari sinar matahari yang diserap● Mengubah molekul nutrien menjadi senyawa dasar / prekursor untuk

pembentukan makromolekul● Menyusun senyawa dasar menjadi protein, asam nukleat, lipid, dan

polisakarida

Page 3: Jalur Metabolisme

METABOLISME (lanjt.)

● Katabolisme:Tahap pemecahan nutrien organik (karbohidrat, lipid dan protein) yang datang baik dari lingkungan maupun timbunan nutrien sel itu sendiri dipecah menjadi senyawa yang lebih kecil untuk mendapatkan tenaga berupa ATP

● Anabolisme:Tahap pembentukan/biosintesis, yaitu biosintesis komponen sel seperti asam nukleat, protein, polisakarida dan lipid dari prekursornya. Proses ini membutuhkan tenaga berupa ATP.

Page 4: Jalur Metabolisme

JALUR KATABOLISMEJalur katabolisme ada 3 tahap:

● Tahap IMakromolekul (karbohidrat, lipid dan protein) dipecah menjadi building blocknya

● Tahap II Senyawa yang terbentuk pada tahap I dipecah lagi menjadi senyawa yang lebih sederhana (senyawa dengan 3 karbon) kemudian diubah menjadi unit 2 karbon (asetil-CoA). Demikian juga asam amino dan asam lemak. Jadi, asetil-CoA merupakan produk pemecahan tahap II pada katabolisme

● Tahap IIIGugus asetil dari asetil-CoA dipakai sebagai bahan dasar untuk siklus asam trikarboksilat (TCA cycle/siklus Krebs/siklus asam sitrat). Siklus ini merupakan jalur dimana semua nutrien penghasil energi dioksidasi menjadi CO2, H2O dan amonia sebagai hasil akhir

Page 5: Jalur Metabolisme

JALUR UTAMA METABOLISME

Page 6: Jalur Metabolisme

ANABOLISME & KATABOLISMEJalur anabolisme bukan kebalikan jalur katabolisme. Hal ini disebabkan:● Tenaga

Tenaga yang dihasilkan oleh katabolisme jumlahnya tertentu● Enzim

Enzim untuk anabolisme tidak sama dengan enzim untuk katabolisme

● Letak enzimLetak enzim anabolisme dan katabolisme berlainan

Page 7: Jalur Metabolisme

Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein

Oleh : Karmanto S.Si, M.Sc.

METABOLISME KARBOHIDRAT

METABOLISME LEMAK

METABOLISME PROTEIN

Page 8: Jalur Metabolisme

FOOD DIGESTION

Page 9: Jalur Metabolisme

Alur Metabolisme

PROTEIN ASAM NUKLEAT

POLISAKARIDA LIPID

AS. AMINO NUKLOTIDA

MONOSAKARIDA GLISEROL

AS. LEMAK

GLIKOLISIS

GLIUKOGENESIS

GLUKOSA

GLISERALDEHID -3-P

PIRUVAT

ASETIL-COA

SIKLUS ASAM SITRAT

TRANSFER ELEKTRON

FADH2, NADH

FAD, NAD

NH3

ADP

ATP

O2

H2O

CO2

Page 10: Jalur Metabolisme

Jalur Metabolisme Secara umum ada empat golongan makromolekul yang

didegradasi dan disintesis dalam proses metabolisme yaitu protein, asam nukleat, polisakarida, dan lemak.

Katabolisme protein diawali dengan degradasi protein menjadi asam amino yang selanjutnya mengikuti berbagai alur katabolisme.

Ada asam amino yang berperan dalam biosintesis nukleotida, ada yang mengikuti alur glikolisis pada asam piruvat, ada yang diubah menjadi asetil CoA, dan sebagian jenis asam amino lain masuk ke siklus asam sitrat.

NH3 yang tidak terpakai untuk biosintesis disekresikan dalam bentuk NH3 , urea, dan asam urat.

Anabolisme protein berintikan biosintesis asam amino dari berbagai jalur yang merupakan kebalikan jalur katabolisme.

Page 11: Jalur Metabolisme

Jalur Metabolisme

Katabolisme polisakarida dimulai dengan degradasi polisakarida menjadi monosakarida yang bisa digunakan untuk biosintesis nukleotida.

Katabolisme monosakaarida selanjutnya mengikuti jalur glikolisis, siklus asam sitrat, dan fosforilasi oksidatif (transfer elektron) yang merupakan jalur utama katabolisme.

Biosintesis glukosa menggunakan senyawa prekursor asam piruvat mengikuti alur glukoneogenesis yang merupakan kebalikan glikolisis.

Page 12: Jalur Metabolisme

Jalur Metabolisme

Katabolisme nukleotida hasil degradasi asam nukleat dimulai dengan konversi ribosa menjadi monosakarida lain yang nantinya mengikuti alur glikolisis.

Basa purin dan pirimidin mengalami konversi menjadi asam amino sekaligus mengikuti alur katabolismenya.

Anaboliusme yang terjadi merupakan kebalikan katabolismenya.

Gliserol hasil degradasi lemak mengikuti jalur glikolisis, sedangkan asam lemak diubah menjadi asetil CoA yang selanjutnya mengikuti siklus asam sitrat.

Anbolisme lemak mengikuti alur yang berkebalikan dengan katabolismenya

Page 13: Jalur Metabolisme

Jalur Metabolisme

Fotosintesis adalah bagian lain dari metabolisme yang terjadi pada tumbuhan.

Fotosintesis merupakan salah satu jalur biosintesis (anabolisme) polisakarida.

Sintesis dilakukan dari H2O dan CO2 menghasilkan gliseraldehid-3-fosfat melalui jalur glukoneogenesis menjadi polisakarida

Page 14: Jalur Metabolisme

Kontrol Metabolisme

Metabolisme terdiri atas ribuan reaksi kimia yang berjalan secara simultan. Hal ini menunjukan ada suatu mekanisme kontrol yang sangat baik sehingga dalam sistem yang begitu komplek dapat terjadi reaksi-reaksi spesifik yang terjadi secara bersama-sama.

Kontrol metabolisme dapat terjadi melalui berbagai mekanisme kontrol seperti : kontrol level enzim, aktivitas enzim, kompartemen, maupun pengendalian hormonal.

KONTROLMETABOLISME

KARMANTO S.Si. M.Sc.

Page 15: Jalur Metabolisme

Kontrol Metabolisme

Kontrol enzimEnzim sebagai biokatalis berperan sentral dalam metabolisme. Konsentrasi enzim dalam suatu sel hidup akan meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah substrat yang harus dikatalisis rekasinya. Efek ini disebut sebagai efek induksi. Secara umum kontrol level enzim dalam sel dapat terjadi melalui regulasi biosintesis proteinnya, maupun regulasi pada proses degradasi protein enzim.

KONTROLMETABOLISME

KARMANTO S.Si. M.Sc.

Page 16: Jalur Metabolisme

Kontrol Metabolisme

Aktivitas enzimAktivitas suatu enzim dapat dikendalikan dengan cara pengikatan ligan (dapat berupa substrat, produk, efektor) dan modifikasi kovalen molekul enzim. Pengikatan efektor secara allosterik untuk aktivasi maupun inhibisi aktivitas enzim merupakan mekanisme yang paling umum ditemui pada kontrol aktivitas enzim. Modifikasi kovalen terjadi pada sisi aktif enzim sehingga berpengaruh terhadap aktivitas enzim. Modifikasi yang terjadi bisa berupa fosforilasi, adenilasi, dan ADP ribolasi. Fosforilasi dan adenilasi terjadi pada enzim dengan gugus OH pada sisi aktifnya (sisi aktif terdiri dari asam amino tirosin dan serin), sedangakan ADP ribolasi terjadi pada enzim yang mempunyai sisi aktif dengan gugus NH2

Page 17: Jalur Metabolisme

Kontrol Metabolisme

KompartemenSistem kompartemen terjadi pada sel eukariotik dimana sel sudah terbagi atas organel-organeldengan fungsi masing-masing. Sistem kompartemen menjadikan reaksi metabolisme berjalan efisien, karena enzim yang berfungsi pada suatu organel dengan fungsi tertentu tidak terdapat pada organel lain. Proses-proses utama seperti glikolisis dan glukoneogenesis terjadi disitoplasma. Biosintesis protein terjadi di ribosom, replikasi DNA terjadi di dalam inti sel, sedangkan biosintesis rRNA terjadi di anak inti sel KONTROLMETABOLISME

KARMANTO S.Si. M.Sc.

Page 18: Jalur Metabolisme

Kontrol Metabolisme

Pengendalian hormonalSuatu perubahan atau reaksi kimia yang terjadi pada suatu sel seringkali dikarenakan adanya signal atau pesan dari jaringan lain. Mekanisme ini dikenal sebagai signal transduksi. Hormon dapat berperan menyampaikan signal transduksi di dalam tubuh. Hormon disintesis pada sel tertentu untuk dapat bereaksi dengan reseptor hingga suatu reaksi metabolisme terjadi. Prinsip mekanisme kontrol dengan hormon adalah interaksi antara hormon dengan reseptor yang kemudian diteruskan ke efektor hingga menyebabkan bentuk inaktif second messenger berubah menjadi aktif. Second messenger ini selanjutnya mengaktifkan berbagai enzim yang berperan dalam reaksi metabolisme.

Page 19: Jalur Metabolisme

Kontrol Metabolisme

Contoh mekanisme Pengendalian hormonalSalah satu contoh mekanisme kontrol metabolisme secara hormonal adalah mekanisme sintesis glikogen dalam sel hati. Hormon yang terlibat adalah glukagon , transducer protein G, dan efektor adenilat siklase. Adenilat siklase akan mengkatifkan ATP siklis (C-AMP) yang merupakan second messenger yang mengkatalisis aktivasi enzim-enzim pada biosintesis glikogen

KONTROLMETABOLISME

KARMANTO S.Si. M.Sc.

Page 20: Jalur Metabolisme

KatabolismeKarbohidrat

Oleh : Karmanto S.Si, M.Sc.

METABOLISME KARBOHIDRAT

Page 21: Jalur Metabolisme

Katabolisme Karbohidrat

Pada proses pencernaan makanan, karbohidrat mengalami proses hidrolisis baik di mulut, lambung, maupun usus.

Katabolisme karbohidrat dimulai dengan degradasi polisakarida menjadi monosakarida untuk dapat mengikuti jalur glikolisis, siklus asam sitrat, dan fosforilasi oksidatif (transfer elektron) yang merupakan jalur utama katabolisme

METABOLISME KARBOHIDRAT

Page 22: Jalur Metabolisme

GLIKOLISIS

Glikolisis merupakan salah satu tahap katabolisme yang terdiri dari 10 reaksi yang mengkonversi 1 molekul glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 molekul ATP, dan 2molekul NADH.

Sepuluh reaksi yang terjadi dalam proses glikolisis dibagi menjadi dua tahap yakni tahap penyimpanan energi dan tahap produksi energi.

METABOLISME KARBOHIDRAT

Page 23: Jalur Metabolisme

GLIKOLISIS

Tahap Penyimpanan Energi Tahap Produksi Energi

2NADH+2H+

Fruktosa 6 fosfat (F6P)

Fruktosa 1,6 bifosfat (FBP)

Gliseraldehid -3P (G3P)Dihidroksiasetonfosfat (DHA)

(2) Gliseraldehid-3P (G3P)

Glukosa (G)

Glukosa 6 fosfat (G6P)

ATP ADP

ATP ADP

(2) Fosfoenolpiruvat(PEP)

(2) 2-Fosfogliserat (2PG)

(2) 3-Fosfogliserat (3PG)

(2) 1,3 bisfosfogliserat (BPG)

(2) Piruvat (Pyr)

2NAD++2Pi2ATP2ADP

H2O

2ATP2ADP

Page 24: Jalur Metabolisme

GLIKOLISIS

2ATP

2ADP

P P

P P

Glukosa

Fruktosa 1,6 bifosfat

Gliseraldehid-3P

Tahap Penyimpanan Energi Tahap Produksi Energi

Piruvat

P P

NAD+

+2Pi

NADH+2H+

NAD+

+2Pi

NADH+2H+

2ADP 2ADP

2ATP 2ATP

P P P P

Page 25: Jalur Metabolisme

GLIKOLISIS

Secara keseluruhan pada proses Glikolisis, dari 1 molekul glukosa akan dihasilkan 2 molekul ATP, 2 molekul NADH yang dapat memberikan tambahan (ATP) melalui proses transfer elektron pada respirasi.

Reaksi total glikolisis adalah sebagai berikut :Glukosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ 2piruvat + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2O

Pada sat tubuh kekurangan oksigen piruvat akan diubah menjadi laktat (sel otot) atau etanol (pada ragi dan jaringan yang mempunyai enzim alkohol dehidrogenase). Reaksi total glikolisis adalah sebagai berikut :

Page 26: Jalur Metabolisme

GLIKOLISIS GULA SELAIN GLUKOSA

Monosakarida Galaktosa, fruktosa, manosa

Disakarida

maltosa + H2O --------------> 2 D-glukosa

laktosa + H2O --------------> D-glukosa + D-galaktosa

sukrosa + H2O --------------> D-glukosa + D-fruktosa

maltase

laktase

Sukrase

Page 27: Jalur Metabolisme

GLIKOLISIS GULA SELAIN GLUKOSA

Glukosa -6P

Glikogen

Laktosa

Maltosa

Sukrosa

Galaktosa

Fruktosa

Manosa

Fruktosa-1P

Glukosa

Galaktosa-1P Glukosa-1P

G3PGiseraldehid

Manosa-6P

Fruktosa -6P

DHAP

2ATP 2ADP

2ATP 2ADP

Page 28: Jalur Metabolisme

SIKLUS ASAM SITRAT

Siklus asam sitrat bukan merupakan bagian katabolisme karbohidrat saja, Karena jalur ini merupakan pusat proses oksidasi dimana semua bahan bakar (karbohidrat, protein, dan lipid) mengalami reaksi katabolisme .

METABOLISME KARBOHIDRAT

Page 29: Jalur Metabolisme

Sitoplasma

Molekul makanan

PIRUVAT

GLIKOLISIS

OKSIDASI

Page 30: Jalur Metabolisme

Sitoplasma

Mitochondrion

Piruvat

NAD+ NADH CoA

CO2

Asetil-CoA

NAD+

NADH

CO2

NAD+NADHCO2

NAD+

NADH

ATP

ADP

Molekul 4-karbon

(prekursor)

CoA-SH

Molekul 6-karbon

Molekul 5-karbon

Molekul 4-karbon

FAD2+

FADH2

CoA

CoA-SH

Page 31: Jalur Metabolisme

Transport Elektron Elektron & Fosforilasi Oksidatif

Proses glikolisis terjadi disitoplasma , oksidasi asam piruvat, oksidasi asam lemak, oksidasi asam amino, dan siklus asam sitrat terjadi di matriks mitokondria. Proses oksidasi dengan transfer elektron terjadi di membran dalam mitokondria.

METABOLISME KARBOHIDRAT

Page 32: Jalur Metabolisme
Page 33: Jalur Metabolisme

Secara keseluruhan Katabolisme polisakarida : Glikolisis : Glukosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ 2piruvat + 2ATP + 2NADH + 2H+ + 2H2OOksidasi piruvat : 2 Piruvat + 2 NAD+ + 2CoASH 2 asetil-CoA + 2NADH + 2 CO2

Siklus TCA : 2 asetil Co-A + 6 H2O + 2FAD + 2ADP + 2Pi 4 CO2 + 6NADH + 2FADH2 + 2CoA-SH + 2 ATPRantai respirasi: 10 NADH + 10 H+ + 5 O2 + 30 ADP + 30 Pi 10 NAD+ + 10 H2O + 30 ATP 2 FADH2 + 1/2 O2 + 4 ADP + 4 Pi 2 FAD + 2H2O + 4 ATP

Glukosa + 3 O2 +38 ADP + 38 Pi 6 CO2 + 6H2O + 38 ATP

Page 34: Jalur Metabolisme

GANGGUAN METABOLISME KARBOHIDRAT

Page 35: Jalur Metabolisme

DIABETES MELITUS

Page 36: Jalur Metabolisme

KOMPLIKASI