METABOLISME KARBOHIDRAT

METABOLISME KARBOHIDRAT Laboratorium Biokimia Fakultas Biologi UGM



METABOLISME :

KATABOLISME

PENGATURAN ANABOLISME

Katabolisme : Glikolisis  Siklus asam sitrat  Respirasi seluler

GLIKOLISIS 

Salah satu proses metabolisme yang universal  dengan berbagai variasi  ditemukan pada banyak tipe sel di hampir semua jenis tipe organisme

Tipe glikolisis yang paling umum dan paling dikenal adalah Embden-Meyerhof pathway  Ditemukan oleh Gustav Embden & Otto Meyerhof. 

Glikolisis

REAKSI ?



Suatu seri reaksi biokimia dimana satu molekul glukosa dioksidasi menjadi 2 molekul piruvat.



Mempunyai dua fungsi : 1. 

1. Memproduksi molekul energi tinggi (ATP & NADH) 2. Produksi berbagai metabolit antara baik 6-C atau 3-C yang digunakan untuk berbagai proses metabolisme yang lain (biosintesis nukleotida)



Terdiri dari 2 fase :

Persiapan / fase heksosa  membutuhkan energi  Penghasilan energi/ Fase triosa 

 

 

Glc    DHAP DHAP    PYR Gluc diubah menjadi Pyr dalam : 10 langkah Pyr  tergantung pd organism & tipe metabolisme

• Khamir dan bbrp organisme  mengubah pyr mjd etanol (reaksi fermentasi alkohol) • Mammal dlm kondisi anaerobik  pyr diubah mjd laktat • dlm kondisi aerobik  asetil CoA + CO2

Glikolisis  tidak memerlukan oksigen  Tidak adanya oksigen pd suatu orgnsm  mencegah pyr masuk ke dlm siklus kreb & sistem transport elektron  shg tdk menjadi CO2 & air  Fermentasi alkohol  Pyr asetaldehid etanol 

H+

PDC

ADH CO2

NADH + H+

NAD+

Respirasi anaerobik 





Oksidasi molekul dalam kondisi tidak ada oksigen utk memproduksi energi Membutuhkan elektron akseptor selain oksigen Istilah respirasi anaerobik sering digunakan untuk fermentasi, walaupun kadang organisme anaerob  menggunakan sistem transpor elektron dan ATP synthase untuk menghasilkan energi.

Produksi Laktat  Bisa terjadi pd mikroorganisme atau orgnsm tingkt tinggi ( kons O2 rendah) 

LDH

Pyr

Laktat • NADH and H1+ dikonsumsi

NADH +

H+

NAD+

• Laktat mempy kelarutan rendah dlm air • Laktat dpt diubah kembali mjd pyr







Respirasi aerobik  membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi Pyr  Asetil Co dan CO2 Masuk dalam daur kreb

Pyr  Asetil Co A : enzim komplek Pyruvat DH Go to Creb’s cycle?

Glikolisis pada

Trypanosome sp Trypanosoma brucei,

the parasite that causes African sleeping disease in humans and nagana in livestock, is transmitted by the tse-tse fly. Mempunyai organela spesifik = glycosome

Daur Kreb







Berfungsi mengoksidasi hasil glikolisis mjd CO2 dan juga menyimpan energi ke bentuk molekul berenergi tinggi spt ATP, NADH, FADH2 Sentral dalam siklus oksidatif dlm respirasi  dimana semua makromolekul dikatabolis (Karbohidrat, Lipid dan Protein) Untuk kelangsungannya membutuhkan : NAD, FAD, ADP, Pyr dan OAA





Menghasilkan senyawa intermedier yg penting  asetil Co A, alfa KG & OAA Merupakan prekursor untuk biosintesis makromolekul – makromolekul









Berfungsi dalam katabolisme dan juga anabolisme  amfibolik Katabolisme  memproduksi molekul berenergi tinggi Anabolisme  memproduksi intermedier untuk prekursor biosintesis makromolekul Berbagai daur mengambil senyawa antara dlm siklus kreb  berkurang  hrs ada mekanisme utk mengganti senyawa antara tadi  daur anaplerotik



Pada sel hewan  reaksi yang paling penting

Pengubahan Pyr  OAA (pyr karboksilase) Ensim nya di aktivasi oleh Asetil Co A OAA kemudian  Asetil Co A  Sitrat OAA juga dpt diubah mjd Karbohidrat  glukoneogenesis Konsentrasi Asetil Co A : sinyal bagi ketersediaan karbon yg cukup  shg dpt disimpan 



Pada sel Tumbuhan dan bakteri : ada daur khusus yg langsung mengubah

PEP  OAA (ensim PEP karboksilase)



Mekanisme anaplerotik ke-3 : ensim malik atau malat DH yang mengkatalisis pyr  malat (menggunakan NADPH+H+)



Modifikasi siklus kreb dalam sel tumbuhan  siklus glioksilat Mengubah lemak  gula : mekanisme ini penting dalam perkecambahan biji. Proses ini terjadi dlm glioksisome : β oksidasi & glioksilat Siklus ini juga terdapat pada mikroorganisme : menggunakan asetat sbg sumber energi

  

Siklus Glioksilat No Carbon loss!!

Biosintesis Karbohidrat Dimulai dari sintesis glukosa sebagai unit terkecil KH  polimerisasi moosakarida  disakarida – polisakarida  Dua proses utama dalam biosintesis KH : 1.Glukoneogenesis 2. Biosintesis glikogen, amilum dan sukrosa 

Glukoneogenesis 





Proses pembentukan glukosa dari senyawa prekursor karbohidrat pada jaringan hewan (hati), tumbuhan (biji) dan mikroorganisme Pada hewan prekursor penting dalam glukoneogenesis :piruvat, gliserol dan asam amino Reaksi glukoneogenesis berlangsung di semua organisme dengan pola yang sama, perbedaan terjadi pada beberapa senyawa metabolit dan sistem pengaturannya

Glukoneogenesis 



Perbedaan utama glikolisis dan glukoneogenesis Glikolisis : glukosa  piruvat Glukoneogenesis : piruvat  glukosa Pengaturan glikolisis dan glukoneogenesis adalah secara berlawanan. Asetil KoA akan menghambat secara allosterik pembentukan piruvat menjadi asetil Ko A, tetapi meningkatkan piruvat menjadi oksaloasetat

Biosintesis glikogen, amilum dan sukrosa 





Kelebihan glukosa pada organisme akan diubah menjadi glikogen (pada hewan), amilum, sukrosa dan polisakarida yang lain (pada tumbuhan) Glukosa akan diubah menjadi glukosa nukleotida yakni glukosa-UDP (uridin difosfat) yang dikatalisis oleh glikogen sintetase untuk pembentukan ikatan a14, untuk pembentukan ikatan 16 oleh glikosil(16)transferase atau amilo (14) menjadi (16) transglikosilase Glukosa-UDP juga merupakan substrat bagi sintesis sukrosa sedangkan glukosa-ADP merupakan substrat bagi sintesis amilum

Sintesis karbohidrat melalui fotosintesis 

Proses biokimiawi utama pada fotosintesis adalah fiksasi CO2 melalui reaksi enzimatisnyang berlangsung di kloroplast. Dari fiksasi CO2 akan dihasilkan senyawa prekursor sederhana yang selanjutnya akan diubah menjadi glukosa dan karbohidrat lainnya yang lebih kompleks

Sintesis karbohidrat melalui fotosintesis Proses fiksasi CO2 berlangsung melalui tiga tahap 1. fiksasi : kondensasi senyawa ribulosa 1,5 bifosfat dengan CO2 membentuk 3-fosfogliserat oleh enzim ribulosa-1,5 bifosfat karboksilase 2. Reduksi : reduksi 3-fosfogliserat menjadi gliseraldehid 3-fosfat oleh enzim 3-fosfogliserat kinase dan gliseraldehid-3-fosfat dehidrogenase 3. Penghasilan senyawa aseptor : pembentukan ribulose 1,5 bifosfat dari gliseraldehid 3-fosfat oleh enzim aldolase dan transketolase 