Fransiska Ayunintyas W, M.Sc., Apt Akfar Theresiana 2014
Siklus Krebs
• Tahap 1. Sitrat Sintase (hidrolisis) • Asetil KoA + oksaloasetat + H2O → sitrat + KoA-SH • Merupakan reaksi kondensasi aldol yang disertai hidrolisis dan berjalan searah. • Tahap 2. Aconitase, memerlukan 2 tahap • Sitrat diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase yang mengandung Fe++. Mula-mula terjadi dehidrase menjadi cis-akonitat (yang tetap terikat enzim) kemudian terjadi rehidrasi menjadi isositrat.
• Tahap 3. Isositrat Dehidrogenase (dekarboksilasi pertama) • Isositrat dioksidasi menjadi oksalosuksinat (terikat enzim) oleh isositrat dehidrogenase yg memerlukan NAD+. Reaksi ini diikuti dekarboksilasi oleh enzim yg sama menjadi α-ketoglutarat. Enzim ini memerlukan Mn++ / Mg++ • Tahap 4. α-Ketoglutarat Dehidrogenase Kompleks (dekarboksilasi) • Dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat (caranya seperti pada dekarboksilasi oksidatif piruvat) menjadi suksinil KoA oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks. • Enzim ini memerlukan kofaktor seperti : TPP, Lipoat,NAD+, FAD dan KoA-SH.
• Tahap 5. Suksinat Thikonase (fosforilasi tingkat substrat) • Suksinil KoA→Suksinat • Reaksi ini memerlukan ADP atau GDP yg dengan Pi akan membentuk ATP atau GTP. Juga memerlukan Mg++. • Tahap 6: Suksinat dehidrogenase (dehidrogenasi & oksidasi) • Suksinat + FAD→ Fumarat + FADH2 • Reaksi ini tdak lewat NAD. • Tahap 7 : Fumarase (dehidrasi) • Fumarat + H2O → L-Malat • Tidak memerlukan koenzim. • Tahap 8: Malat dehidrogenase • L-Malat + NAD+ → Oksaloasetat + NADH + H+ • Reaksi ini membentuk kembali oksaloasetat.
Siklus krebs/asam sitrat
Mechanism of the citrate synthase reaction.
-Sitroil co A : intermedier reaksi -Hidrolisis senyawa intermedier tioester menyebabkan reaksi berikutnya bersifat sangat eksergonik -Co A yang dihasilkan langsung di recycled untuk reaksi pembentukan Asetil CoA -Dalam keadaan normal OAA rendah dimitokondria
Aconitase
Isocitrate DH
Ensim tersedia dalam mitokondria Ada dua macam ensim: 1. memerlukan NAD dan 2. memerlukan NADP
NADP-dependent enzyme : terdapat di matriks mitokondria dan sitosol
Ketoglutarat DH compleks
Suksinal-Co A,
Suksinil coA sintetase
Suksinate DH
fumarase
Malate DH
CO2 yang hilang pada proses tersebut diatas bukan C yang sama dengan asetil Co A
• 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, 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
Overview the reaction Dalam setiap siklus:
– 1 gugus asetil ( molekul 2C) masuk dan keluar sebagai 2 molekul CO2 – Dalam setiap siklus : OAA digunakan untuk membentuk sitrat setelah mengalami reaksi yang panjang kembali diperoleh OAA – Terdiri dari 8 reaksi : 4 mrpkn oksidasi dimana energi digunakan utk mereduksi NAD dan FAD – Dihasilkan: • 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2
– Tidak diperlukan O2 pada TCA, tetapi digunakan pada Fosforilasi oksidatif untuk memberi pasokan NAD, shg piruvat dapat di ubah menjadi Asetil Co A
Vitamin dalam siklus krebs riboflavin
• Bentuk FAD (Flavin Adenin Dinukleotida) • Kofaktor suksinat hidrogenase
niasin
• Bentuk NAD (Nikotinamid Adenin Dinukleotida) • Akseptor elektron u/ isositrat dehidrogenase, α-ketoglutarat dehidrogenase, malat dehidrogenase
tiamin
• Tiamin difosfat • Koenzim dekarboksilasi α-ketoglutarat dehidrogenase
Asam pantotenat
• Bagian dr koenzim A, kofaktor yang melekat pada residu as karboksilat aktif
Amilase
mulut
maltosa
Pembuluh darah
maltase Maltosa
GLIKOLISIS
Pati
2 glukosa
GLIKOLISIS • Disebut juga EMBDEN MEYER HOFF PATHWAY • Terjadi di dalam sitosol • Glikolisis : oksidasi glukosa energi ( ATP )
Aerob Anaerob ( asam piruvat ) ( asam laktat ) • Pada keadaan aerob : Hasil akhirnya asam piruvat Masuk ke dalam mitokondria Asetil KoA Siklus Krebs
ATP + CO2+ H2O
FATE of PYRUVATE
Net reaksiSangat tergantung pada jenis glikolisis ??? organismenya C6H12O6 + 2 ADP + 2 NAD++ + 2 Pi 2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H++ + 2 H2O
Tahap persiapan • Memerlukan 2 molekul ATP • Memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose fosfat
Tahap pengembalian / pay off • 4 ATP • 2 molekul piruvat • 2 molekul NADH + H
• Reaksi2 pd Glikolisis pada umumnya berjalan 2 arah, kecuali 3 reaksi berikut berjajan searah : 1. Glukosa Glukosa 6-p Dikatalisis oleh enzim : Heksokinase dan Glukokinase * Enzim Heksokinase : - terdapat di sel otot ( selain hati dan pankreas ) - dihambat secara allosterik oleh produk akhirnya - mempunyai afinitas tinggi terhadap glukosa * Enzim Glukokinase : - terdapat di sel hati dan pankreas - aktif pada saat konsentrasi glukosa darah * di jar. selain hati & pankreas, glukosa masuk glikolisis dikontrol oleh h. insulin
*Reaksi ini bersifat irreversible, ATP sbg donor gugus fosfat •
2. Fruktosa 6-p Fruktosa 1,6-bi-p * Dikatalisis oleh enzim : Fosfofruktokinase * bersifat irreversible * Merupakan enzim pengendali kecepatan alur glikolisis ( rate limiting enzyme )
•
3. Fosfoenol piruvat Enol piruvat * Dikatalisis oleh enzim : Piruvat kinase
• Anaerob
Rantai Respirasi tak berjalan
• NADH + H+ yg dihasilkan dari reaksi 5 tak dapat dibentuk kembali menjadi NAD+ lewat rantai respirasi
• Padahal NAD+ harus selalu tersedia untuk kelangsung an Glikolisis
• Untuk mengatasinya : NADH + H+ akan dibentuk men jadi NAD+ lewat pertolongan enzim Laktat Dehidrogenase ( LDH ) yg akan mengubah Piruvat Laktat
GLIKOGENESIS • Sintesis glikogen dari glukosa • Terjadi di dalam hati dan otot • Reaksi 1 : Mg++ Glukosa + ATP Glukosa 6-p + ADP Glukokinase / Heksokinase
• Reaksi 2 : Glukosa 6-p
Glukosa 1-p Fosfoglukomutase
• Reaksi 3 : Glukosa 1-p + UTP
UDPG + Pirofosfat
UDPG Pirofosforilase
• Enzim Glikogen sintetase membentuk ikatan α-1,4 Glikosidik dr glikogen • Enzim Pencabang ( Branching Enzyme ) membentuk ikatan α-1,6 dr glikogen
GLIKOGENOLISIS • Proses pemecahan glikogen • Dalam otot : * tujuannya untuk mendapat energi bagi otot * hasil akhirnya : piruvat / laktat sebab glukosa 6-p yg dihasilkan dr glikogenolisis masuk ke jalur glikolisis di otot • Dalam hati : * tujuannya : untuk mempertahankan kadar glukosa darah di antara dua waktu makan * Glukosa 6-p akan diubah menjadi glukosa Glukosa 6-p + H2O Glukosa + Pi Glukosa 6-fosfatase
• Enzim Glukosa 6-fosfatase terdapat di : hati, ginjal dan epitel usus ( tetapi tidak terdapat di otot )
• Enzim Glikogen fosforilase α-1,4 glikosidik dr glikogen • Debranching enzyme α-1,6 glikosidik
memutus ikatan
memutus ikatan
GLUKONEOGENESIS • Pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat • Pada mamalia terutama terjadi di : hati dan ginjal • Substrat : 1. Asam laktat dr. otot, eritrosit 2. Gliserol dr. hidrolisis Triasilgliserol dlm. jar. lemak ( adiposa ) 3. Asam amino glukogenik 4. Asam propionat pd ruminansia • Glukoneogenesis penting sekali untuk penyediaan glukosa bila karbohidrat tidak cukup dlm diet
• Jaringan perlu pasokan glukosa kontinu sebagai sumber energi terutama sistem saraf dan eritrosit
• Enzim bantuan : 1. Piruvat karboksilase 2. Fosfoenolpiruvat karboksikinase 3. Fruktosa 1,6 bifosfatase 4. Glukosa 6-fosfatase
Jalur Glukoneogenesis
CORI CYCLE
HMP SHUNT (HEKSOSA MONO PHOSPHAT SHUNT) • • • •
Disebut juga : Pentose Phosphate Pathway Merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosa Tidak bertujuan menghasilkan energi ( ATP ) Aktif dalam : 1. Hati 2. Jar. Lemak 3. Klj. Korteks adrenal 4. Klj. Tiroid 5. Eritrosit 6. Klj. Mammae ( laktasi )
Jalur HMP Shunt
GLUKOSA DARAH • Glukosa dapat dipakai oleh semua jaringan tubuh, disimpan : * hati dan otot Glikogen * jaringan lemak Triasilgliserol ( TG ) • Sumber glukosa darah : 1. Karbohidrat Makanan 2. Glikogenolisis hepar 3. Glukoneogenesis • Hormon yg mengatur glukosa darah : * Insulin * Hormon dr. klj. Hipofisa anterior : Growth Hormone * Hormon klj. Medula adrenal : epinefrin, glukagon
• PENGARUH HORMON :
* Keadaan kadar glukosa darah merangsang sekresi hormon glukagon * Keadaan kadar glukosa darah sekresi hormon insulin * Keadaan darurat hormon adrenalin
merangsang
merangsang sekresi
• Glukagon (hati) Pembentukan cAMP • Epinefrin (otot) 1. cAMP menghambat Glikogen sintase menghambat glikogenesis 2. cAMP memacu fosforilase memacu glikogenolisis • INSULIN : 1. Memacu glikogen sintase 2. Memacu fosfodiesterase yg akan memecah cAMP menjadi 5’AMP efek : memacu glikogenesis menghambat glikogenolisis
Obat2 penyebab stres oksidan
Daftar pustaka • Campbell, dkk. 2003. Biologi jilid 1. Jakarta:Erlangga • Lehninger (1993)(terjemahan). Dasar-dasar Biokimia Jilid 2. Jakarta : Erlangga
