Metabolisme karbohidrat - 2

   

Glukoneogenesis Uronic acid pathway Metabolisme fruktosa Metabolisme galaktosa  Metabolisme gula amino (glucoseamine)  Pengaturan metabolisme karbohidrat  Pengaturan kadar glukosa darah Metabolisme karbohidrat - 2



Selama pencernaan  polisakarida dan disakarida  hidrolisis  monosakarida : glukosa (80%), fruktosa dan galaktosa. ● Ketiga monosakarida diabsorpsi kedalam villi usus halus dan dibawa melalui VENA PORTAL hepatik ke liver.



Hepatosit merubah galaktosa dan fruktosa menjadi glukosa. Metabolisme karbohidrat - 3

Metabolisme karbohidrat - 4



Glukosa memasuki selsel yang membutuhkan dengan cara facilitated diffusion. ● Transport glukosa ditingkatkan oleh insulin.



Ketika glukosa di dalam sel, ia menyatu dengan molekul fosfat (fosforilasi) menjadi glukosa-6-fosfat untuk mempertahankan ia di dalam sel. ● Glukosa-6-fosfat berbeda dari glukosa, sehingga ia tidak mempengaruhi gradien konsentrasi. Metabolisme karbohidrat - 5



Setelah memasuki sel, glukosa akan mengalami proses oksidasi untuk menghasilkan ENERGI.  Oksidasi glukosa disebut sebagai “respirasi seluler aerobik”. ● Glukosa (C6H12O6) + O2  CO2 + H2O + ATP 

3 tahap oksidasi glukosa (lihat oksidasi biologi): ● Glikolisis (Embden-Meyerhoff Pathway). ● Siklus Kreb’s. ● Rantai Transport Elektron. Metabolisme karbohidrat - 6



Glukoneogenesis adalah pembentukan glukosa “baru” atau metabolit dari protein atau lemak. ● Terjadi pada skala besar bila seseorang puasa, kelaparan, makan dengan diet rendah karbohidrat, dsb.



Merupakan salah satu jalur sumber glukosa endogen.



Dibawah kondisi kelaparan, glukoneogenesis memproduksi glukosa dari prekursor nonkarbohidrat, yang meliputi: ● Piruvat. ● Laktat. ● Semua asam amino kecuali leucine dan lysine. ● Gliserol. Metabolisme karbohidrat - 7





Proses glukoneogenesis terjadi di dalam jaringan HEPAR dan GINJAL. Glukoneogenesis, menggunakan beberapa reaksi dari glikolisis (tetapi dalam arah sebaliknya). ● Jalur ini memerlukan input ATP, tetapi memiliki peran untuk mempertahankan konsentrasi glukosa dalam sirkulasi darah.

Metabolisme karbohidrat - 8



Produksi glukosa dari piruvat menggunakan 7 enzim yang sama digunakan pada glikolisis, tetapi mengkatalisis dalam arah sebaliknya. ● Langkah 1, 3, dan 10 dari glikolisis tidak reversible. ● INGAT, langkah 1 dan 3 memerlukan ATP, sedangkan langkah 10 menghasilkan ATP. Metabolisme karbohidrat - 9



Langkah pertama : Pyruvate 3-carbon  oxaloacetate 4-carbon. ● Dikatalisis oleh pyruvate carboxylase ● Memerlukan energi (ATP)



Oxaloacetate tidak dapat keluar dari mitokondria secara langsung, tetapi ia harus dirubah dulu menjadi malate oleh malate dehydrogenase, enzim yang sama digunakan dalam siklus Kreb’s. ● Ketika di dalam sitoplasma, malate dirubah kembali menjadi oxaloacetate, oleh enzim PEP karboksikinase.

Metabolisme karbohidrat - 10

 Langkah

kedua : Oxaloacetate  Phosphoenolpyruvate. ● Dikatalisis oleh enzim phosphoenolpyruvate (PEP) carboxylase ● Tahap ini juga memerlukan energi (GTP). Metabolisme karbohidrat - 11



Langkah selanjutnya adalah kebalikan dari glikolisis (menggunakan enzim yang sama) sampai fructosa-1,6bisphosphate.  Selanjutnya, fructosa1,6-bisphosphate dirubah menjadi fructosa-6-phophate oleh enzim fructosa1,6-bisphosphatase (enzim kunci) yang terdapat banyak di dalam hepar dan ginjal serta otot.

Metabolisme karbohidrat - 12



Fructosa-6phosphate kemudian dirubah menjadi glucose-6-phosphate oleh enzim phosphoglucose isomerase.  Kemudian, sisa 1 gugus phosphate dilepas untuk menghasilkan glukosa, dengan di katalisis oleh enzim glucose-6phosphatase. Metabolisme karbohidrat - 13



Mempertahankan kadar glukosa darah pada saat masukan glukosa darah rendah. ● Misalnya pada saat puasa, atau apabila tubuh dalam keadaan stress.



Mencegah Ketosis (lihat metabolisme lemak). ● Ketone bodies terbentuk dari pemecahan lemak dengan cepat.



Memenuhi kebutuhan glukosa bagi: otak, sel darah merah dan sel limfoid serta makrofag yang untuk fungsi fisiologisnya mutlak membutuhkan glukosa. ● Otak membutuhkan glukosa untuk SUMBER ENERGI dan ELIMINASI NH3 ● Sel darah merah disamping sebagai SUMBER ENERGI juga untuk memperoleh DPG yang penting untuk dissosiasi HbO2. Metabolisme karbohidrat - 14

 Sebagai

sumber energi sel otot skeletal dalam keadaan anaerob. ● Glukoneogenesis memproduksi glukosa dari laktat yang diproduksi di dalam otot selama katabolisme anaerobik.

Metabolisme karbohidrat - 15

 Bila

otot mengalami produksi energi fermentative, maka akan dihasilkan laktat. ● Laktat bersirkulasi ke liver dan akhirnya dirubah kembali menjadi glukosa. ● Glukosa kemudian bersirkulasi ke jaringan lain yang membutuhkan.

 Proses

ini disebut Cori Cycle. Metabolisme karbohidrat - 16



Jalur alternatif untuk oksidasi glukosa yang tidak dimaksudkan untuk menghasilkan ATP, tetapi bermanfaat untuk mensintesis UDPglukuronat, glukuronat dan L-ascorbate.

● UDP-glukosa di oksidasi menjadi UDP-glukuronat oleh enzim yang memerlukan NAD+, yaitu UDP-glukosa dehidrogenase.

● Dimulai dengan oksidasi glukosa-6-fosfat  glukosa-1-fosfat oleh fosfoglukomutase, dan kemudian di aktivasi menjadi UDP-glukosa oleh UDP-glukosa pirofosforilase. Metabolisme karbohidrat - 17



UDP-glukuronat digunakan untuk mensintesis glukuronat dan proteoglikan serta glikosaminoglikan. ● Glukuronat adalah molekul yang sangat polar yang tergabung dalam proteoglikan serta menyatu dengan bilirubin dan hormon steroid. Metabolisme karbohidrat - 18

 Fruktosa

yang ada di dalam tubuh berasal dari dua sumber. ● Sumber eksogen:  Dari

makanan.

● Sumber endogen:  Dari

heksosa / monosakarida lain yang oleh tubuh sendiri khususnya hepar dirubah menjadi fruktosa. Metabolisme karbohidrat - 19



Fruktosa terdapat dalam bentuk bebas dalam beberapa buah-buahan.  Fruktosa juga terbentuk melalui hidrolisis dari sukrosa dalam usus halus. Metabolisme karbohidrat - 20



Liver mengandung glukokinase (yang spesifik untuk glukosa), sedangkan di otot terdapat heksokinase.

Metabolisme karbohidrat - 21

Secara

fisiologis kurang penting dan hanya merupakan jalur alternatif (jarang digunakan). ●Jalur ini baru amat berarti bagi penderita diabetes mellitus, dimana terdapat hambatan pada reaksi glikolisis oleh enzim-enzim kunci.

Metabolisme karbohidrat - 22



Fruktosa diaktifkan menjadi fruktosa-1P (bukan fruktosa-6-P), kemudian dari fruktosa-1-P dipecah menjadi dihidroksi-asetonfosfat (seperti pada glikolisis) dan D-gliseraldehid. ● Dihidroksi-asetonfosfat langsung masuk jalur glikolisis ● D-gliseraldehid harus dirubah menjadi 2-P-gliserat lewat D-gliserat. Metabolisme karbohidrat - 23

Metabolisme karbohidrat - 24



Meskipun jalur ini merupakan alternatif yang membantu bagi penderita diabetes mellitus dalam memperoleh energi melalui glikolisis, tetapi bila kadar glukosa darahnya tinggi akan mengakibatkan kadar sorbitol juga meningkat. ● Untuk merubah glukosa menjadi fruktosa lewat sorbitol dulu sebagai berikut: Metabolisme karbohidrat - 25



Sorbitol adalah suatu senyawa pollol / alkohol dan bersifat toksis, baik dalam bentuk alkoholnya sendiri maupun metabolitnya.  Senyawa ini mudah merusak sel membran dan mudah bereaksi dengan kolagen.



Bila terjadi di jaringan tertentu, misal.: retina  dapat mempercepat terjadinya retinoangiopati.  Sedangkan penumpukan sorbitol di lensa mata akan mengakibatkan kekeruhan lensa mata (katarak lentis). Metabolisme karbohidrat - 26



Hepar mempunyai kemampuan yang amat besar dalam merubah galaktosa yang ada di dalam makanan menjadi glukosa, sehingga praktis semua galaktosa yang ada di dalam makanan oleh hepar dirubah semuanya menjadi glukosa.  Galaktosa diperoleh melalui hidrolisis dari disakarida laktose Metabolisme karbohidrat - 27



Galaktosa digunakan oleh tubuh untuk berbagai keperluan fisiologis antara lain untuk sintesa: ● Laktosa (pada wanita masa laktasi) ● Glikolipid ● Proteoglikan ● Glikoprotein Metabolisme karbohidrat - 28



Reaksi yang terjadi di dalam tubuh untuk merubah galaktosa menjadi glukosa adalah sebagai berikut : ● D-Galactose, yang diperoleh melalui hidrolisis dari disakarida laktose (gula susu), dengan cara fosforilasi pada C-1 membutuhkan ATP untuk aktivasi enzim galaktokinase. Metabolisme karbohidrat - 29



Kadar glukosa dalam darah dipertahankan dalam rentang normal: 70-110 mg/dl darah.

Metabolisme karbohidrat - 30

Metabolisme karbohidrat - 31