METABOLISME KARBOHIDRAT
METABOLISME KARBOHIDRAT Fungsi utama karbohidrat dalam metabolisme adalah sebagai bahan bakar untuk dioksidasi dan menyediakan energi untuk proses metabolisme lain Metabolisme karbohidrat pada binatang dapat dibagi sebagai berikut: @ Glikolisis : oksidasi glukosa atau glikogen menjadi piruvat @ Glikogenesis adalah sintesa glikogen dari glukosa @ Glukoneogenesis adalah pembentukan glukosa dari zat-zat yang bukan berasal dari karbohidrat, seperti asam oksaloasetat dan laktat @ Glikogenolisis : pemecahan glikogen menjadi glukosa @ Oksidasi piruvat menjadi aseti-KoA: merupakan langkah sebelum masuknya produk glikolisis ke dalam siklus asam sitrat, yang merupakan jalan akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lemak dan protein
PADA KONDISI MAKAN (FEED STATE) USUS Glukosa Hati (Liver)
Otot (Muscle)
Glycogen store
Glycogen store
Adiposa Tissue trigliserida Fat Store
PADA KONDISI PUASA (FASTING STATE) HATI Glikogen Glikogenolisis Glukosa
OTOT
Gluconeogenesis Piruvat Asam amino Ketone bodies
Asam amino
Protein
Ketone bodies
Ketogenesis Fatty Acids
Ketone body Utilisation Acetyl CoA ADIPOSE TISSUE CO2 +H2O Trigliserida Lipolisis Asam lemak
Skema metabolisme karbohidrat pada kondisi organisme diberi makan
METABOLISME ENERGI @ Tiga kelompok nutrien (karbohidrat, lipid dan protein)dapat digunakan sebagai bahan bakar metabolik. Apabila dibakar dengan adanya oksigen akan menghasilkan karbon dioksida dan air dan akan memproduksi panas * Pembakaran glukosa C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O Pembakaran 1 gram-molekul glukosa (180 g) akan menghasilkan panas sekitar 2800 KJ (16 KJ/g) 1 KJ = 0,239 Kcal * Pembakaran asam lemak, contoh: asam lemak jenuh palmitat (16:0) CH3(CH2)14COOH + 23 O2 16 CO2 + 16 H2O akan menghasilkan panas 10 000 KJ atau 39KJ/g (10 000/256) * Pembakaran protein akan menghasilkan panas 24 KJ/g
Sumber: Jobling, M (1994) - Fish Bionergetics
Skema proses glikolisis Glycogen
Inorganic phosphate
enzim phosphorilase Glukosa-1-P
Glucosa
enzim phosphoglucomutase enzim hexokinase
ATP ADP
Glucosa-6-P ATP ADP
Phophohexoisomerase Fructose -6-P
Phosphofructokinase Fructose 1,6-di-(P)
Glukosa (dari makanan)
Fruktosadiphosphatase
butuh 2 ATP Aldolase Fruktosa 1,6 diphosphatase Triosa phosphate Triosa phosphate
Phosphoglyseceric Acid
Phosphoglyseric Acid
Asam piruvat
Dalam suasana aerob, di dalam sel asam piruvat
Acetyl Co A
Masuk siklus Kreb’S
TRICARBOXYLIC ACID (TCA) CYCLE @ Tricarboxylic acid cycle sering pula disebut dengan Kreb’s cycle karena ditemukan oleh Sir Hans Kreb. Siklus ini penting untuk mendapatkan energi dari karbohidrat, lipid dan protein @ Prinsip dari proses tricarboxylic acid cycle dapat dilihat di Gambar berikut: - Acetyl CoA yang berasal dari katabolisme karbohidrat, protein dan lemak masuk TCA berkombinasi dengan senyawa yang mengandung 4 atom C - Satu lingkaran reaksi menghasilkan 3 NaDH, 1 FADH2 dan 2 CO2
Acetyl CoA dari katabolisme karbohidrat atau lemak masuk TCA berkombinasi dengan senyawa yang mengandung 4 atom C Isocitrate dehydrogenase
α-ketoglutarat (oxoglutarate) α-ketoglutarat dehydrogenase 2. α-ketoglutarat Succiniyl CoA (succinate) succinate dehydrogenase 3. Succinate Fumarate terjadi reduksi 1. Isocitrate
FAD menjadi FADH2,, dihasilkan 2 ATP
Dari Succinyl CoA menjadi Succinate terbentuk 1 molekul ATP Malate dehydrogenase 4. Malate
Oxaloacetate
Reaksi 1, 2, dan 4 --------- terjadi reduksi NAD menjadi NADH. Setiap perubahan NAD menjadi NADH dihasilkan 3 ATP
Jadi ATP yang dihasilkan dalam satu cycle TCA = (3x3) + 2 + 1 = 12
Singkatan-singkatan dalam biokimia FAD – Flavin Adenin Dinukleotida (bentuk teroksidasi) FADH2 – Flavin Adenin Dinukletida (bentuk tereduksi) NAD – Nikotinamida Adenin Dinukleotida (bentuk teroksidasi) NADH – Nikotinamida Adenin Dinukleotida (bentuk tereduksi) ATP – Adenin Tri Phosphat NADP - Nikotinamida Adenin Dinukleotida Fosfat (bentuk teroksidasi)) NADPH – Nikotinamida Adenin Dinukleotida Fosfat Dinukleotida Fosfat (bentuk tereduksi)
REGULASI HORMONAL DALAM METABOLISME KARBOHIDRAT
