Biokimia-Metabolisme Karbohidrat-Lect 2.ppt

karbohidrat

1. METABOLISME KARBOHIDRAT

2. METABOLISME
•Berasal dari kata metabole yang artinya berubah.
•Berubah menjadi lebih kompleks (anabolisme) dan
berubah menjadi lebih sederhana (katabolisme).
•Semua proses metabolisme merupakan reaksi enzimatis
yang terjadi melalui keterlibatan enzim.

3. Anabolisme VS Katabolisme
Fotosintesis
Respirasi Aerob
38 ATP

4. Metabolisme Karbohidrat
•Karbohidrat (KH)  sumber energi utama
•Dalam makanan  polisakarida: Amilum, Selulosa
dan Glikogen
•Pada proses pencernaan makanan, KH dihidrolisis
Glukosa, fruktosa, galaktosa, manosa dan
monosakarida lainnya.

6. Katabolisme Karbohidrat
Perbedaan

7. GLIKOLISIS
•Disebut juga EMBDEN-MEYERHOFF PATHWAY
•Terjadi di dalam sitosol
•Glikolisis : Pemecahan Glukosa (6C)
•Berdasarkan reaksi energinya melibatkan 2 jenis reaksi: Endergonik (Membutuhkan ATP) dan Eksergonik (menghasilkan ATP)

Aerob
- Asam Piruvat (3C)
Anerob
- Asam Laktat (2C)
- Etanol (2C)

8. RESPIRASI ANAEROB
(FERMENTASI)
Merupakan respirasi yang tidak
menggunakan oksigen sebagai
penerima elektron akhir pada
saat pembentukan ATP.
2 ATP

9. RESPIRASI AEROB
•Memerlukan oksigen, dan reaksi ini menghasilkan energi (ATP)
yang dibutuhkan oleh organisme untuk beraktivitas
+ Energi
(38 ATP)

10. Tahapan Katabolisme Karbohidrat
(Respirasi Aerob)
1.Glikolisis
2.Dekarboksilasi oksidasi (Juntion)
3.Siklus krebs (TCA)
4.Transfer electron

11. 1. Glikolisis
•Glikolisis adalah rangkaian
reaksi yang mengubah
glukosa menjadi dua molekul
piruvat
•Pada proses ini juga
dihasilkan ATP
•Dikenal sebagai Embden-
Meyerhof pathway
•10 langkah utk menjadi
piruvat

12. Tahap 1. Heksokinase /Glukokinase
Fosforilasi glukosa
Reaksi yang irreversible (tdk dpt dibalik)
Heksokinase : tranfer gugus fosfat pada molekul heksosa
Memerlukan Mg sebagai kofaktor
Terdapat di semua jenis sel

13. Tahap ke 2: fosfoglukoisomerase/fosfoheksoisomerase
Dikatalisis fosfoglukoisomerase
Perubahan isomer dari aldosa ke ketosa (reaksi isomerasi)
Reaksi berlangsung dengan cepat krn standar energi bebas yang
kecil
Tidak memerlukan kofaktor/molekul pembantu

14. Tahap ke 3. fosfofruktokinase
Dikatalisis oleh fosfofruktokinase .
Dibantu oleh ion Mg sebagai kofaktor

15. Tahap ke 4. Aldolase
Menghasilkan 2 molekul tiga karbon : DHAP dan G3P
Dikatalisis oleh fructose-1,6-biphospate
Meskipun energi bebas nya sangat positif, akan tetapi di dalam sel
 dapat diatur agar tetap cenderung ke arah pembentukan produk
dengan cara : konsentrasi produk dibuat sangat rendah

16. Tahap ke 5. Triose Phosphate Isomerase
Dikatalisis oleh Triosse Phosphate Isomerase
Reaksi lebih cenderung ke arah kanan, dan dilakukan dengan
tetap menjaga konsentrasi G3P rendah

17. Tahap ke 6. Gliseraldehida 3 fosfat dehydrogenase
Memerlukan 2 fosfat anorganik dan 2 NAD+
Dehidrogenasi menyebabkan 2 atom H lepas dan ditangkap oleh
NaD+ sebagai pembawa elektron membentuk NADH dan H+
G3P mengalami fosforilasi membentuk 2 molekul 1,3-bisfosfogliserat
Ratio NAD+/NADH+H di dalam sel sangat penting untuk pengaturan
laju dan arah reaksi.

18. Tahap ke 7. Fosfogliseril Kinase
Merupakan reaksi fosforilasi tingkat substrat untuk ADP
menjadi 3PG dan ATP
Dibantu oleh ion Mg sebagai kofaktor
Karena dihasilkan 2 molekul ATP untuk setiap 1 glukosa, maka
pada tahap ini, reaksi menjadi impas

19. Tahap ke 8. Fosfogliseril mutase
Reaksi pada kondisi standar cenderung lebih ke arah kiri untuk
membentuk 3PG
Dibantu oleh ion Mg sebagai kofaktor
Di dalam sel, konsentrasi 3PG dijaga pada konsentrasi yg
selalu tinggi, sehingga reaksi cenderung ke arah kanan

20. Tahap ke 9. Enolase
Dibantu oleh ion Mg sebagai kofaktor
Terjadi pembentukan molekul H2O
Merupakan reaksi dehidrasi sederhana dari 2PG menjadi PEP
Mempunyai efek turunnya energi hidrolisis ikatan fosfat
(dr -15.6 kJ/mol dalam 2PG menjadi -61.9 kJ/mol dalam PEP )
Energi bebas tersebut digunakan utk reaksi berikutnya 
fosforilasi tingkat substrat utk ADP menjadi ATP

21. Tahap ke 10. Piruvat Kinase
Reaksi ini penting, karena:
-Menghasilkan ATP dari reaksi fosforilasi tingkat subtrat ADP
-Reaksi ini secara energetik sangat bagus, sehingga berfungsi untuk
menarik dua reaksi sebelumnya
-Enzim yg mengkatalisis reaksi ini secara allosterik dinon
aktifkan oleh : ATP, alanine, and acetyl-CoA,
-Diperlukan atom H, ion Mg & K sebagai kofaktor

22. (2 As. Piruvat, 2 ATP, 2 NADH)
Dekarboksilasi
oksidatif

23. Dekarboksilasi Oksidatif
(persambungan Glikolisis – Krebs)
Proses Pengubahan Piruvat menjadi
Asetil CoA:
•Asam piruvat dari sitosol melewati
protein dlm ke matriks mitokondria.
Enzim Piruvat dehidrogenase
menyebabkan oksidasi pelepasan 1
atom C dari as. piruvat menjadi CO2
•NAD+ direduksi menjadi NADH.
•Fragmen berkarbon 2 terbentuk
(Asetil grup). Penambahan Koenzim-A
membentuk Asetil Ko-A.
•Koenzim A memiliki 1 atom S yg
diikat pada fragmen asetil (tidak
stabil).

24. Dekarboksilasi
oksidatif
(2 Asetil KoA, 2 NADH, 2CO2)

25. Siklus Kreb (TCA)

26. Tahap 1. Sitrat sintase
Asetil CoA menambahkan fragmen berkarbon 2 ke
oksaloasetat (senyawa berkarbon 4). Ikatan tak stabil
asetil CoA dipecah saat oksaloasetat memindahkan
koenzim tsb dan terikat ke gugus asetil. Hasil : sitrat
berkarbon 6. CoA bebas memancing fragmen berkarbon 2
lainnya yang diturunkan dari piruvat.
Sitrat
sintase

27. Aconitase
Tahap 2. Akonitase,
Satu molekul air dikeluarkan dan yang lain ditambahkan
kembali. Selisih hasil: sitrat menjadi isositrat (isomer).

28. Isocitrate
DH
Tahap 3. Isositrat dehidrogenase
Mereduksi NAD+ menjadi NADH.
Substrat kehilangan molekul CO2. Senyawa
berkarbon 5 yang tersisa dioksidasi.

29. Ketoglutarat DH
Suksinil coA sintetase
Tahap 4. alpha ketoglutarat dehidrogenase, menghasilkan suksinil Co-A
dari alpha ketoglutarat dan koenzim.
Tahap 5. Suksinil-CoA sintetase, mengubah suksinil Co-A menjadi suksinat.

30. Suksinate DH
fumarase
Tahap 7. Fumarat hidratase, Ikatan dalam substrat disusun ulang (melalui
penambahan molekul air) menjadi malat.
Tahap 6. suksinat dehidrogenase, mengoksidasi suksinat menjadi fumarat,
enzim ini adalah satu-satunya enzim yang terlibat dalam siklus asam sitrat
yang terikat kuat dengan membran. Dua hidrogen ditrasnsfer ke FAD untuk
membentuk FADH2.

31. Malate DH
Tahap 8. Malat dehidrogenase
Langkah oksidatif terakhir; menghasilkan molekul
NADH lain & meregenerasi oksaloasetat
(menerima satu fragmen berkarbon 2 dari asetil
CoA untuk putaran siklus selanjutnya).

32. (6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP, 4CO2)

33. Sistem Transport Elektron
•Sebanyak 10 molekul NADH
dan 2 molekul FADH2
dihasilkan selama tahap
glikosis dan siklus kreb.
•Seluruhnya akan masuki
reaksi redoks pada sistem
transport elektron.
•Mula-mula molekul NADH
memasuki reaksi dan
dihidrolisis oleh enzim
dehidrogenase kembali
menjadi ion NAD+ diikuti
pelepasan 3 ATP.

34. Sistem Transport Elektron
•Kemudian diikuti
molekul FADH2
yang dihidrolisis
oleh enzim
flavoprotein
kembali menjadi
ion FAD+ dan
menghasilkan 2
molekul ATP.
•Keduanya juga
melepaskan ion
Hidrogen diikuti
elektron.

35. Sistem Transport Elektron
•Elektron ini
akan ditangkap
oleh Fe sebagai
akseptor
elektron.
•Hasil akhir dari
respirasi aerob
sistem transpor
elektron ini
adalah 34
molekul ATP.

36. (1 Siklus : 10 NADH, 2 FADH)
1 NADH = 3 ATP
1 FADH = 2 ATP
Total = 34 ATP
(2 As. Piruvat, 2 ATP, 2 NADH)
Dekarboksilasi
oksidatif
(6 NADH, 2 FADH2, 2 ATP, 4CO2)
(2 Asetil KoA, 2 NADH, 2CO2)

37. Glikolisis
1.Reaksi berjalan linier
2.Substrat: Glukosa
3.Tempat: Sitoplasma
4.Produk : 2 As. Piruvat, 2 ATP, 2
NADH
Dekarboksilasi Oksidatif (As. Piruvat)
1.Reaksi berjalan linier
2.Substrat : 2 Asam Piruvat
3.Tempat :Matriks mitokondria
4.Produk: 2 Asetil KoA, 2 NADH, 2
CO2
Siklus Krebs/TCA
1.Reaksi siklis
2.Substrat : 2 Asetil KoA
3.Tempat: Matriks mitokondria
4.Produk : 6 NADH , 2 FADH, 4 CO2,
2 ATP
Transport Elektron
1.Reaksi berjalan linier
2.Substrat : NADH dan FADH
3.Tempat: Krista mitokondria
4.Produk: 34 ATP, H2O
1 Glukosa menghasilkan 38 ATP

38. Respirasi Aerob menghasilkan
ATP 38/36??
•1 molekul glukosa dapat menghasilkan 36 ataupun 38 ATP tergantung pada saluran yang dilewai NADH hasil glikolisis pada membran luar mitokondria.
•Membran luar mitokondria bersifat impermeable. Agar bisa ditembus NADH, ia harus melalui saluran malat aspartat atau melalui saluran gliserol
fosfat.
 
•Saluran malat aspartat, 2 NADH hasil glikolisis dapat melewati membran luar mitokondria dan hasil akhir produk : 38 ATP
•Saluran gliserol fosfat, 2 NADH hasil glikolisis diubah menjadi 2 FADH2 pada saat melewati membran luar mitokondria dan hasil akhir produk: 36 ATP

39. PROSES METABOLISME KARBOHIDRAT LAINNYA

40. Glikogenesis dan glikogenolisis
•Glikogenesis, pembentukan glikogen dari glukosa. Hormon insulin (Sel β
Langerhens, Pankreas) memerintahkan sel-sel hati untuk mengubah
glukosa yang diserap dari aliran darah menjadi glikogen.
•Glikogenolisis, penguraian glikogen menjadi glukosa. Terjadi ketika
kadar glukosa rendah dalam darah, sehingga hormon glukagon
dikeluarkan oleh sel α Langerhens, Pankreas.
•Jika glukosa terlalu berlebih, maka glukosa akan disimpan dengan cara
mengubah glikogen dalam hati dan jaringan otot (cadangan energi).