Download
1 / 45
760 likes | 2.19k Views
METABOLISME KARBOHIDRAT. Metabolisme. Total semua aktivitas kimia dalam sel metabolisme selular Katabolisme : proses degradasi , melepaskan energi reaksi eksergonik Anabolisme : proses biosintesis , membutuhkan energi reaksi endergonik. Jalur Metabolisme Karbohidrat.
E N D
Metabolisme Total semuaaktivitaskimiadalamsel metabolismeselular Katabolisme: prosesdegradasi, melepaskanenergi reaksieksergonik Anabolisme: prosesbiosintesis, membutuhkanenergi reaksiendergonik
Jalurutamametabolismeenergi Glikolisis Siklus asam sitrat Transport elektron
Fasadalamjalurglikolisis • 10 Reaksi antara glukosa dan piruvat dapat dianggap terdiri dari dua fasa yang berbeda: • Fasa investasi energi dimana ATP digunakan untuk pembentukan gula fosfat. • Fasa produksi energi. Pada tahap ini triosa fosfat dikonversi menjadi senyawa berenergi tinggi, dimana fosfatnya ditransfer ke ADP untuk sintesis ATP.
Learning Check • Molekul karbohidrat sederhana (glukosa) di dalam tubuh dimetabolisme melalui tiga jalur utama, yaitu? • Tuliskan tahapan jalur metabolisme pengubahan molekul karbohidrat menjadi energi? • Apakah nama senyawa yang dihasilkan dari reaksi glikolisis? • Tuliskan nama senyawa yang dihasilkan pada glikolisis aerob dan anaerob
Jalur metabolisme piruvat Glikolisis aerob Glikolisis anaerob
Fermentasilaktat • Fermentasi laktat terjadi dalam organisme anaerob atau dalam sel aerob yang menjalani glikolisis dengan kecepatan tinggi. • Di dalam tipe sel ini, NADH yang dihasilkan dalam glikolisis tidak dapat direoksidasi menjadi NAD+. Ketika situasi ini terjadi NADH dioksidasi menjadi NAD+ melalui reduksi piruvat menjadi laktat. • Enzim yang mengkatalisis reduksi piruvat menjadi laktat adalah laktat dehidrogenase. • Fakta baru: • Laktat bukanlah metabolit terakhir karena laktat dapat dikonversi kembali menjadi piruvat. • Fermentasi laktat juga terjadi pada kondisi oksigen normal, 50% glukosa dikonversi menjadi laktat. menunjukan adanya koordinasi penyimpanan dan produk energi antar jaringan yang berbeda, tetapi mekanismenya belum jelas.
Energi dari glikolisis aerob dan anaerob Glikolisis anaerob: • Fermentasi laktat: Glukosa + 2 ADP + 2Pi 2 Laktat + 2 ATP + 2 H2O • Fermentasi etanol Glukosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 H+ 2 etanol + 2 CO2 + 2 ATP + 2 H2O Glikolisis aerob: Glukosa + 2 ADP + 2 Pi + 2 NAD+ 2 Piruvat + 2 ATP + 2 H2O + 2 NADH + 2 H+ • Reoksidasi NADH 1 mol NADH 3 mol ATP • Total ATP yang diperoleh per mol glukosa = 8 mol
Metabolisme monosakarida • Heksokinase dapat memfosforilasi gula2 lain selain D-glukosa, sehingga monosakarida lain (galaktosa, fruktosa, dan manosa) dapat masuk ke dalam jalur glikolisis.
Metabolisme Disakarida • Enzim maltase Maltosa + H2O 2 D-Glukosa • Enzim Laktase Laktosa + H2O D-galaktosa + D-glukosa • Enzim sukrase Sukrosa + H2O D-fruktosa + D-glukosa
Siklusasamsitrat • Molekul-molekul metabolit yang masuk ke dalam siklus asam sitrat tidak hanya berasal dari karbohidrat tetapi juga dari protein atau lipid Semua jalur katabolisme memusat di siklus asam sitrat. • Pada siklus asam sitrat, seluruh metabolit yang masuk dioksidasi menjadi CO2.
Strategi siklus asam sitrat • Siklus asam sitrat adalah respirasi tahap kedua. Di dalam siklus ini, dua karbon dari asetil-CoA bergabung dengan oksaloasetat membentuk senyawa berkarbon enam (sitrat). • Bagian pertama dari siklus asam sitrat, dua karbon dari sitrat dioksidasi menjadi CO2, menghasilkan senyawa berkarbon empat teraktivasi (sucinil-CoA). • Pada tahap kedua, sucinil-CoA dikonversi kembali menjadi oksaloasetat, sehingga proses siklus dapat dimulai lagi. • Dalam setiap siklus, dua karbon ditambahkan tetapi dua karbon dioksidasi menjadi CO2. Jadi totalnya tidak ada inkorporasi karbon dari asetil-CoA pada setiap siklus.
Fasa siklus asam sitrat • Fasa pertama (reaksi 1-4) adalah reaksi pemasukan dan pelepasan dua atom C. • Fasa kedua (reaksi 5-8) adalah regernerasi oksaloasetat
Stoikiometridanenergetikasiklusasamsitrat • Reaksi kimia total dalam siklus asam sitrat: Asetil-CoA + 2H2O + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi 2CO2 + 3NADH + 3H+ + FADH2 + CoA-SH + GTP • Bila glikolisis dan dekarboksilasi piruvat disertakan, maka reaksi totalnya menjadi Glukosa + 6H2O + 10NAD+ + 2FAD + 4ADP + 4Pi 6CO2 + 10NADH + 10H+ + 2FADH2 + 4ATP • Hingga siklus asam sitrat tidak banyak ATP yang terbentuk secara langsung. Sebagian besar ATP diperoleh secara tidak langsung melalui reoksidasi NADH dan FADH2 yang berlangsung sangat eksergonik. 1 mol NADH 3 mol ATP 1 mol FADH2 2 mol ATP • Total ATP yang dapat diperoleh adalah 38 mol.
Learning Check • Berapakah jumlah energi yang dihasilkan dari glikolisis anaerob (fermentasi asam laktat dan etanol) dan glikolisis aerob? • Bagaimana metabolisme monoskarida selain glukosa (galaktosa, fruktosa dan manosa)? • Berapa total energi yang dihasilkan dari siklus asam sitrat dan senyawa apakah yang dihasilkan?
Prosesrespirasi • Sel anaerob: • 2 mol ATP • NADH direoksidasi secara langsung melalui reduksi piruvat menjadi laktat/etanol. • Sel aerob: • 4 mol ATP • 10 mol NADH dan 2 mol FADH2. Reoksidasi kedua molekul berlangsung melalui transfer elektron secara bertahap dari bentuk tereduksi hingga oksigen.
Transport elektron/fosforilasioksidatif Oksidasi dalam siklus asam sitrat menghasilkan molekul2 pembawa elektron dalam bentuk tereduksi dimana reoksidasi molekul2 ini akan mendorong biosintesis ATP, utamanya melalui proses rantai respirasi-transport elektron dan fosforilasi oksidatif.
Oksidasi Biologi • Transport elektron dalam mitokondria berlangsung melalui deretan reaksi oksidasi dan reduksi (redoks).
Potensial reduksi elektron carrier • Untuk elektron yang masuk rantai respirasi sebagai NADH, reaksi keseluruhannya diberikan oleh persamaan reaksi berikut: NADH + H+ + ½ O2 NAD+ + H2O Reaksi ini sangat eksergonik, sehingga reokidasi 1 mol NADH dapat digunakan untuk mendorong sintesis 3 mol ATP.
Fosforilasi oksidatif • Fosforilasi oksidatif adalah suatu proses dimana oksidasi biologis akhirnya dikonversi menjadi energi kimia dalam bentuk ATP. • Mekanisme fosforilasi oksidatif lebih rumit dibanding fosforilasi level substrat seperti pada glikolisis dan siklus asam sitrat. • “Anyone who is not confused about oxidative phosphorylation just doesn’t understand the situation” Efraim Racker, scientist leader in the field of oxidative phosphorylation
Rasio P/O: ukuran efisiensi fosforilasi oksidatif. • Efisiensi fosforilasi oksidatif ditentukan dari nilai rasio P/O, yaitu jumlah molekul ATP yang disintesis per pasangan elektron. • Secara eksperimen, nilai P/O diukur dari isolat mitokondria dalam sel dengan menentukan jumlah ATP yang disintesis per molekul oksigen yang direduksi menjadi air dalam tahap akhir transport elektron. • Jumlah relatif ATP yang dibuat per pasangan elektron yang masuk sistem transport elektron bervariasi. • Elektron yang masuk pada kompleks I dari NADH memiliki nilai P/O = 3/1, sedankan elektron yang masuk pada kompleks II memiliki nilai P/O = 2/1.
Rasio P/O 1 mol NADH 3 mol ATP 1 mol FADH2 2 mol ATP
Learning Check • Apakah fungsi dari proses transfer elektron atau fosforilasi oksidatif? • Di manakah tempat berlangsungnya proses transfer elektron dan partikel apakah yang ditransfer dari satu akseptor ke akseptor lainnya? • Apakah nama akseptor elektron terakhir pada reaksi fosforilasi oksidatif?
Stoikiometri glikolisis anaerob dan aerob • Glikolisis anaerob: C6H12O6 + 2 ADP + 2 Pi 2 laktat + 2 H+ + 2 H2O + 2 ATP • Glikolisis aerob: C6H12O6 + 38 ADP + 38 Pi + 6 O2 6 CO2 + 44 H2O + 38 ATP
Katabolisme polisakarida • Didalam metabolisme hewan ada dua sumber glukosa yang diperoleh dari polisakarida: • Dari pencernaan polisakarida yang terdapat pada makanan. Tepung dari tanaman, dan glikogen dari daging. • Dari mobilisasi cadangan glikogen.
Pencernaanglikogendantepung -amilase dalam saliva memotong ikatan (14). Di dalam usus pencernaan dilanjutkan, dibantu oleh -amilase yang disekresi oleh pankreas. -amilase tidak dapat memotong ikatan pada cabang [(16)]. Sisa pemotongan oleh -amilase, disebut limit dextran. Ikatan pada cabang kemudian dipotong oleh enzim (16)-glukosidase, sehingga terekspos group baru yang berikatan (14). Glukosa dan beberapa maltosa kemudian diserap dan melalui aliran darah ditransport ke seluruh jaringan untuk dimanfaatkan.
Quiz • Senyawa apakah yang menimbulkan rasa pegal di otot pada proses glikolisis anaerob (sel kekurangan oksigen)? • Bagaimana proses katabolisme senyawa disakarida seperti sukrosa dan laktosa diubah menjadi energi? • Apakah peran ubiquinon, cytocrome a, b & c pada proses transfer elektron? • Berapa total energi yang dihasilkan pada respirasi aerob setelah melewati proses fosforilasi oksidatif?
