Fransiska Ayunintyas W, M.Sc., Apt Akfar Theresiana 2014

Fransiska Ayunintyas W, M.Sc., Apt Akfar Theresiana

2014

Siklus Krebs

• Tahap 1. Sitrat Sintase (hidrolisis)

• Asetil KoA + oksaloasetat + H

₂

O → 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

Suksinil coA sintetase Suksinal-Co A,

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

mulut

 Amilase

maltase Maltosa

2 glukosa Pembuluh

darah

GLIKOLISIS

Pati maltosa

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

C₆H₁₂O₆ + 2 ADP + 2 NAD⁺+ + 2 Pi  2 pyruvate + 2 ATP + 2 NADH + 2 H⁺+ + 2 H₂O

Sangat tergantung pada jenis organismenya

Net reaksi glikolisis ???

Tahap pengembalian / pay off

• Memerlukan 2 molekul ATP

• Memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose fosfat

Tahap persiapan

• 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 glikoli- sis 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 gliko- lisis ( 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 Dehidroge-

nase ( 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 gluko- sa 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 memutus ikatan α-1,4 glikosidik dr glikogen

• Debranching enzyme memutus ikatan α-1,6 glikosidik

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 merangsang sekresi hormon insulin

* Keadaan darurat merangsang sekresi hormon adrenalin

• 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