Kelompok : Kelompok :
Mujiati Mujiati (13030234006)(13030234006)
Syamrotul Firdausia Syamrotul Firdausia (1303023402(13030234024)4)REVIEW BIOKIMIA II REVIEW BIOKIMIA II ANABOLISME KARBOHIDRAT ANABOLISME KARBOHIDRAT
Anabolisme atau biosintetik sangat erat kaitannya dengan proses katabolisme. Anabolisme atau biosintetik sangat erat kaitannya dengan proses katabolisme. Anabolisme dan katabolisme berjalan-jalan bersama-sama dalam suatu keadaaan yang Anabolisme dan katabolisme berjalan-jalan bersama-sama dalam suatu keadaaan yang seimbang dalam tubuh. Degradasi komponen sel yang menghasilkan energy diimbangi seimbang dalam tubuh. Degradasi komponen sel yang menghasilkan energy diimbangi oleh proses biosintetiknya, sehingga dapat tercipta suatu ketahanan dan keteraturan pada oleh proses biosintetiknya, sehingga dapat tercipta suatu ketahanan dan keteraturan pada sel hidup. Prinsipnya adalah lintas yang dilalui oleh biosintetik suatu molekul tidak sel hidup. Prinsipnya adalah lintas yang dilalui oleh biosintetik suatu molekul tidak identik dengan lintas yang dilalui pada proses degradasinya. Yang artinya, kedua lintas identik dengan lintas yang dilalui pada proses degradasinya. Yang artinya, kedua lintas yang berlawanan ini yaitu katabolisme dan anabolisme mungkin mempunyai kesamaan yang berlawanan ini yaitu katabolisme dan anabolisme mungkin mempunyai kesamaan seperti reaksinya yang dapat balik, namun terdapat perbedaan dari
seperti reaksinya yang dapat balik, namun terdapat perbedaan dari tahap enzimatisnya.tahap enzimatisnya. Pada anabolisme, yang paling penting adalah sintesis D-glukosa dari precursor Pada anabolisme, yang paling penting adalah sintesis D-glukosa dari precursor yang sederhana seperti piruvat dan asam amino tertentu yang kemudian membawa yang sederhana seperti piruvat dan asam amino tertentu yang kemudian membawa glukosa ke dalam darah. Karbohidrat penting lainnya juga dapat disintesis dari
glukosa ke dalam darah. Karbohidrat penting lainnya juga dapat disintesis dari precursorprecursor bukan
bukan karbohidrat. karbohidrat. Yang Yang paling paling penting penting adalah adalah biosintesis biosintesis glikogen glikogen di di dalam dalam hati hati dandan otot. Glikogen hati berfungsi sebagai cadangan glukosa, sedangkan glikogen otot otot. Glikogen hati berfungsi sebagai cadangan glukosa, sedangkan glikogen otot berfngsi
berfngsi sebagai sebagai sumber sumber ATP. ATP. Pada Pada hewan, hewan, sintesis sintesis glikogen glikogen dari dari precursor precursor bukanbukan karbohidrat dinamakan “glukoneogenesis”.
karbohidrat dinamakan “glukoneogenesis”.
Lintas Glukoneogenesis Memiliki Tujuh Tahap Bersama-sama dengan Lintas Lintas Glukoneogenesis Memiliki Tujuh Tahap Bersama-sama dengan Lintas glikolisis.
glikolisis.
Glukoneogenesis merupakan mekanisme dan reaksi-reaksi yang merubah Glukoneogenesis merupakan mekanisme dan reaksi-reaksi yang merubah senyawa non karbohidrat menjadi glukosa atau glikogen. Substrat utama senyawa non karbohidrat menjadi glukosa atau glikogen. Substrat utama glukoneogenesis adalah asam amino glukogenik, asam laktat, gliserol dan asam glukoneogenesis adalah asam amino glukogenik, asam laktat, gliserol dan asam propionat.
propionat. Organ Organ yang yang berperan berperan adalah adalah hepar hepar dan dan ren ren karena karena keduanya keduanya mengandungmengandung enzim
enzim — — enzim yang diperlukan. Glukoneogenesis memenuhi kebutuhan tubuh akanenzim yang diperlukan. Glukoneogenesis memenuhi kebutuhan tubuh akan glukosa pada mat karbohidrat diet tidak tersedia cukup. Glukosa secara terus-menerus glukosa pada mat karbohidrat diet tidak tersedia cukup. Glukosa secara terus-menerus
diperlukan sebagai sumber energi bagi sistem syaraf dan eritrosit, dalam jaringan adiposa sebagai sumber gliserol — gliserida, dan di dalam banyak jaringan tubuh mungkin berperan dalam mempertahankan kadar senyawa-antara pada siklus asam sitrat. Glukosa merupakan satu-satunya bahan bakar yang memasok energi bagi otot skelet dalam keadaan anaerob. Glukosa merupakan precursor laktosa di dalam kelenjar mammae dan secara aktif diambil oleh janin. Mekanisme glukoneogenesis digunakan untuk membersihkan darah dari hasil metabolisme di jaringan misalnya laktat dari otot dan eritrosit, serta gliserol yang secara kontinyu diproduksi oleh jaringan adipose.
Pada pengubahan piruvat menjadi glukosa dalam lintas glukoneogenensis, memiliki beberapa tahap lintas yang sama dengan glikolisis glukosa pada katabolisme karbohidrat walaupun sebenarnya tidak identik. Tujuh reaksi enzimatik pada glikolisis juga berlangsung pada glukoneogenesis yang sifatnya dapat balik. Namun terdapat 3 tahap di dalam glikolisis yang bersifat tidak dapat balik dan tidak dapat dimanfaatkan di dalam glukoneogenesis. Dengan kata lain bahwa glukoneogenesis dan glikolisis diatur sendiri-sendiri melalui pengontrolan terhadap tahap-tahap reaksi enzimatik yang spesifik.
Pada reaksi glukoneogenesis terdapat empat enzim utama yang mengkatalis reaksi tambahan pada glukoneogenesis, yaitu :
1. Piruvat karboksilase
2. Fosfofenol piruvat karboksikinase 3. D-Fruktosa 1,6-bifosfatase
Gambar 1. Lintas Glikolisis dan Glukoneogenesis
Reaksi glukoneogenesis dapat dilakukan melalui tiga jalan pintas. Yang pertama melalui pengubahan piruvat menjadi fosfoenolpiruvat. Jalanpintas kedua melalui pengubahan fruktosa 1,6-difosfat menjadi fruktosa 6-fosfat. Dan jalan pintas ketiga
melaului pengubahan glukosa 6-fosfat menjadi glukosa bebas.
Glukoneogenesis Terjadi Selama Masa Normalisasi Setelah Gerakan Muskular Pada aktivitas pelari cepat 100 meter atau selama aktivitas muscular yang sangat intensif, sistem sirkular tidak dapat membawa oksigen dan glukosa ke otot dengan kecepatan yang cukup untuk memenuhi kebutuhan otot yang tinggi terhadap ATP.
Glikogen otot sebagai bahan bakar cadangan dengan cepat diuraikan melalui proses glikolisis untuk membentuk laktat dan menghasilkan ATP. Pada keadaan ini hanya tersedia oksigen dalam jumlah yang sedikit (tidak cukup) sehingga laktat tidak dapat mengalami metabolisme lanjutan di dalam otot sehingga berdifusi ke dalam aliran darah sehingga konsentrasinya menjadi sangat tinggi. Oleh Karena itu pelari cepat akan menjadi terengah-engah, namun lambat laun kecepatan nafasnya akan menurun seiring dengan menurunnya laktat darah. Kelebihan oksigen yang dikonsumsi dipergunakan untuk menghasilkan ATP yang diperlukan pada sistesis glukosa darah dan glikogen otot dari laktat yang dibentuk secara anaerob selama berlari.
Glukoneogenesis adalah Proses yang Terutama Aktif pada Hewan Memamah Biak Pada hewan memamah biak seperti sapi, tanaman yang termakan mengalami fermentasi bakteri di dalam rumennya yaitu ruangan pertama di antara empat bagian perutnya. Bakteri rumen menghidrolisis selulosa dengan ikatan (14) diantara residu
glukosanya untuk menghasilkan D-glukosa bebas. Glukosa ini kemudian difermentasi menjadi laktat, propionat, asetat, dan butirat yang diserap ke dalam darah. Sapi memperoleh glukosa bergantung kepada glukoneogenesis yang berlangsung pada kecepatan yang amat tinggi di dalam hati sapi. Laktat dan propionat terubah menjadi glukosa pada kecepatan tinggi oleh hati. Laktat yang terbentuk diabsorbsi ke dalam darah dan diubah menjadi glukosa oleh hati sedangkan propionat diubah menjadi menjadi glukosa oleh suatu lintas dengan reaksi gugus alkil kompleks yang tersubstitusi dipindahkan dari satu atom karbon kepada karbon lain sebagai ganti atom H untuk membentuk suksinil Ko-A. suksinil Ko-A yang terbentuk terubah menjadi malat dan akhirnya precursor D-glukosa.
Konsumsi Alkohol Menghambat Glukoneogenesis
Konsumsi berlebihan etil alkohol sangat menghambat glukoneogenesis pada hati dan dapat mengakibatkan defisiensi glukosa di dalam darah. Ini dinamakan hipoglisemia. Hipoglisemia membahayakan fungsi otak, karena keadaan ini secara khusus mempengaruhi bagian otak yang berhubungan dengan pengatur suhu dengan akibat dapat menurunnya suhu rektal 2oC atau lebih pada lingkungan ini.
“Siklus yang sia-sia”(Futile) pada Metabolisme Karbohidrat
Contoh reaksi Siklus yang sia-sia (Futile) dapat terjadi oleh pasangan enzim heksokinase dan glukosa 6-fosfatase :
ATP + glukosa glukosa 6-fosfat +ADP Glukosa 6-fosfat +H2O glukosa + Pi Jumlah : ATP +H2O ADP + Pi
Kedua reaksi ini terjadi bersamaan pada kecepatan tinggi di dalam sel yang sama, kedua reaksi dapat menyebabkan kehilangan sejumlah energi yang akan muncul sebagai panas. Siklus yang menguraikan ATP ini dinamakan siklus sia-sia (futile). Pada keadaan normal, siklus futile mungkin tidak terjadi karena siklus dihalangi oleh mekanisme pengaturan yang berlawanan yaitu bilamana aliran total ini adalah reaksi katabolik yang mengarah pada glikolisis, maka aktivitas fruktosa difosfatase, dihentikan. Sebaliknya, bilamana aliran neto mengarah ke glukoneogenensis, fosfofruktokinase dihentikan.
Biosintesis Glikogen Terjadi Melalui Lintas yang Berbeda dari Lintas Pemecahan Glikogen
Pada hewan, sintesis glikogen sebenarnya terjadi pada semua semua jaringan tetapi terutama menonjol pada otot hati dan kerangka. Tahap sintesis glikogen dari glukosa bebas adalah sebagai berikut :
Gambar 3. Perpanjangan rantai glikogen oleh glikogen sintase
1. Pembentukan glukosa 6-fosfat dari glukosa dengan bantuan reaksi heksokinase yang melakukan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6-fosfat.
ATP +D-glukosa D-glukosa-6-fosfat + ADP
2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi bolak-balik oleh fosfoglukomutase.
Glukosa 6-fosfat glukosa 1-fosfat
3. Pembentukan uridin difosfat glukosa (UDP glukosa) oleh kerja glukosa 1-fosfat uridiltransferase
UTP + glukosa1-fosfat UDP-glukosa + PPi
4. Tahap terakhir terjadi kondensasi antara UDP-glukosa dengan glukosa nomor satu dalam rantai glikogen primer menghasilkan rantai glikogen baru dengan tambahan satu unit glukosa.
UDP-glukosa + (glukosa)n UDP + (glukosa)n+1
cabang cabang glikogen
glikogen yang diperpanjang
Glikogen Sintase dan Glikogen Fosforilase Diatur Secara Berlawanan
Fosforilase a merupakan bentuk aktif enzim mengandung residu serin terfosforilasi esensial , didefosforilasi oleh fosforilase fosfatase menghasilkan fosforilase b yang merupakan bentuk tidak aktifnya yang dapat dirangsang oleh AMP,
modulator alosteriknya dan enzim fosforilase kinase dapat mengubah fosforilase b kembali menjadi fosforilase a yang aktif dengan memanfaatkan ATP.
Gambar 4. Mekanisme Aktivasi Glikogen Fosforilase
Glikogen sintase juga terdapat dalam bentuk terfosforilasi dan terdefosforilasi tetapi molekul ini diatur dengan cara yang berlawanan dari glikogen fosforilase.
Gambar 5. Mekanisme Glikogen Sintase
Bentuk aktif glikogen sintase a adalah terdefosforilasi. Bila molekul ini terfosforilasi oleh ATP pada kedua gugus hidroksil serinnya oleh protein kinase, glikogen sintase a diubah menjadi bentuk yang kurang aktif yaitu glikogen sintase b
Glikogen sintase a + 2ATP glikogen sintase b + 2ADP
Aktif Kurang aktif
Pengubahan glikogen sintase b yang kurang aktif kembali menjadi bentuk aktifnya dilangsungkan oleh fosfoprotein fosfatase, yang memindahkan gugus fosfat dari residu serin.
Glikogen sintase b + 2H2O glikogen sintase a + 2Pi
Oleh karena itu, glikogen fosforilase dan sintase diatur secara berlawanan. Keseimbangan diantara laju sintesis glikogen dan penguraiannya di dalam hati pada akhirnya dikontrol oleh hormone adrenalin dan glukagon Sekresi adrenalin merangsang penguraian glikogen pada hati dan otot dengan meningkatkan rasio fosforilase a terhadap fosforilase b, tetapi dengan menurunkan rasio glikogen sintase a terhadap glikogen sintase b.
Metabolisme Glikogen dapat mengalami Kerusakan Genetik
Beberapa penyakit genetik manusia yang mempengaruhi sintesis atau degradasi glikogen telah ditemukan contohnya penyakit von Gierke. Penyakit ini disebabkan adanya gangguan pada glikogen fosforilase atau enzim pemecah cabang (16) glukosidase. Sekarang telah 12 atau lebh jenis kesalahan sintesis atau degradasi glikogen pada bayi yang diketahui, masing-masing mempengaruhi enzim yang berbeda
Tabel 1. Kesalahan Genetik Metabolisme Glikogen dan Glukogeneogenesis pada Manusia
Enzim yang mengalami gangguan Penyakit penyimpanan Glikogen
Glukosa 6-fosfatase Tipe I
(16) glukosidase Tipe II
Enzim pemecah cabang Tipe III
Enzim pembuat cabang Tipe IV
Fosforilase otot Tipe V
Fosforilase hati Fosforilase kinase hati
Fosfofruktokinase otot Glikogen sintase hati Fruktosa 1,6-difosfatase Piruvat karboksilase
Fosfoenolpiruvat karboksikinase
Sintesis Laktosa Diatur dengan Cara Unik
Kebanyakan jaringan vertebrata mengandung enzim galaktosiltransferase yang menggiatkan pemindahan residu D-galaktosa ke N-asetilglukosamin.
UDP-D-galaktosa + N -asetilglukosamin UDP + D-galaktosil- N -asetil-D-glukosamin Reaksi ini adalah langkah biosintesis bagian karbohidrat dari glikoprotein yang mengandung galaktosa pada jaringan hewan. Pada kelenjar susu pembuat laktat, galaktosiltransferase ikut serta pada sintesis laktosa dalam suatu reaksi yang tidak biasa. Sintesis laktosa di dalam kelenjar susu dilangsungkan oleh kompleks enzim laktalbumin-galaktosiltransferase dengan laktalbumin berperan sebagai subunit yang mengubahspesifitas enzim yang pembentukannya diatur oleh hormon penggiat laktasi. Jika laktasi dimulai setelah proses kelahiran, enzim galaktosiltransferase akan memindahkan gugus D-galaktosa ke D-glukosa pada kecepatan sangat tinggi untuk membentuk laktosa .
UDP-D-galaktosa + D-glukosa UDP + D-laktosa
Gambar 5. Mekanisme Sintesis laktosa laktosa sintase
DAFTAR PUSTAKA
Indah, Sari Mutiara. 2007. Reaksi-reaksi Biokimia sebagai Sumber Glukosa Darah. Universitas Suatera Utara
