MATA KULIAH BIOKIMIA
GLIKOGENOLISIS
Disusun Oleh :
NORMA PINTA TAMA (A1C109043) SAELLY NATALIA SINAGA (A1C109040)
FITRI ARMITA (A1C109041)
DOSEN PENGAMPU MK:
Dra. M. Dwi Wiwik E, M.Kes Drs, Haryanto, M.Kes
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN KIMIA
PENDIDIKAN MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT, karena berkat rahmat-Nya kami dapat menyelesaikan tugas Biokomia yang berkaitan dengan glukoneogenesis,gikogenesis glikogenolisis
Penyusunan makalah ini merupakan tugas terstruktur dari mata kuliah Biokimia ditulis untuk memenuhi tugas kiliah. Selain itu juga diharapkan menambah pengetahuan bagi para pembaca khususnya tentang bagaimana tahap-tahap glukoneogenesis,gikogenesis glikogenolisis
Dalam penyusunan makalah ini saya berusaha menyajikan sebuah karya dengan sebaik-baiknya sesuai dengan batas dan kemampuan yang saya miliki.
Pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati, saya mengucapkan terima kasih kepada :
1. Bapak Drs, Haryanto, M.Kes selaku dosen mata kuliah biokimia 2. Ibu Dra. M. Dwi Wiwik E, M.Kes sebagai dosen mata kuliah biokimia
Saya menyadari bahwa dalam penyusunan makalah ini masih banyak kekurangan- kekurangan . Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang sifatnya membangun untuk penyempurnaan makalah ini..
Akhirnya saya mengharap makalah ini bermanfaat bagi penyusun sendiri dan bagi mahasiswa yang membaca makalah ini.
Jambi 1O Juni 2011
Tim Penyusun
GLUKONEOGENESIS
Pada pertengahan Abad ke-19, tepatnya pada Bulan Maret 1853, seorang fisiolog Prancis Claude Bernard (1813-1878) mendemonstrasikan di depan Sidang Akademi Ilmu Pengetahuan Prancis bahwa hati mampu mengubah protein menjadi karbohidrat. Pada demonstrasinya, ia memberikan makanan kepada kelinci dengan kandungan zat hanya berupa protein, tanpa karbohidrat atau zat lainnya. Kelinci tersebut kemudian dibedah dan darah yang berasal dari hati (melalui vena hepatica) diambil dan diperiksa. Dari hasil analisis didapatkan bahwa ternyata darah tersebut mengandung glukosa dalam jumlah atau
konsentrasi yang tinggi. Hal ini membuktikan bahwa hati mampu mengubah senyawa non- karbohidrat menjadi senyawa karbohidrat (glukosa). Proses tersebut dikenal sebagai proses glukoneogenesis.
Di saat karbohidrat tidak tersedia dengan cukup di dalam makanan, maka senyawa nonkarbohidrat dengan jalur glukoneogenesis akan menghasilkan glukosa. Glukoneogenesis merupakan istilah yang digunakan untuk mencakup semua mekanisme dan lintasan yang bertangggung jawab untuk mengubah senyawa nonkarbohidrat menjadi glukosa. Asam aminoglikogenik, asam laktat, dan gliserol adalah tiga kelompok subsrat untuk proses ini, Dapat berlangsung setiap saat di dalam tubuh untuk membersihkan laktat yang terbentuk dari proses glikolisis anaerob.
Glukoneogenesis dari asam amino akan berlangsung pada keadaan dimana tubuh kekurangan/kehabisan zat hidrat arang ataupun lipid sebagai sumber energi, maka pada hewan memamah biak senyawa propionate merupakan sumber utama glukosa melalui lintasan ini.
Enzim utama dari proses ini ynag mengkatalisis reaksi tambahan pada glukoneogenesis adalah :
1. Piruvat karbosilase
2. Fosfenol piruvat karboksikinase 3. D Fruktosa 1,6 bifosfatase 4. D Glukosa 6 fosfatase
Glukoneogenesis memenuhi kebutuhan tubuh akan glukosa pada saat karbohidrat tidak tersedia dalam jumlah yang cukup di dalam makanan. Pasokan glukosa yang terus menerus diperlukan sebagai sumber energi, khususnya bagi sistem syaraf dan eritrosit. Kegagalan pada Glukoneogenesis biasanya berakibat fatal. Kadar glukosa darah di bawah nilai yang kritis akan menimbulkan disfungsi otak yang dapat mengakibatkan koma dan kematian
Tempat berlangsungnya Glukoneogenesis terutama di sel-sel ginjal dan hepar (sedikit di otot dan otak). Reaksi-reaksi pada proses ini meliputi reaksi glikolisis yang reversible, siklus kreb, dan beberapa reaksi khusus untuk tambahan. Harus diingat bahwa rangkaian reaksi glukoneogenesis walau menggunakan lintasan yang sama dengan glikolisis, bukan merupakan kebalikan dari reaksi glikolisis. Aktivitas keduanya diatur secara timbal balik, satu jalan relatif tidak aktif saat jalan lain aktif.
Enzim glikolitik yang terdiri dari heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase mengkatalisis reaksi yang ireversibel sehingga tidak dapat digunakan untuk sintesis glukosa.
Dengan adanya tiga tahap reaksi yang tidak reversibel tersebut, maka proses glukoneogenesis berlangsung melalui tahap reaksi lain yaitu:
1. Fosfofenolpiruvat dibentuk dari asam piruvat melalui pembentukan asam oksalo asetat.
a) Asam piruvat + CO2 + ATP +H2O Asam oksalo asetat +ADP +Fosfat + 2H+
b) Oksalo asetat + guanosin trifosfat fosfenol piruvat + guanosin- difosfat + CO2
Reaksi (a) menggunakan katalis piruvatkinase dan reaksi (b) menggunakan fosfofenol piruvat karbosilase . Jumlah reaksi (a) dan (b) ialah :
Asam piruvat +ATP +GTP+ H2O Fosfenolpiruvat + ADP + GDP+
Fosfat + 2H+
2. Fruktosa-6-fosfat dibentuk dari fruktosa-1,6-difosfat dengan cara hidrolisis oleh enzim fruktosa-1,6-difosfatase.
Fruktosa-1,6-difosfat + H2O fruktosa-6-fosfat + fosfat
3. Glukosa dibentuk dengan cara hidrolisis glukosa-6-fosfat dengan katalis glukosa-6- fosfatase
Glukosa-6-fosfat + H2O Glukosa + fosfat
Reaksi tahap pertama glukoneogenesis merupakan suatu reaksi kompleks yang melibatkan beberapa enzim dan organel sel (mitokondrion), yang diperlukan untuk mengubah piruvat menjadi malat sebelum terbentuk fosfoenolpiruvat.
Tiga reaksi pengganti yang pertama mengubah piruvat menjadi fosfoenolpiruvat
dalam 4 langkah. Pertama, piruvat mitokondria mengalami dekarboksilasi membentuk oksaloasetat. Reaksi ini memerlukan ATP (adenosin trifosfat) dan dikatalisis oleh piruvat karboksilase. Seperti banyak enzim lainnya yang melakukan reaksi fiksasi CO2, pada reaksi ini memerlukan biotin untuk aktivitasnya. Oksaloasetat direduksi menjadi malat oleh malat dehidrogenase mitokondria. Pada reaksi ini, glukoneogenesis secara singkat mengalami overlap (tumpang tindih) dengan siklus asam sitrat. Malat meninggalkan mitokondria dan dalam sitoplasma dioksidasi membentuk kembali oksaloasetat. Kemudian oksaloasetat sitoplasma mengalami dekarboksilasi membentuk PEP pada reaksi yang tidak memerlukan GTP (guanosin trifosfat) yang dikatalisis oleh PEP karboksikinase.
Reaksi pengganti kedua dan ketiga dikatalisis oleh fosfatase. Fruktosa-1,6-
bisfosfatase mengubah fruktosa-1,6-bisfosfat menjadi fruktosa-6-fosfat, jadi membalik reaksi yang dikatalisis oleh fosfofruktokinase. Glukosa-6-fosfatase yang ditemukan pada permulaan metabolisme glikogen, mengkatalisis reaksi terakhir glukoneogenesis dan mengubah glukosa- 6-fosfat menjadi glukosa bebas.
Dengan penggantian reaksi-reaksi pada glikolisis yang secara termodinamika ireversibel, glukoneogenesis secara termodinamika seluruhnya menguntungkan dan diubah dari lintasan yang menghasilkan energi menjadi lintasan yang memerlukan energi. Dua fosfat berenergi tinggi digunakan untuk mengubah piruvat menjadi PEP. ATP tambahan digunakan untuk melakukan fosforilasi 3-fosfogliserat menjadi 1,3-bisfosfogliserat. Diperlukan satu NADH pada perubahan 1,3-bisfosfogliserat menjadi gliseraldehida-3-fosfat. Karena 2 molekul piruvat digunakan pada sintesis satu glukosa, maka setiap molekul glukosa yang disintesis dalam glukoneogenesis, sel memerlukan 6 ATP dan 2 NADH. Glikolisis dan glukoneogenesis tidak dapat bekerja pada saat yang sama. Oleh karena itu, ATP dan NADH yang diperlukan pada glukoneogenesis harus berasal dari oksidasi bahan bakar lain, terutama asam lemak.
Walaupun lemak menyediakan sebagian besar energi untuk glukoneogenesis, tetapi lemak hanya menyumbangkan sedikit fraksi atom karbon yang digunakan sebagai substrat.
Ini sebagai akibat struktur siklus asam sitrat. Asam lemak yang paling banyak pada manusia yaitu asam lemak dengan jumlah atom karbon genap didegradasi oleh enzim -oksidasi menjadi asetil-KoA. Asetil KoA menyumbangkan fragmen 2-karbon ke siklus asam sitrat, tetapi pada permulaan siklus 2 karbon hilang sebagai CO2. Jadi, metabolisme asetil KoA
tidak mengakibatkan peningkatan jumlah oksaloasetat yang tersedia untuk glukoneogenesis.
Bila oksaloasetat dihilangkan dari siklus dan tidak diganti, kapasitas pembentukan ATP dari sel akan segera membahayakan. Siklus asam sitrat tidak terganggu selama glukoneogenesis karena oksaloasetat dibentuk dari piruvat melalui reaksi piruvat karboksilase.
Kebanyakan atom karbon yang digunakan pada sintesis glukosa disediakan oleh katabolisme asam amino. Beberapa asam amino yang umum ditemukan mengalami degradasi menjadi piruvat. Oleh karena itu masuk ke proses glukoneogenesis melalui reaksi piruvat karboksilase. Asam amino lainnya diubah menjadi zat antara 4 atau 5 karbon dari siklus asam sitrat sehingga dapat membantu meningkatkan kandungan oksaloasetat dan malat
mitokondria. Dari 20 asam amino yang sering ditemukan dalam protein, hanya leusin dan lisin yang seluruhnya didegradasi menjadi asetil-KoA yang menyebabkan tidak dapat menyediakan substrat untuk glukoneogenesis.
Pengaturan Glukoneogenesis
Hati dapat membuat glukosa melalui glukoneogenesis dan menggunakan glukosa melalui glikolisis sehingga harus ada suatu sistem pengaturan yang mencegah agar kedua lintasan ini bekerja serentak.Sistem pengaturan juga harus menjamin bahwa aktivitas
metabolik hati sesuai dengan status gizi tubuh yaitu pembentukan glukosa selama puasa dan menggunakan glukosa saat glukosa banyak. Aktivitas glukoneogenesis dan glikolisis diatur secara terkoordinasi dengan cara perubahan jumlah relatif glukagon dan insulin dalam sirkulasi.
Bila kadar glukosa dan insulin darah turun, asam lemak dimobilisasi dari cadangan jaringan adipose dan aktivitas -oksidasi dalam hati meningkat. Hal ini mengakibatkan peningkatan konsentrasi asam lemak dan asetil-KoA dalam hati. Karena asam amino secara serentak dimobilisasi dari otot, maka juga terjadi peningkatan kadar asam amino terutama alanin. Asam amino hati diubah menjadi piruvat dan substrat lain glukoneogenesis.
Peningkatan kadar asam lemak, alanin, dan asetil-KoA semuanya memegang peranan mengarahkan substrat masuk ke glukoneogenesis dan mencegah penggunaannya oleh siklus asam sitrat. Asetil-KoA secara alosterik mengaktifkan piruvat karboksilase dan menghambat piruvat dehidrogenase. Oleh karena itu, menjamin bahwa piruvat akan diubah menjadi
oksaloasetat. Piruvat kinase dihambat oleh asam lemak dan alanin, jadi menghambat pemecahan PEP yang baru terbentuk menjadi piruvat.
Pengaturan hormonal fosfofruktokinase dan fruktosa-1,6-bisfosfatase diperantarai oleh senyawa yang baru ditemukan yaitu fruktosa 2,6-bisfosfat. Pembentukan dan pemecahan senyawa pengatur ini dikatalisis oleh enzim-enzim yang diatur oleh fosforilasi dan
defosforilasi. Perubahan konsentrasi fruktosa-2,6-bisfosfat sejajar dengan perubahan untuk glukosa dan insulin yaitu konsentrasinya meningkat bila glukosa banyak dan berkurang bila glukosa langka. Fruktosa-2,6- bisfosfat secara alosterik mengaktifkan fosfofruktokinase dan menghambat fruktosa 1,6-bisfosfatase. Jadi, bila glukosa banyak maka glikolisis aktif dan glukoneogenesis dihambat. Bila kadar glukosa turun, peningkaan glukagon mengakibatkan penurunan konsentrasi fruktosa-2,6-bisfosfat dan penghambatan yang sederajat pada glikolisis dan pengaktifan glukoneogenesis.
GLIKOGENESIS DAN GLIKOGENOLISIS
Telah dijelaskan bahwa glukosa merupakan sumber bahan bagi proses glikolisis, karena glukosa terdapat dalam jumlah banyak bila dibandingkan dengan monosakarida lain.oleh karena itu bila jumlah glukosa yang diperoleh dari makanan terlalu berlebih, maka glukosa aku disimpan dengan jalan diubah menjadi glikogen dalam hati dan jaringan otot. Proses sintesis glikogen dan glukosa ini disebut glikogenesis. Glikogen dalam hati dapat pula dibentuk dari asam laktat yang dihasilkan pada proses glikolisis.gambar 10-3 menunjukkan siklus pengubahan glukosa, asam laktat dan glikogen disebut siklus cori.
Konsentrasi glukosa dalam darah manusia normal ialah antara 80 dan 100 mg/100 ml.setelah makan makanan sumbeer karbohidrat, konsentrasi glukosa darah dapat naik hingga 120-130 mg/100 ml, kemudian turun menjadi normal lagi. Dalam keadaan berpuasa konsentrasi glukosa darah turun hingga 60-70 mg/100 ml.kondisi glukosa darah yang lebih tinggi dari pada normal disebut.
Glikogen hati
Asam laktat glukosa darah
Glikogen otot
Hiperglikemia, sedangkan yang lebih rendah dari pada normal tersebut hipoglkemia. Bila konsentasi terlalu tinggi maka sebagian glukosa dikeluarkan dari tubuh melalui urine.
Pembentukan glikogen dari gluosa, baik dalam hati maupun dalam otot, dapat berlangsung karena adanya uridin difosfat glukosa.
Reaksi pembentukan glikogen tersebut ialah sebagai berikut:
Glikogen sintase
UDPG + (Glukosa)n (glukosa)n+1 + UDP
Uridin difosfat glukosa dapat dibentuk dari reaksi uridintrifosfat dengan glukosa 1-fosfat.
Kebalikan dari glikogenesis ialah glikogenolisis, yaitu reaksi pemecahan molekul glikogen menjadi molekul – molekul glukosa.
Glikogen yang terdapat dalam hati dan otot dapat dipecah menjadi molekul glukosa 1-fosfat melalui proses yang disebut fosforilase b, suatu proses yang disebut fosforolisis, yaitu reaksi dengan asam fosfat. Enzim yang menjadi katalis pada reaksi glikogenolisis itu.
fosforilase
Glikogen + asam fosfat glukosa-1-fosfat
Ada dua macam fosforilase yaitu fosforilase a, bentuk aktif dan fosforilase b, suatu bentuk tidak aktif yang dapat diaktifkan. Aktivasi fosforilase b berlngsung oleh adanya fosforilase, ATP dan ion Mg2+.
fosfokinase
2 fosforilase b + 4 ATP fosforilase a + 4 ADP Mg++
Dalam hati glukosa-1-fosfat diubah menjadi glukoda-6-fosfat yang kemudian diubah menjadi glukosa dan fosfat oleh enzim fosfatase. Glukosa yang terjadi masuk kedalam darah dan dibawa ke jaringan, glukosa-1-fosfat yang dihasilkan oleh penguraian glikogen dalam otot diubah menjadi glukosa-6-fosfat untuk digunakan lebih lanjut dalam proses glikolisis. Akan tetapi karena dalam sel otot tidak terdapat enzim fosfatase, maka glukosa-6-fosfat tidak dapat diubah menjadi glukosa.
GLIKOGENESIS
Glikogenesis adalah lintasan metabolisme yang mengkonversi glukosa berlebih di dalam darah menjadi glikogen dan disimpan di dalam hati dan jaringan otot. Lintasan ini
darah yang meningkat, misalnya karena kandungan karbohidrat setelah makan; atau teraktivasi pada akhir siklus Cori.
Glikogen dalam hati juga dibentuk dari asam laktat, membutuhkan UDPG yg dibentuk dari reaksi uridinitrifosfat dengan glukosa-1-P. Siklus pengubahan glukosa, asam laktat dan glikogen disebut dengan siklus cori.
Siklus Cori yang disebut berdasarkan penemunya, Carl Cori dan Gerty Cori, adalah lintasan metabolisme antara jaringan otot dan hati yang membentuk siklus. Asam laktat yang disintesis oleh otot pada lintasan glikolisis akan diserap oleh hati dan dikonversi menjadi glukosa. Sekresi glukosa oleh hati, kemudian diserap oleh otot dan dikonversi kembali menjadi asam laktat.
http://id.wikipedia.org/wiki/Glikogenesis .
Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis) menjadi piruvat. Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Akhirnya asetil KoA masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi.
Proses di atas terjadi jika kita membutuhkan energi untuk aktifitas, misalnya berpikir, mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika kita memiliki glukosa melampaui kebutuhan energi, maka kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk glikogen.
Proses anabolisme ini dinamakan glikogenesis.
Beberapa tindak balas terlibat dalam proses glikogenesis:
1. Sintesis pelopor gula nukleotida 2. Pembentukan rantai linear glikogen
3. Pembentukan rantai cabang dna pemanjangan molekul glikogen.
Hidrolisis pirofosfat inorganik berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi ke arah kanan persamaan reaksi.
Dengan kerja enzim sintesis glikogen, atom C1 pada glukosa yang diaktifkan UDPGIc membentuk ikatan dengan C4, sehingga membebaskan uridin difosfat. Molekul glikogen
