ANATOMI DAN FISIOLOGI II M E T A B O L I S M E

ANATOMI DAN FISIOLOGI II

M E T A B O L I S M E

• Ada 2 reaksi penting yang berlangsung dalam sel:

Anabolisme  reaksi kimia yang menggabungkan bahan sederhana menjadi bahan lebih kompleks, memerlukan energi. Contoh: sintesis protein, karbohidrat, dll.

Katabolisme  reaksi kimia yang

memecah bahan kompleks menjadi

bahan sederhana, menghasilkan energi.

Peranan ATP dalam merangkai reaksi anabolik dan katabolik

• Enzim  biokatalisator untuk mempercepat proses reaksi dalam sel tanpa terjadi peningkatan suhu dan tekanan yang dapat menyebabkan kematian sel. Bersifat spesifik, sangat efisien, pada kondisi optimum kecepatan reaksi mencapai 10

⁸

-10

¹⁰

kali dibandingkan reaksi tanpa enzim.

• Enzim dapat terdenaturasi oleh suhu dan pH.

• Kerja enzim dapat dihambat melalui

penghambatan (inhibisi) kompetitif dan

non kompetitif.

Faktor yang mempengaruhi aktivitas enzim. (a) Suhu. (b) pH.

(c) Konsentrasi substrat.

Metabolisme Karbohidrat

• Metabolisme adalah Rangkaian reaksi berupa proses pembentukan (anabolisme) dan penguraian zat (katabolisme) didalam tubuh

organisme untuk kelangsungan hidupnya (proses komplek perubahan makanan menjadi energi dan panas melalui proses fisika dan kimia)

• Karbohidrat (KH) adalah Senyawa organik yang mengandung atom Karbon (C), Hidrogen (H) dan Oksigen (O).

• KH merupakan sumber energi utama bagi tubuh

Klasifikasi KH

1.Karbohidrat sedehana Terdiri dari:

a.Monosakarida meliputi:

o Glukosa: sukrosa, maltosa dan laktosa :gula anggur o Fruktosa: gula buah yang merupakan gula paling manis o Galaktosa: sebagai hasil pencernaan laktosa.

b. Disakarida : senyawanya terbentuk dari 2 molekul monosakarida yg sejenis atau tidak:

o Sukrosa : glukosa + fruktosa o Maltose : 2 unit glukosa

o Laktosa : glukosa + galaktosa

c. Oligosakarida : terdiri atas polimer (gabungan) lebih dari dua hingga enam monosakarida.,misalnya maltotriosa

Lanjutan...

2. Karbohidrat komplek

^:

Terdiri dari: Polisakarida (pati/glikogen): senyawa yang terdiri dari gabungan molekul- molekul monosakarida yang banyak jumlahnya, senyawa ini bisa dihidrolisis menjadi banyak molekul monosakarida.

Polisakarida merupakan jenis karbohidrat yang terdiri dari lebih 6 monosakarida dengan rantai lurus/cabang

o Karbohidrat dicerna oleh enzim amilase menjadi monosakarida (glukosa, laktosa, fruktosa, galaktosa dan sebagian kecil disakarida).

o Absorbsi monosakarida terjadi di usus kecil, dan sebagian besar dihidrolisis menjadi glukosa untuk kemuadian masuk ke dalam sirkulasi darah sehingga menyebabkan kadar glukosa dalam darah menjadi tinggi.

o Akibat pengaruh insulin, glukosa diserap dalam hati dan ditimbun sebagai glikogen (glikogenesis).

o Fruktosa dan galaktosa juga diserap dalam hati dan diubah menjadi glukosa.

o Apabila kadar glukosa darah turun, akan diambil simpanan glikogen dalam hati yang kemudian diubah kembali menjadi glukosa (glikogen-glukosa). Proses ini desebut glikogenolisis.

o Selain itu glukosa juga dapat diperoleh dari asam amino/gliserol dan kortikosteroid (pengobatan jangka panjang). Proses ini disebut glukoneogenesis

METABOLISME KARBOHIDRAT

Metabolisme karbohidrat diatur oleh hormon yang menginduksi enzim-enzim kunci

Glc darah menurun Puasa

Kenyang

Metabolisme karbohidrat

Glc darah

meningkat Insulin

Glukagon Epineprin ACTH

Glukokortikoid GH

Tiroid

Glukosa darah tinggi

Glukosa masuk sel

Gula Amino Fosforilasi

Glukosa 6P Hipotalamus

Glikolisis Siklus Krebs

Insulin

HMP Shunt Glikogenesis

Asam uronat Rantai respirasi

Galaktosa

Pembentukan ATP

Aerob = 8 ATP

Siklus Krebs 30 ATP

Glikolisis

Anaerob = 2 ATP

Catatan :

1 mol NADH = 3 mol ATP 1 mol FADH2 = 2 mol ATP 1 mol Asetil koA = 12 mol ATP

Rantai respirasi

Sumber fosfat berenergi tinggi 1. Glikolisis

- 1,3 bifosfogliserat

- Fosfoenolpiruvat (PEP) 2. Siklus Krebs

Suksinil koA

3. Rantai respirasi 4. Kreatin fosfat

5. Karbamoil Fosfat

Senyawa non fosfat berenergi tinggi

1. Asetil koA

2. S-adenosil metionin 3. Asil Carier protein

4. Fosforibosilpirofosfat (PRPP)

5. UDP-glukosa

Senyawa fosfat berenergi rendah 1. Glukosa 6P

2. Fruktosa 6P 3. Gliserol 3P 4. AMP

Glikolisis

Siklus Krebs

Siklus ATP

BIOSINTESIS GLIKOGEN

• KH setelah memalui dinding sel usus halus sebagian besar monosakarida dibawa aliran darah ke hati

• Monosakarida disintesis menjadi glikogen, oksidasi menjadi CO₂ dan H₂O

• Atau dilepskan untuk dibawa dengan aliran darah kebagian tubuh yang membutuhkan

• Kadar glukosa yang tinggi merangsang pembentukan glikogen dari glukosa, sistesis as. lemak dan kolesterol dari glukosa

Glukoneogenesis

• Glukoneogenesis merupakan pembentukan glukosa dari sumber non-KH

• Glikogenolisis merupakan peristiwa pecahnya glikogen menjadi glukosa

• Glikogenesis: mensintesis glikogen dari glukosa

Glikogen

• Penyimpan glukosa adalah polisakarida glukosa bercabang yang terdiri dari rantai-rantai unit glukosil yang disatukan oleh ikatan �-1,4 dengan cabang �-1,6 di setiap 8-10 residu

• Betuk simpanan karbohidrat yang utama dlam tubuh makhluk hidup

• Dalam hepar mencapai 6%, oto 1%

• Fungsi glikogen otot sebagai sumber bahan bakar yang dibutuh otot

• Fungsi glikogen hepar melayani jaringan tubuh lain lewat pembentukan glukosa (mempertahankan kadar glukosa darah pada saat sebelum

sarapan)

• Glikogen disintesis lewat lintasan disebut glikogenesis

• Pemecahan glikogen melalui lintasan terpisah disebut glikogenolisis

Glikogenesis

Glukoneogenesis

• Merupakan proses mengubah prekusor non-KH menjadi glukosa/glikogen

• Substrat utama: as. amino glukogenik, laktat, gliserol dan propionat

• Jaringan : hati dan ginjal

• Berfungsi memenuhi kebutuhan glukosa tubuh pada saat KH/cadangan glikogen kurang

• Terganggunya glukoneogenesis menyebabkan Hipoglikemia (disfungsi otak/koma atau kematian)

Fungsi karbohidrat

oMenjaga dan mempertahankan kerja sel-sel otak, dan lensa mata.

oMengatur proses metabolisme tubuh.

oMenjaga keseimbangan asam dan basa.

oMembentuk struktur sel, jaringan dan organ tubuh.

oMembantu penyerapan kalsium khusus karbohidrat dari jenis laktosa.

oMelindungi protein agar tidak terbakar sebagai penghasil energi.

oMembantu metabolisme lipid dan protein, dengan demikian dapat mencegah terjadinya ketosis dan pemecahan protein yang berlebihan.

oDi dalam hepar berfungsi untuk detoksifikasi zat-zat toksik tertentu.

oBeberapa jenis karbohidrat mempunyai fungsi khusus di dalam tubuh. Ribosa merupakan komponen yang penting dalam asam nukleat.

oSelain itu beberapa golongan karbohidrat yang tidak dapat dicerna,mengandung serat (dietary fiber) berguna untuk pencernaan, seperti selulosa, pektin dan lignin

Sumber-sumber KH

o Padi-padian atau serealia, umbi-umbian, kacang-kacang kering dan gula.

o Hasil olahan bahan-bahan ini adalah bihun, mie, roti, tepung- tepungan, selai, sirup dan lainnya.

o Sumber karbohidrat yang banyak dimakan sebagai makanan pokok di Indonesia adalah beras, jagung, ubi, singkong, talas dan sagu.

Gangguan metabolisme KH

• Diabetes melitus: kelebihan glukosa

• Obesitas

• Galaktosemia : kekurangan enzim galaktosa

• Lactosa Intolerence: kekurang enzim laktosa

• Fruktosuria

• Glikogenosis: penyakit keturunan terjadi akibat penimbukan glikogen (glikogen menjadi glukosa, sebaliknya)

Metabolisme Protein

• Protein berasal dari bahasa Yunani “yang utama” yang berrti protein sangatlah penting bagi kehidupan

• Protein berasal dari hewan/hewani dan tumbuhan/nabati

• Fungsi dari protein: pembangun struktur, biokatalis, hormon, sumber energi, antibodi, pengatur pH, dan pembawa sifat keturunan

• Protein adalah senyawa organik yang dibangis dari 20 jenis as amino

• Apa-apa saja ? Sebutkan ?

Klasifikasi Asam Amino

• Asam amino dengan gugus R non-polar

• Asam amino dengan gugus R polar tak bermuatan

• Asam amino dengan gugus R polar dan bermuatan positif

• Asam amino dengan gugus R polar bermuatan negatif

Siklus Urea

Sintesis As Amino

Komponen dalam ranslasi

• Ribosom : tersusu dari protein dan molekul RNA yang dikenal dengan rRNA (ribosomal RNA)

• rRNA: salah satu jenis RNA yang berfungsi sebgaia penyusun ribosom

• mRNA: molekul RNA yang menyandi urutan as amino yang akan disintesis menjadi protein

• tRNA: transfer RNA yang berperan dalam membawa as amino yang akan digabungkan dalam bentuk protein

• As. Amino: penyusun suatu protein dimna as amino ini yang akan

digabungkan dari satu as amino dengan as amino lainnya membentuk ikatan peptida hingga terbentuk protein

Inisiasi translasi

Elongasi translasi

Terminasi translasi

Pemrosesan pasca translasi

Metabolisme lipid

• Lipid merupakan senyawa-senyawa biologis yang secara umum larut dalam pelarut organik seperti kloroform dan metanol, dan tidak larut dalam pelarut air.

• Berdasarkan sifatnya lipid dapat digolongkan menjadi dua kelompok utama yakni lipid yang dapat disafonifkasi (disabunkan) dan lipid yang tidak dapat disaponifikasi (disabunkan)

• Lipid (greek: lipos, fat) merupakan salah satu dari 4 makromolekul yang

ditemukan dalam semua sel hidup. Tidak seperti karbohidrat, protein dan asam nukleat, senyawa lipid bukan merupakan polimer.

• Lipid terdapat dalam semua bagian tubuh manusia terutama dalam otak dan lipid mempunyai peran penting dalam metabolisme secara umum.

• Sebagian besar lipid sel jaringan terdapat sebagai komponen utama membran sel.

Fungsi Lipid

• Komponen struktur membran; semua membran sel termasuk mielin, mengandung lipid lapisan ganda. Fungsi membran diantaranya adalah sebagai barier permeabel.

• Lapisan pelindung pada beberapa jasad; fungsi membran yang sebagian besar

mengandung lipid, seperti barier permeabel untuk mencegah infeksi dan kehilangan atau penambahan air berlebihan.

• Bentuk energi cadangan; sebagai fungsi utama triasilgliserol yang ditemukan dalam jaringan adiposa

• Komponen permukaan sel yang berperan dalam proses interaksi antar sel dengan senyawa kimia di luar sel seperti dalam proses kekebalam jaringan, insulasi barier ; menghindari panas, tekanan listrik dan fisik

• Sebagai komponen dalam proses pengangkutan melalui membran. Seperti

kofaktor/prekusor enzim untuk aktivitas seperti fosfolipid dalam darah, koenzim A dan sebagainya.

Klasifikasi Lipid

Penggolongan lipid berdasarkan struktur

• Lipid sederhana atau homolipid merupakan lipid bentuk ester yang mengandung C, H dan O. Cth lipid sederhana adalah lemak, ester lemak, gliserol, lilin dan

lain-lain.

• Lipid majemuk merupakan senyawa yang mengandung bahan-bahan lain selain alkohol dan asam lemak. Contohnya fosfoasilgliserol (fosfogliserida) tersusun atas gliserol, asam lemak, HPO_42- dan kolin. sfingomielin ; tersusun atas

sfingosin, asam lemak, HPO_42- dan kolin. Gangliosida; terdiri atas sfingosin, asam lemak, dan 2-6 gula sederhana (termasuk asam sialat), dan Serebrosida;

tersusun atas sfingosin, asam lemak dan gula sederhana.

• Lipid turunan, merupakan senyawa-senyawa-senyawa lipid yang tidak

dimasukkan dalam kedua kelompok lipid diatas, yakni berasal dari hidrolisis lipid sederhana atau lipid majemuk. Contohnya steroid, karotenoid, dan vitamin larut dalam air.

Gambar. Pencernaan lipid

Jalur Utama Metabolisme LIPID

GLISEROL FFA

GLISEROL-P

TRIOSA-P

GLUKOSA

PIRUVAT TRIASILGLISEROL

FOSFOLIPID +

Lipolisis

ASIL-KoA

SPINGOLIPID ASETIL-KoA Siklus Asam Sitrat 2CO₂

KOLESTEROL STEROID

BENDA KETON

Ketogenesis

Kolesterogenesis

Steroidogenesis

AKTIVASI

AKTIVASI LIPOGENESIS

Esterifikasi

Penyakit terganggunya metabolisme lipid

• Kolesterol tinggi

• Penyakit niemaan-pick

• Penyakit tay-sachs

• Penyakit wolman

Metabolisme Purin dan Pirimidin

• Penemuan jalur biosintesis purin diawali dari penelitian tentang urin burung, terutama rentetan reaksi metabolisme

pembentukan asam urat, suatu analog purin yang tak larut air.

• Berbeda dengan purin, pirimidin tidak disintesis sebagai turunan nukleotida.

Asam nukleat terdiri dari 3 komponen

1. Basa Nitrogen heterosiklik (Basa N) :

BASA PURIN , terdiri dari ; ADENIN (A) dan GUANIN (G)

BASA PIRIMIDIN, terdiri dari ; URASIL (U), CITOSIN (C) dan TIMIN (T),

2. Karbohidrat Pentosa β - D-ribose (RNA)

β – D- Deoksiribose (DNA)

3. Asam Fosfat (H₃ PO₄)

Ketiga komponen tersebut membentuk struktur polimer/biomolekul Asam Nukleat

Pirimidin

Purin

Lanjutan...

Karbohidrat Pentosa Karbohidrat

Pentosa

DNA (DEOKSIRIBONUCLEI ACID) DNA (DEOKSIRIBONUCLEI ACID)

RNA (RIBONUCLEI ACID) RNA (RIBONUCLEI ACID)

STRUKTUR DASAR : DNA DAN RNA  RANTAI YANG TERDIRI

ATAS ULANGAN ASAM PHOSPAT, RESIDU GULA YANG TERIKAT PADA BASA

NITROGEN.

DNA  RESIDU GULA – DEOKSIRIBOSA RNA  RESIDU GULA – RIBOSA

PROTEIN

PROTEIN ASAM NUKLEATASAM NUKLEAT NUKLEOPROTEIN

NUKLEOPROTEIN

NUKLEOSIDA

NUKLEOSIDA ASAM PHOSPATASAM PHOSPAT

BASA PURIN/BASA

PIRIMIDIN

BASA PURIN/BASA

PIRIMIDIN ^{PENTOSAPENTOSA}

NUKLEOTIDA NUKLEOTIDA

NUKLEOPROTEIN DIHIDROLISIS SEMPURNA AKAN MENGHASILKAN PROTEIN, ASAM PHOSPAT, BASA PURIN/PIRIMIDIN, PENTOSA

NUKLEOSIDA  BASA PURIN ATAU PIRIMIDIN DENGAN RIBOSA/DEOKSIRIBOSA

IKATAN GLIKOSIDIK MOLEKUL AIR DIHASILKAN DARI ATOM

HIDROGEN PADA N-9 (BASA PURIN) DENGAN GUGUS OH PADA ATOM C₁ DARI PENTOSA

BASA RIBONUKLEOSIDA DEOKSIRIBONUKLEOSIDA ADENIN

GUANIN URASIL SITOSIN

TIMIN

ADENOSIN GUANOSIN

URIDIN SITIDIN TIMIDIN

2¹-DEOKSIADENOSIN 2¹-DEOKSIGUANOSIN

2¹-DEOKSIURIDIN 2¹-DEOKSISITIDIN 2¹-DEOKSITIMIDIN

NUKLEOTIDA  SEBAGAI PEMBAWA BAHAN PEMBENTUK DASAR MOLEKUL UDP (URIDIN DIFOSFAT BERTUGAS SEBAGAI PEMBAWA

RESIDU GULA UNTUK SINTESIS POLISAKARIDA.

CONTOH :

GLU.URIDIN DIFOSFAT  DONOR RESIDU GLUKOSA UNTUK PEMBENTUKAN GLIKOGEN

KOLIN SITIDIN DIFOSFAT  SENYAWA DONOR KOLIN UNTUK BIOSINTESIS FOSFOGLISERIDA YANG MENGANDUNG KOLIN.

BASA

RIBONUKLEOSIDA DEOKSIRIBONUKLEOSIDA MONO-P DI-P TRI-P MONO-P DI-P TRI-P

ADENIN GUANIN SITOSIN

URASIL

AMP GMP CMP UMP

ADP GDP CDP UDP

ATP GTP CTP UTP

dAMP dGMP dCMP dUMP

dADP dGDP dCDP dUDP

dATP dGTP dCTP d UTP

Keterangan: (dAMP)  d deoksiadenosin –monofosfat

H u b u n g a n m e ta b o lis m e K H , p ro te in , lip id d a n a s n u kl e a t