SOAL, JAWABAN, DAN RINGKASAN MATERI METABOLISME KARBOHIDRAT

METABOLISME KARBOHIDRAT

SOAL, JAWABAN, DAN RINGKASAN MATERI

Nama Anggota Kelompok 2
 
Muhammad Prasetio Ersa (1017011041)

Ajeng Ayu Miranti (1117011001)
Ayu Berliana (1117011009)
Cindy Moyna Clara L.A (1117011012)
Febri Windi Asmoro (1117011020)
Miftahur Rahman (1117011035)
Vevi Aristiani (1117011051)
Yunia Hartina (1117011054)

Jurusan Kimia, Universitas Lampung

Pertanyaan kelompok 1

1. Mengapa ADP harus di tambah pi untuk menjadi ATP pada fermentasi alkohol?

Jawab:

Karena pada ATP dapat langsung dipecah menjadi adenosin. monofosfat dan pirofosfat. Sehingga di butuhkan proses ini untuk menghasilkan 2 atp yang akan membentuk 2 piruvat.Oleh karena itu, ADP memerlukan substrat pi untuk menambahkan 1 gugus fospat membentuk ATP

2. Mengapa menggunakan NAD ⁺ dan bukan NADP⁺ ? Mengapa jalur reduksi ?

Jawab :

Karena, pada proses metabolisme karbohidrat digunakan NAD ⁺ Sedangkan pada metobolisme lemak digunakan NADP⁺. Jalur reduksi digunakan karena jalur reduksi simpang glukuronat terjadi penurunan bilangan oksidasi yang disebabkan penambahan unsur hidrogen dari NAD ⁺ menjadi NADH.

3. Jalur reaksi pentosa phospat dan enzim

Jawab :

Contohnya pada ribulosa menggunakan enzim ribosaphospat isomerase menjadi ribulosa 5-phospat, kemudian dengan enzim ribosaphospat isomerase menjadi ribosa 5-phospat. Setelah itu dengan enzim ribulosaphospat 3-epimerase menjadi silulosa 5-phospat. Terakhir dengan enzim transketolase dan penambahaneritrosa 4-phospat akan menjadi fruktosa 6-phospat selanjutnya masuk siklus Krebs.

Tiap reaksi dalam proses glikolisis ini menggunakan enzim tertentu:

-Heksokinase

Enzim heksokinase merupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg⁺ sebagai kofaktor. Heksokinase yang berasal dari ragi dapat merupakan katalis pada reaksi pemindahan gugus fosfat dari ATP tidak hanya kepada glukosa tetapi juga kepada fruktosa, manosa, dan glukosamina.

 -Fosfoheksoisomerase

Reaksi berikutnya ialah isomerisasi, yaitu pengubahan glukosa -6- fosfat menjadi fruktosa -6- fosfat, dengan enzim fosfoglukoisomerase.

 -Fosfofruktokinase

Fruktosa -6- fosfat diubah menjadi fruktosa -1,6- difosfat oleh enzim fosfofruktokinase dibantu oleh ion Mg⁺ sebagai kofaktor.

-Aldolase

Enzim ini terdapat dalam jaringan tertentu dan dapat bekerja sebagai katalis dalam reaksi penguraian beberapa ketosa dan monofosfat, misalnya fruktosa -1,6- difosfat, segoheptulosa -1,7- difosfat, fruktosa -1- fosfat, Eritrulosa -1- fosfat. Hasil reaksi penguraian tiap senyawa tersebut yang sama adalah dihidroksi acetone fosfat.

-Triosafosfat Isomerase

Andaikata sel tidak mampu mengubah dihidroksi aseton fosfat menjadi D-gliseraldehida-3-fosfat, tentulah dihidroksi aseton fosfat akan tertimbun dalam sel. Hal ini tidak berlangsung karena dalam sel terdapat enzim triosafosfat isomerase yang dapat mengubah dihidroksi aseton fosfat menjadi D-gliseraldehida-3-fosfat.

-Fosfogliseril Kinase

Reaksi yang menggunakan enzim ini ialah reaksi pengubahan asam 1,3-difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat.

-Fosfogliseril Mutase

Fosfogliseril mutase bekerja sebagai katalis pada reaksi pengubahan asam 3-fosfogliserat menjadi asam 2-fosfogliserat.

-Enolase

Reaksi berikutnya ialah reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat dari asam 2-fosfogliserat dengan katalis enzim enolase dan ion Mg⁺⁺ sebagai kofaktor.

-Piruvat Kinase

Enzim ini merupakan katalis pada reaksi pemindahan gugus fosfat dari asam fosfoenolpiruvat kepada ADP sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul asam piruvat

-Laktat Dehidrogenase

Reaksi yang menggunakan enzim laktat dehidrogenase ini ialah reaksi tahap akhir glikolisis, yaitu pembentukan asam laktat dengan cara reduksi asam piruvat.

4. Persamaan dan perbedaan glikolisis anaerob dan fermentasi alkohol?

Jawab: tidak ada perbedaan. Tetapi pada alkohol harus ada enzim dr sacharomises ceriviceae

5. Asetil coA, reaksi total dan energi ?

Jawab :

Piruvat + NAD⁺ + koenzim-A                asetilkoenzim-A + NADH + CO₂

Energy yang di hasilkan sebanyak 22,5 Kj /mol

Pertanyaan kelompok 3

1.      Fungsi Mg²⁺ ?

 Jawab: sebagai kofaktor  pada reaksi pengaturan dekarboksilasi piruvat yang menonaktifkan kompleks piruvat dehidrogenase dengan subunit katalitiknya yang terfosforilasi.

2.      Tempat penyimpanan piruvat, apakah terjadi reaksi lebih lanjut? Dicari lagi!

Jawab :

Piruvat adalah suatu senyawa kimia yang penting dalam biokimia. Senyawa ini merupakan hasil metabolisme glukosa yang disebut glikolisis. Sebuah molekul glukosa terpecah menjadi dua molekul asam piruvat, yang kemudian digunakan untuk menghasilkan energi. Jika tersedia cukup oksigen, maka asam piruvat diubah menjadi asetil-KoA, yang kemudian diproses dalam siklus Krebs. Jika tidak tersedia cukup oksigen, asam piruvat dipecah secara anaerobik, menghasilkan asam laktat pada hewan dan manusia, atau etanol pada tumbuhan. Piruvat diubah menjadi laktat menggunakan enzim laktat dehidrogenase dan koenzim NADH melalui fermentasi laktat, atau menjadi asetaldehida dan lalu etanol melalui fermentasi alkohol.

3.      Berapa lama proses fermentasi menghasilkan etanol?

Jawab : 

C₆H₁₂O₆  →  2C₂H₅OH  +  2CO₂  +  2 ATP  ∆H= 118 kJ/mol

Waktu yang di perlukan untuk mengubah glukosa menjadi alkohol dapat di hitung dengan rumus  :

Laju fermentasi = kadar kemurnian alkohol (%)

      Waktu ( hari )

4.      Siklus pembentukan glukuronat dan asam askorbat pada tumbuhan?

Jawab :

5.      Jelaskan metabolisme jalur lingkar glukuronat dan asam askorbat! Enzim apa yang digunakan pada pembentukan L-gulonolakton dari L-gulonat

Jawab :

Pembentukan asam glukuronat dari glukosa 6-fosfat merupakan tahap pertama jalur metabolisme glukosa lainnya yang terjadi di dalam sel hewan dan tumbuhan. Ini melibatkan juga jalur biosintesis asam askorbat (Vitamin C). Reaksi pembentukan glukuronat dari glukosa melibatkan uridin mukleosida sebagai kofaktor. Tahap reaksi pembentukan L-gulonat dari D-Glukuronat merupakan salah satu reaksi reduksi (yang memakai NADPH) dalam jalur metabolisme ini. Di sini L-gulonat berperan, baik sebagai senyawa-antara dari jalur lingkar metabolisme maupun sebagai prazat untuk biosintesis L-askorbat. Reaksi oksidasi dalam jalur metabolisme lingkar ini menggunakan NAD ⁺ dan bukan NADP⁺.

Enzim yang digunakan pada pembentukan L-gilonolakton dari L-gulonat adalah enzim L-gulonolakton dehidrogenase yang hanya terdapat pada tumbuhan. Hal inilah yang menyebabkan pembentukan Asam askorbat(vitamin C) hanya terjadi pada tumbuhan karena pada Manusia dan primata tidak memiliki enzim tersebut.

Pertanyaan kelompok 4

1.      Kenapa CO₂ berlebih mendorong oksalasetat dari piruvat?

Jawab :

Perubahan piruvat ke oksaloasetat, reaksi ini memerlukan ATP (adenosin trifosfat) dan dikatalisis oleh piruvat karboksilase. Pada reaksi ini CO2 dibutuhkan untuk melakukan reaksi fiksasi dan memerlukan biotin  sebagai co-enzim.  `

2.      Efek kebanyakan oksaloasetat dalam tubuh?

Jawab :

Asetil ko-A masuk ke dalam siklus dan bergabung dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Asam sitrat mengalami pengurangan dan penambahan satu molekul air membentuk asam isositrat. Asam isositrat mengalami oksidasi mereduksi NAD+ menjadi NADH, dan melepaskan satu molekul CO2 dan membentuk asam a-ketoglutarat. Selain itu, asam a-ketoglutarat mendapatkan tambahan satu ko-A dan membentuk suksinil ko-A. Pelepasan ko-A dan perubahan suksinil ko-A menjadi asam suksinat menghasilkan cukup energi untuk menggabungkan satu molekul ADP dan satu gugus fosfat anorganik menjadi satu molekul ATP. Terlalu banyaknya oksaloasetat yang masuk kedalam tubuh menyebabkan penumpukan ATP sehingga reaksi dekarboksilasi asam piruvat tak terjadi dan laju reaksi siklus krebs berkurang.

3.      Pengaturan dekarboksilasi piruvat: apa yang dimaksud laju reaksi fosforilasi subunit katalitik kompleks piruvat dehidrogenase (aktif) dan kompleks piruvat ? Bedanya apa! Dan hubungannya apa?

Jawab:

Dalam pembentukan piruvat menjadi asetil koenzim-A terjadi kompleks enzim-substrat (sub unit katalik kompleks piruvatdehidrogenase) yang mana kompleks enzim-substrat ini bersifat aktif sehingga terjadi proses dehidrogenasee yang di tandai dengan pembentukan NAD⁺ menjadi NADH, namun bila tubuh dalam keadaan ATP yang banyak, maka kompleks enzim-substrat (sub unit katalik kompleks piruvat dehidrogenase) akan terhambat karna adanya penambahan pospat dari ATP sehingga kompleks Enzim-substrat yang terbentuk adalah kompleks piruvat dehidrogenase dengan sub unit kataliknya yang terfosforilasidan di bantu dengan ion Mg²⁺, kompleks enzim-substrat ini bersifat  tidak aktif sehingga proses dehidrogenasee  tidak terjadi. Namun bila ternyata jumlah ADP banyak, maka laju reaksi defosforilasi kompleks piruvat dehidrogenase bertambah besar  sehingga kegiatan kompleks enzim-substrat (kompleks piruvat deehidrogenase) bertambah besar sehingga produksi NADH bertambah dan produksi asetil koenzim-A bertambah.

4.      Adakah fermentasi kecuali ragi? Contohnya?

Jawab :

Ada.Contohnya : fermentasi yang dilakukan oleh bakteri asam cuka (acetobacter aceti).

5.      Apakah yang dimaksud jalur metabolisme simpang fosfoglukonat?

Jawab :

Jalur Metabolisme Simpang Fosfoglukonat juga di namai jalur metabolisme pentosa fosfat atau jalur simpang heksosa monofosfat adalah Jalur metabolisme yang terjadi di dalam cairan sitoplasma, proses yang menghasilkan NADPH dan pentosa (gula 5-karbon).

Pertanyaan Kelompok 5

1.      faktor-faktor yang menyebabkan jumlah ATP berlebih pada pembentukan asetil coA?

Jawab :

Yang menyebabkan jumlah ATP berlebih karna  tubuh saat itu memiliki jumlah ADP yang banyak, sehingga laju reaksi defosforilasi kompleks piruvat dehidrogenase bertambah besar akibatnya laju dekarboksilasi piruvat menjadi asetil koenzim-A naik sehingga laju reaksi daur Krebs bertambah besar dan produksi ATP bertambah banyak dan bberlebih

2.      Kenapa jalur metabolisme glukuronat melibatkan pembentukan asam askorbat?

Jawab :

Karena pada tumbuhan memiliki suatu enzim L-glukonolakton yang dapat merubah L-glukonat menjadi asam askorbat

3.      Kenapa reaksi dekarboksilase irreversible?

      Jawab :

Karna tidak ada enzim yang mengkatalisis reaksi pembentukan asam piruvat dari asetil koenzim-A

4.      Knp enzim heksokinase dapat membantu fosforilase manosa untuk menjadi manosa-6-phospat? mekanisme kerjanya?

Jawab :

Fruktosa-6-fosfat akan membentuk 2 molekul fosfat yaitu GDP dan GAP dengan mengikat satu gugus fosfat lagi membentuk fruktosa-1,6-difosfat. Kemudian akan mengalami pemecahan oleh enzim aldosa menjadi gliseraldehida. Dengan menggunakan enzim gliseraldehid kinase, gliseraldehid menjadi gliseraldehid-3-fosfat, yang akan membentuk asam piruvat untuk masuk ke siklus krebs.

5.      Kenapa semua monosakarida harus dirubah menjadi fruktosa-6-phospat? (rina)

Jawab :

Karena fruktosa 6-phospat dapat diubah menjadi asam piruvat yang dapat masuk ke dalam siklus Krebs.

Pertanyaan kelompok 6

1.      Adakah contoh lain bakteri yang digunakan pada deudorof selain pseudomonas?

Jawab :

Ada. Contohnya : spesies Neisseria, , dan Azotobacter

2.      Fungsi pengaturan dekarboksilasi ?

Jawab :

Dalam dekarboksilasi piruvat terdapat dua subunit, piruvat dehidrogenase kinase dan piruvat dehidrogenase fosfatase. Kedua enzim ini berperan dalam mengatur laju reaksi dekarboksilasi piruvat dengan cara mengendalikan kegiatan sub unit katalitiknya pada kompleks enzim piruvat dehidrogenase itu sendiri. Bila jumlah ATP yang dihasilkan oleh daur Krebs dan fosforilasi bersifat oksidasi terlalu banyak, keseimbangan reaksi berjalan ke bawah (laju reaksi fosforilasi sub unit katalitik kompleks piruvat dehidrogenase bertambah besar) sehingga kegiatan kompleks piruvat dehidrogenase terhambat dan menjadi tidak aktif. Hal ini menyebabakan terhentinya reaksi pembentukan asetilkoenzim-A dari piruvat. Akibatnya, jumlah asetil koenzim-A yang diperlukan untuk daur Krebs akan berkurang sehingga laju reaksi daur Krebs terhsambat dan produksi ATP terhenti. Sebaliknya, bila jumlah ADP banyak (ATP sedikit) keseimbangan reaksi didorong keatas (laju reaksi defosforilasi kompleks piruvat dehidrogenase bertambah besar) sehingga kegiatan kompleks piruvat dehidrogenase bertambah. Akibatnya reaksi dekarboksilasi piruvat menjadi koenzim-A naik, sehingga laju reaksi daur Krebs bertambah besar dan produksi ATP bertambah banyak.

3.      ATP dan ADP berimbang pada pengaturan dekarboksilasi piruvat ?

Jawab :

Bila jumlah ATP yang dihasilkan oleh daur Krebs dan fosforilasi bersifat oksidasi terlalu banyak, keseimbangan reaksi berjalan ke bawah (laju reaksi fosforilasi sub unit katalitik kompleks piruvat dehidrogenase bertambah besar) sehingga kegiatan kompleks piruvat dehidrogenase terhambat dan menjadi tidak aktif. Hal ini menyebabakan terhentinya reaksi pembentukan asetilkoenzim-A dari piruvat. Akibatnya, jumlah asetil koenzim-A yang diperlukan untuk daur Krebs akan berkurang sehingga laju reaksi daur Krebs terhambat dan produksi ATP terhenti. Sebaliknya, bila jumlah ADP banyak (ATP sedikit) keseimbangan reaksi didorong keatas (laju reaksi defosforilasi kompleks piruvat dehidrogenase bertambah besar) sehingga kegiatan kompleks piruvat dehidrogenase bertambah. Akibatnya reaksi dekarboksilasi piruvat menjadi koenzim-A naik, sehingga laju reaksi daur Krebs bertambah besar dan produksi ATP bertambah banyak.

Kompleks piruvat dehidrogenase dengan sub unit katalitiknya yang terfosforilasi (tak aktif) jumlahnya sama dengan sub unit katalitik kompleks piruvat dehidrogenase (aktif). Jadi, jumlah siklus Krebs yang berjalan dengan yang berhaenti jumlahnya sama (seimbang)

4.      Seandainya reduksi pada pembentukan L-gulonat dari glukuronat berhenti, kapan waktunya? Seandainya terus-menerus. kenapa?

Jawab :

Di sini L-gulonat berperan, baik sebagai senyawa-antara dari jalur lingkar metabolisme maupun sebagai prazat untuk biosintesis L-askorbat. Pembentukan L-gulonat dari glukuronat tidak akan berhenti, melainkan akan terus menerus terbentuk. Karena L-gulunat berperan sebagai prazat  dalam pembentukan asam askorbat. Jika pembetukan asam askorbat telah berlebih L-gulonat akan teroksidasi dan masuk ke dalam jalur lingkar dan membentuk glukosa-6-P kembali. Contohnya; mangga yang masih muda akan terasa masam sedangkan jika sudah masak, rasanya akan manis.

5.      Pada metabolime laktat kenapa laktat harus dirubah menjadi piruvat kembali? apa yang terjadi jika gas CO₂ berlebih?

Jawab:

·         Dalam keadaan normal, bila jumlah persediaan oksigen dalam jaringan otot cukup banyak, piruvat tidak diubah menjadi laktat melainkan didekarboksilasi menjadi asetilkoenzim-A. Melalui jalur metabolisme glukoneogenesis, piruvat dapat diubah menjadi glukosa atau glikogen.

·         Adanya CO₂ yang berlebih mendorong terjadinya oksalasetat dari piruvat. Reaksi bolak-balik piruvat-laktat, seperti telah dibahas sebelumnya, merupakan jalur titik akhir sitesis laktat. Metabolisme laktat berlangsung dengan terlebih dulu mengubahnya kembali menjadi piruvat.

Ringkasan materi

1.      Fermentasi alkohol merupakan suatu reaksi pengubahan glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbon dioksida.

2.      Fruktosa, Galaktosa, Maltosa, Manosa, Sukrosa, Laktosa mengalami reaksi fosforilasi menjadi fruktosa 1,6 difosfat, dengan isomerase membentuk gliseraldehid 6 fosfat, dan pada akhirnya akan membentuk asam piruvat untuk masuk ke dalam siklus krebs.

3.      Jalur Metabolisme Simpang Fosfoglukonat juga di namai jalur metabolisme pentosa fosfat atau jalur simpang heksosa monofosfat adalah Jalur metabolisme yang terjadi di dalam cairan sitoplasma, proses yang menghasilkan NADPH dan pentosa (gula 5-karbon).

4.      Jalur glikolisis yang banyak di temukan pada bakteri. Pertama kali di temukan oleh  Michael Doudoroff dan Nathan Entner (1911–1975). 

5.      Pembentukan asam glukoronat dari glukosa 6-fosfat merupakan tahap reaksi pertama jalur metabolisme glukosa yang akan menghasilkan L-gulonat, dimana L-gulonat berperan sebagai senyawa antara dari jalur metabolisme maupun sebagai perazat untuk biosintesis asam askorbat (vitamin C) yang terjadi dalam tumbuhan dengan bantuan enzim L-glukonolakton dehidrigenase.

6.      Komplek enzim piruvat dehidrogenase, juga mempunyai 2 macam enzim yang terdapat dalam subunit pengatur nya yaitu piruvat dehidrogenase kinase dan piruvat dehidrogenase fosfatase. Kedua enzim ini berperan dalam pengatur laju reaksi dekarboksilasi piruvat dengan cara mengendalikan kegiatan subunit katalitik nya pada kompleks enzim piruvat dehidrigenase itu sendiri.

7.      Hasil reaksi oksidasi piruvat dari glikolisis menjadi asetil Co-A merupakan suatu penghubung daus krebs, dengan cara mengubah NAD⁺ menjadi NADH dan pelepasan molekul CO_2.

8.      Penambahan gugus amino membentuk alanin dari piruvat dan sebaliknya. CO₂ berlebih mendorong terjadinya oksaloasetat dari piruvat. Piruvat di dekarboksilasi menjadi asetil Co-A jika kandungan oksigen cukup banyak. Metabolisme laktat berlangsung dengan kembali terbentuknya piruvat. Piruvat di ubah menjadi glukosa atau glikogen dengan jalur glukoneogenesis. Dekarboksilasi piruvat dengan mekanisme melepas CO₂ membentuk asetaldehid yang kemudian diubah menjadi etanol.

Diagram jalur metabolisme glukuronat dan biosintesis asam askorbat