Syarah PPT MK Biokimia #03: Anabolisme Karbohidrat

Slide ini merupakan judul dari presentasi yang membahas tentang Anabolisme Karbohidrat yang disusun oleh Tim Biokimia, Jurusan Biologi, Universitas Negeri Surabaya (Unesa).

1. Anabolisme Karbohidrat
   Istilah "Anabolisme" berasal dari kata Yunani ἀνά (aná) yang berarti "membangun" dan βολή (bolē) yang berarti "pelemparan." Secara biologis, anabolisme adalah proses biosintesis atau pembentukan senyawa kompleks dari molekul-molekul sederhana yang biasanya memerlukan input energi dalam bentuk ATP (Adenosin Trifosfat). Dalam konteks karbohidrat, anabolisme merujuk pada proses sintesis karbohidrat dari prekursor sederhana seperti glukosa, piruvat, atau bahkan karbon dioksida (CO₂) dalam jalur metabolisme tertentu seperti glukoneogenesis dan fotosintesis (pada organisme autotrof).

2. Tim Biokimia, Jurusan Biologi, Unesa
   Pencantuman nama tim dan institusi (Universitas Negeri Surabaya) menunjukkan bahwa materi ini adalah hasil penyusunan dan pengkajian oleh kelompok dosen yang memiliki kompetensi di bidang Biokimia. Ini mengindikasikan bahwa materi yang akan disampaikan dalam presentasi memiliki dasar ilmiah yang kuat dan telah melalui proses validasi akademis.

3. Anotasi Tambahan:
   Berdasarkan literatur terbaru, anabolisme karbohidrat mencakup tidak hanya glukoneogenesis dan fotosintesis, tetapi juga proses sintesis glikogen (glikogenesis) dan sintesis monosakarida dari senyawa prekursor sederhana (seperti jalur pentosa fosfat). Oleh karena itu, ruang lingkup materi yang akan dibahas dalam presentasi ini kemungkinan besar meliputi jalur-jalur metabolisme tersebut.

Slide ini menunjukkan empat bentuk utama karbohidrat yang terdapat di alam, yaitu gula (sugar), pati (starch), selulosa (cellulose), dan glikogen (glycogen). Masing-masing jenis ini memiliki struktur kimia yang berbeda, fungsi biologis yang spesifik, serta peran yang penting dalam metabolisme dan fisiologi organisme. Berikut adalah penjelasan mendalam mengenai masing-masing bentuk karbohidrat yang ditampilkan dalam slide:

1. Sugar (Gula)
   Kata "sugar" berasal dari bahasa Latin "saccharum" yang berarti manis. Gula merupakan bentuk karbohidrat sederhana (monosakarida dan disakarida) yang menjadi sumber energi utama dalam metabolisme seluler. Contoh monosakarida meliputi glukosa (glucose), fruktosa (fructose), dan galaktosa (galactose). Disakarida, seperti sukrosa (sucrose), laktosa (lactose), dan maltosa (maltose), adalah hasil kondensasi dua molekul monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosidik.

   • Monosakarida → Struktur dasar gula yang terdiri dari satu unit gula (contoh: glukosa).

   • Disakarida → Terdiri dari dua unit gula yang terikat bersama (contoh: sukrosa).

   • Fungsi utama: Sebagai sumber energi langsung melalui proses glikolisis dan sebagai prekursor dalam jalur metabolisme lainnya.

2. Starch (Pati)
   Kata "starch" berasal dari bahasa Jerman Kuno "stark" yang berarti kaku atau keras. Pati adalah bentuk penyimpanan utama karbohidrat pada tumbuhan. Pati merupakan polisakarida yang terdiri dari dua jenis molekul utama: amilosa (amylose) dan amilopektin (amylopectin).

   • Amilosa → Rantai lurus glukosa yang dihubungkan oleh ikatan α-1,4-glikosidik.

   • Amilopektin → Rantai bercabang yang memiliki ikatan α-1,4-glikosidik dan cabang yang dihubungkan oleh ikatan α-1,6-glikosidik.

   • Fungsi utama: Sebagai cadangan energi pada tumbuhan dan sumber glukosa untuk metabolisme seluler setelah proses hidrolisis oleh enzim amilase.

3. Cellulose (Selulosa)
   Kata "cellulose" berasal dari bahasa Latin "cellula" yang berarti sel kecil. Selulosa adalah polisakarida struktural yang terdiri dari rantai panjang β-D-glukosa yang dihubungkan oleh ikatan β-1,4-glikosidik. Ikatan β-glikosidik membentuk struktur linear yang memungkinkan terbentuknya ikatan hidrogen antarmolekul sehingga menghasilkan serat yang kuat dan kaku.

   • Fungsi utama: Sebagai komponen utama dinding sel tumbuhan, memberikan kekuatan dan stabilitas struktural.

   • Enzim hidrolitik (selulase) → Sebagian besar organisme tidak mampu mencerna selulosa karena tidak memiliki enzim selulase, kecuali mikroorganisme tertentu seperti bakteri di saluran pencernaan hewan pemamah biak (ruminansia).

4. Glycogen (Glikogen)
   Kata "glycogen" berasal dari bahasa Yunani "glukus" (manis) dan "gen" (menghasilkan). Glikogen adalah bentuk penyimpanan utama karbohidrat pada hewan dan jamur. Glikogen memiliki struktur bercabang yang mirip dengan amilopektin, tetapi lebih bercabang karena memiliki lebih banyak ikatan α-1,6-glikosidik.

   • Fungsi utama: Sebagai cadangan energi jangka pendek dalam sel otot dan hati pada hewan.

   • Proses penyimpanan dan pelepasan:

     • Proses sintesis glikogen disebut glikogenesis (dikatalisis oleh glikogen sintase).

     • Proses pemecahan glikogen menjadi glukosa disebut glikogenolisis (dikatalisis oleh glikogen fosforilase).

     • Hati berperan dalam mempertahankan kadar glukosa darah, sedangkan otot menggunakan glikogen untuk kebutuhan kontraksi otot.

5. Anotasi Tambahan:
   Berdasarkan penelitian terbaru, glikogen tidak hanya ditemukan pada hewan dan jamur, tetapi juga ditemukan dalam konsentrasi kecil pada beberapa jenis bakteri dan protozoa sebagai cadangan energi. Selain itu, selulosa juga memiliki potensi besar dalam pengembangan bahan biodegradable karena sifatnya yang ramah lingkungan dan dapat diperbarui.

Slide ini menjelaskan tentang "Organic Building Blocks" atau blok pembangun organik, yaitu unsur-unsur kimia utama yang menjadi dasar penyusun senyawa organik dalam tubuh makhluk hidup. Senyawa organik merupakan komponen utama dalam struktur dan fungsi sel, termasuk karbohidrat, protein, lipid, dan asam nukleat (DNA dan RNA). Unsur-unsur utama yang ditampilkan dalam diagram ini adalah H (hidrogen), C (karbon), O (oksigen), N (nitrogen), S (sulfur), dan P (fosfor). Berikut adalah penjelasan detail untuk setiap elemen dan peran biologisnya:

1. H (Hydrogen) – Hidrogen

   • Kata "Hydrogen" berasal dari bahasa Yunani "hydro" (air) dan "genes" (penghasil).

   • Hidrogen adalah elemen paling ringan dan paling melimpah di alam semesta, serta merupakan komponen penting dalam pembentukan molekul air (H₂O) dan senyawa organik lainnya.

   • Hidrogen terlibat dalam reaksi redoks (reduksi dan oksidasi) dan transfer elektron dalam proses fosforilasi oksidatif pada respirasi seluler.

   • Fungsi utama: Membentuk ikatan kovalen dalam molekul organik, menjaga kestabilan struktur makromolekul, dan berperan dalam keseimbangan asam-basa dalam sel.

2. C (Carbon) – Karbon

   • Kata "Carbon" berasal dari bahasa Latin "carbo" (arang).

   • Karbon adalah elemen utama dalam pembentukan rantai karbon yang membentuk dasar senyawa organik seperti karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat.

   • Karbon memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan kovalen yang kuat dengan atom karbon lainnya dan dengan hidrogen, oksigen, nitrogen, serta belerang.

   • Fungsi utama: Penyusun kerangka utama molekul organik dan memungkinkan variasi struktur kimia yang kompleks dalam makromolekul biologis.

3. O (Oxygen) – Oksigen

   • Kata "Oxygen" berasal dari bahasa Yunani "oxys" (asam) dan "genes" (penghasil).

   • Oksigen adalah komponen utama dalam molekul air dan molekul organik.

   • Berperan penting dalam proses respirasi seluler di mana oksigen digunakan sebagai akseptor elektron dalam rantai transpor elektron untuk menghasilkan ATP.

   • Fungsi utama: Terlibat dalam metabolisme energi, membentuk ikatan hidrogen dalam struktur protein dan DNA, dan berperan dalam homeostasis oksidatif.

4. N (Nitrogen) – Nitrogen

   • Kata "Nitrogen" berasal dari bahasa Yunani "nitron" (nitrat) dan "genes" (penghasil).

   • Nitrogen merupakan penyusun utama asam amino (penyusun protein) dan basa nitrogen dalam DNA dan RNA.

   • Berperan dalam siklus nitrogen di lingkungan melalui proses fiksasi nitrogen oleh bakteri.

   • Fungsi utama: Membentuk struktur protein dan asam nukleat, serta terlibat dalam jalur metabolisme seperti metabolisme nitrogen dan biosintesis asam amino.

5. S (Sulfur) – Belerang

   • Kata "Sulfur" berasal dari bahasa Latin "sulphur" (belerang).

   • Sulfur merupakan komponen dari asam amino tertentu seperti sistein dan metionin yang memiliki ikatan disulfida (S-S) dalam pembentukan struktur tersier protein.

   • Berperan dalam detoksifikasi melalui proses sulfonasi dan dalam metabolisme enzim yang mengandung gugus tiol (-SH).

   • Fungsi utama: Stabilitas struktur protein, aktivitas enzim, dan metabolisme seluler.

6. P (Phosphorus) – Fosfor

   • Kata "Phosphorus" berasal dari bahasa Yunani "phos" (cahaya) dan "phoros" (pembawa).

   • Fosfor adalah komponen utama dalam asam nukleat (DNA dan RNA) dan dalam struktur fosfolipid penyusun membran sel.

   • Fosfor terlibat dalam transfer energi melalui ikatan fosfat berenergi tinggi dalam molekul ATP (adenosin trifosfat).

   • Fungsi utama: Menyusun asam nukleat, memberikan struktur pada membran sel, dan menyediakan energi untuk aktivitas seluler.

7. Peran Molekuler Berdasarkan Unsur:

   • Hidrogen → Membentuk ikatan hidrogen dan berperan dalam reaksi redoks.

   • Karbon → Kerangka utama molekul organik (karbohidrat, protein, lipid, asam nukleat).

   • Oksigen → Akseptor elektron dalam respirasi seluler dan penyusun struktur molekul organik.

   • Nitrogen → Penyusun asam amino, protein, dan basa nitrogen dalam DNA/RNA.

   • Sulfur → Membentuk ikatan disulfida dalam protein dan komponen koenzim.

   • Fosfor → Menyusun asam nukleat dan penyimpan energi (ATP).

8. Makna Frasa dalam Slide:

   • "Organic Building Blocks" → Blok penyusun organik

   • "Hydrocarbons" → Hidrokarbon (senyawa yang hanya terdiri dari karbon dan hidrogen)

   • "Carbohydrates & Lipids" → Karbohidrat dan lemak

   • "Amino acids & proteins" → Asam amino dan protein

   • "Nucleic acids, RNA, & DNA" → Asam nukleat, RNA, dan DNA

   • "Single atoms of iron, copper, magnesium for some proteins" → Atom tunggal besi, tembaga, dan magnesium untuk beberapa protein

9. Anotasi Tambahan:
   Berdasarkan literatur terbaru, elemen-elemen seperti seng (Zn), kalsium (Ca), mangan (Mn), dan kobalt (Co) juga memiliki peran penting dalam aktivitas enzim dan stabilitas struktur protein. Misalnya, zinc finger protein memerlukan seng untuk mempertahankan struktur tiga dimensi yang penting dalam pengikatan DNA dan regulasi transkripsi. Oleh karena itu, selain unsur makro seperti C, H, O, N, S, dan P, unsur mikro seperti Fe (besi), Cu (tembaga), Mg (magnesium), Zn (seng), dan Mn (mangan) juga berperan penting dalam fungsi seluler dan metabolisme.

Slide ini menjelaskan tentang anabolisme (biosintesis) dalam konteks metabolisme seluler, khususnya terkait dengan sintesis karbohidrat seperti glukosa dan glikogen. Anabolisme adalah salah satu dari dua jalur utama metabolisme, di mana molekul-molekul sederhana digunakan untuk membentuk molekul kompleks dengan melibatkan input energi, biasanya dalam bentuk ATP (adenosin trifosfat) dan NADPH (nikotinamida adenin dinukleotida fosfat).

1. Anabolisme (Biosintesis)
   Istilah "anabolisme" berasal dari bahasa Yunani ἀνά (aná) yang berarti "membangun" dan βολή (bolē) yang berarti "pelemparan." Dalam biokimia, anabolisme adalah proses sintesis biomolekul kompleks dari molekul prekursor sederhana yang memerlukan input energi.

   ➔ Proses ini berlawanan dengan katabolisme (pemecahan molekul kompleks menjadi molekul sederhana untuk menghasilkan energi). Dalam konteks karbohidrat, anabolisme mencakup sintesis glukosa (glukoneogenesis) dan penyimpanan glukosa dalam bentuk glikogen (glikogenesis).

2. Produk Biosintesis Bergantung pada Jenis Molekul Prekursor
   Produk akhir biosintesis sangat dipengaruhi oleh jenis prekursor yang digunakan dalam jalur metabolisme. Sebagai contoh:

   • Jika prekursor berupa piruvat atau laktat, maka jalur yang dominan adalah glukoneogenesis untuk membentuk glukosa.

   • Jika prekursor berupa glukosa atau glukosa-6-fosfat, maka jalur yang dominan adalah glikogenesis untuk menyimpan energi dalam bentuk glikogen.

   ➔ Proses ini dikendalikan oleh sistem enzim yang spesifik dan diatur secara ketat oleh faktor hormonal seperti insulin, glukagon, dan kortisol.

3. Produk Biosintesis Terbagi Menjadi Dua Kelompok Utama
   Dalam metabolisme karbohidrat, produk biosintesis dalam sel dibagi menjadi dua kelompok utama:

   a) Biomolekul Besar (Makromolekul)

   • "Biomolekul" → berasal dari kata Yunani "bios" (hidup) dan "molekul" (unit kimia terkecil).

   • "Makromolekul" → berasal dari kata "makro" (besar).

   • Biosintesis glukosa terjadi melalui jalur glukoneogenesis yang merupakan proses pembentukan glukosa dari senyawa non-karbohidrat seperti:

     • Asam amino (AA) → Terutama dari rantai glukogenik (seperti alanin).

     • Laktat → Melalui siklus Cori.

     • Piruvat → Prekursor langsung dalam jalur glukoneogenesis.

     • Fruktosa dan galaktosa → Dapat diubah menjadi glukosa melalui jalur metabolisme fruktosa dan galaktosa.

   ➔ Glukoneogenesis terjadi di hati dan ginjal dan bertujuan untuk menjaga kadar glukosa darah terutama saat tubuh dalam keadaan puasa atau defisit energi.

   b) Biomolekul Kecil (Mikromolekul)

   • "Mikromolekul" → berasal dari kata "mikro" (kecil).

   • Biosintesis glikogen terjadi melalui jalur glikogenesis yang dikatalisis oleh enzim utama:

     • Glukokinase → Mengubah glukosa menjadi glukosa-6-fosfat.

     • Glikogen sintase → Menggabungkan glukosa menjadi rantai panjang glikogen.

     • Branching enzyme → Membentuk cabang dalam struktur glikogen untuk meningkatkan kelarutan dan aksesibilitas enzim.

   ➔ Glikogenesis terjadi terutama di hati (untuk pengaturan kadar glukosa darah) dan di otot (sebagai cadangan energi untuk aktivitas otot).

4. Kadar Glukosa dalam Darah Harus Terjaga
   Kadar glukosa darah yang stabil merupakan kunci homeostasis metabolik karena glukosa merupakan sumber energi utama untuk:

   • Sel otak → Sel saraf sangat bergantung pada glukosa karena glukosa merupakan satu-satunya sumber energi yang dapat melintasi sawar darah-otak (blood-brain barrier).

   • Sel darah merah (eritrosit) → Tidak memiliki mitokondria, sehingga hanya dapat memanfaatkan jalur glikolisis anaerob untuk menghasilkan ATP dari glukosa.

   • Sel otot → Menggunakan glikogen sebagai cadangan energi untuk aktivitas kontraksi.

   • Sel hati → Mengatur kadar glukosa darah melalui proses glikogenesis dan glikogenolisis.

   ➔ Kadar glukosa darah diatur oleh hormon utama:

   • Insulin → Meningkatkan penyimpanan glukosa sebagai glikogen (mengaktifkan glikogenesis).

   • Glukagon → Meningkatkan pelepasan glukosa melalui glikogenolisis dan glukoneogenesis.

   • Kortisol dan epinefrin → Memicu pelepasan glukosa dari cadangan glikogen dalam kondisi stres atau aktivitas tinggi.

5. Anotasi Tambahan:
   Berdasarkan literatur terbaru, proses glukoneogenesis juga dipengaruhi oleh:

   • Hormon tiroid (T3 dan T4) → Dapat meningkatkan aktivitas glukoneogenesis dan metabolisme basal.

   • AMPK (AMP-activated protein kinase) → Menghambat glikogenesis dan meningkatkan glukoneogenesis saat kadar ATP dalam sel rendah.

   • Leptin dan adiponektin → Hormon adiposit yang mengatur sensitivitas insulin dan metabolisme glukosa.

6. Makna Frasa dalam Slide:

   • "Anabolisme (biosintesis)" → Proses pembentukan senyawa organik dalam sel.

   • "Produk biosintesis" → Senyawa yang dihasilkan dari proses sintesis dalam sel.

   • "Glukoneogenesis" → Proses sintesis glukosa dari senyawa non-karbohidrat (piruvat, asam amino, dan laktat).

   • "Glikogenesis" → Proses pembentukan glikogen dari glukosa untuk penyimpanan energi.

   • "Sel otak" → Sel saraf (neuron) yang menggunakan glukosa sebagai sumber energi utama.

   • "Sel darah merah" → Eritrosit yang hanya dapat menggunakan glukosa sebagai sumber energi karena tidak memiliki mitokondria.

7. Koreksi dan Tambahan:

   • Istilah "biomolekul kecil" sebaiknya disebut sebagai "biopolimer kecil" karena glikogen adalah polimer glukosa yang bercabang, bukan molekul tunggal.

   • Glukoneogenesis juga terjadi di korteks ginjal, bukan hanya di hati.

Slide ini menampilkan ringkasan metabolisme (Metabolism Summary) yang menunjukkan hubungan antar jalur metabolisme utama dalam tubuh, yaitu metabolisme karbohidrat, metabolisme protein, dan metabolisme lemak. Dalam konteks biokimia, metabolisme mencakup dua proses utama:

1. Anabolisme → Proses pembentukan senyawa kompleks dari molekul sederhana dengan memerlukan energi (biosintesis).

2. Katabolisme → Proses pemecahan molekul kompleks menjadi molekul sederhana untuk menghasilkan energi (degradasi).

Slide ini menggambarkan bagaimana molekul-molekul utama seperti glukosa, asam amino, asam lemak, dan gliserol saling terhubung dalam jalur metabolisme utama seperti glikolisis, glukoneogenesis, siklus asam sitrat (siklus Krebs), siklus urea, dan rantai transpor elektron. Berikut adalah penjelasan mendalam tentang jalur yang terlibat:

1. Metabolisme Karbohidrat

Karbohidrat adalah sumber energi utama bagi sel dan mengalami metabolisme melalui jalur berikut:

• Glukosa (glucose) → Molekul gula utama yang berasal dari makanan atau hasil glukoneogenesis.

• Glukosa-6-Fosfat → Bentuk fosforilasi glukosa yang merupakan titik penghubung utama dalam metabolisme karbohidrat.

  • Jika energi cukup → Glukosa-6-fosfat akan disimpan dalam bentuk glikogen (melalui glikogenesis).

  • Jika energi rendah → Glukosa-6-fosfat akan dipecah melalui glikolisis menjadi asam piruvat (pyruvate).

  • Jika kadar glukosa darah rendah → Glukosa-6-fosfat dapat dihasilkan melalui glukoneogenesis.

➡ Glikogenesis → Sintesis glikogen dari glukosa, terjadi di hati dan otot untuk menyimpan energi.
➡ Glikogenolisis → Pemecahan glikogen menjadi glukosa saat tubuh membutuhkan energi cepat.
➡ Glikolisis → Proses pemecahan glukosa menjadi piruvat dengan menghasilkan ATP dan NADH.
➡ Glukoneogenesis → Sintesis glukosa dari molekul non-karbohidrat seperti piruvat, laktat, asam amino, dan gliserol.

➡ Piruvat → Hasil akhir glikolisis yang dapat memasuki:

• Mitokondria → Dikonversi menjadi asetil KoA untuk masuk ke siklus asam sitrat.

• Laktat → Dalam kondisi anaerob, piruvat akan diubah menjadi asam laktat melalui enzim laktat dehidrogenase.

2. Metabolisme Lemak

Lemak merupakan sumber energi yang lebih efisien dibandingkan dengan karbohidrat karena menghasilkan lebih banyak ATP per molekul.

• Asam lemak → Dihasilkan dari pemecahan trigliserida (lipolisis) atau sintesis (lipogenesis).

• Gliserol → Hasil pemecahan trigliserida yang dapat digunakan dalam jalur glikolisis atau glukoneogenesis.

➡ Lipogenesis → Sintesis asam lemak dari asetil KoA yang disimpan sebagai trigliserida di jaringan adiposa.
➡ Beta-oksidasi → Pemecahan asam lemak menjadi asetil KoA di dalam mitokondria untuk menghasilkan ATP melalui siklus asam sitrat.
➡ Spiral Asam Lemak (Fatty Acid Spiral) → Jalur pemecahan asam lemak yang berulang untuk menghasilkan asetil KoA.

➡ Asetil KoA → Hasil akhir beta-oksidasi yang dapat masuk ke dalam:

• Siklus asam sitrat (Krebs) → Untuk menghasilkan ATP melalui fosforilasi oksidatif.

• Lipogenesis → Untuk sintesis lemak kembali jika tubuh memiliki kelebihan energi.

3. Metabolisme Protein

Protein mengalami metabolisme untuk mempertahankan keseimbangan nitrogen dalam tubuh dan menyediakan sumber energi dalam kondisi tertentu (seperti kelaparan).

• Asam amino → Produk utama hasil degradasi protein makanan atau jaringan tubuh.

• Kolam nitrogen (Nitrogen Pool) → Kumpulan asam amino bebas dalam tubuh yang digunakan untuk sintesis protein atau proses metabolisme lainnya.

➡ Sintesis Protein → Asam amino digunakan untuk menyusun protein jaringan tubuh.
➡ Deaminasi → Pemecahan asam amino dengan melepaskan gugus amina (-NH2) menjadi amonia (NH3).
➡ Siklus Urea → Amonia yang dihasilkan dari deaminasi akan diubah menjadi urea di hati dan diekskresikan melalui ginjal.

➡ Piruvat → Beberapa asam amino (glukogenik) dapat diubah menjadi piruvat dan masuk ke jalur glukoneogenesis untuk menghasilkan glukosa.
➡ Asetil KoA → Asam amino ketogenik diubah menjadi asetil KoA yang masuk ke siklus asam sitrat atau lipogenesis.

4. Siklus Asam Sitrat (Citric Acid Cycle)

Siklus asam sitrat (siklus Krebs) terjadi di dalam mitokondria dan merupakan pusat metabolisme energi dalam sel.

➡ Asetil KoA → Dikombinasikan dengan oksaloasetat untuk membentuk sitrat.
➡ Hasil utama:

• ATP → Sumber energi utama sel.

• NADH dan FADH2 → Mengangkut elektron ke rantai transpor elektron untuk menghasilkan ATP tambahan.

• CO₂ → Dilepaskan sebagai produk sampingan respirasi seluler.

5. Rantai Transpor Elektron (Electron Transport Chain, ETC)

Merupakan jalur akhir metabolisme energi yang terjadi di membran dalam mitokondria.

➡ NADH dan FADH2 → Menyumbangkan elektron ke kompleks protein di ETC.
➡ Proses ini menciptakan gradien proton (H⁺) yang mendorong sintesis ATP melalui enzim ATP sintase.
➡ Produk utama:

• ATP → Energi sel.

• H₂O → Elektron terakhir diterima oleh oksigen untuk membentuk air.

6. Keterkaitan Antar-Jalur

• Glikolisis → Menghasilkan piruvat yang bisa masuk ke siklus Krebs atau menjadi asetil KoA.

• Beta-oksidasi → Menghasilkan asetil KoA yang masuk ke siklus Krebs.

• Deaminasi asam amino → Menghasilkan amonia (NH3) yang diekskresikan melalui siklus urea.

• Siklus Krebs → Menghasilkan NADH dan FADH2 untuk rantai transpor elektron.

7. Anotasi Tambahan:

• Piruvat adalah molekul pusat yang menjadi penghubung utama antara metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak.

• Oksaloasetat dari siklus Krebs juga merupakan prekursor untuk glukoneogenesis, sehingga metabolisme energi bersifat saling terhubung.

• Asetil KoA merupakan penghubung metabolisme lemak, karbohidrat, dan protein karena dapat masuk ke jalur siklus Krebs atau jalur lipogenesis.

Koreksi dan Tambahan:

• Jalur lipogenesis sebenarnya juga dipengaruhi oleh insulin sebagai hormon utama dalam penyimpanan lemak.

• Siklus Krebs juga terhubung dengan metabolisme nitrogen melalui jalur asam aspartat.

Slide ini membahas tentang Glikogenesis, yaitu proses pembentukan glikogen dari glukosa. Glikogenesis merupakan jalur metabolisme anabolik yang berfungsi untuk menyimpan kelebihan glukosa dalam bentuk glikogen, yang dapat disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka pendek. Proses ini terjadi terutama setelah konsumsi makanan (fase postprandial) ketika kadar glukosa darah tinggi dan dipicu oleh hormon insulin.

1. Pengertian Glikogenesis

Istilah "Glikogenesis" berasal dari:

• "Glyco-" → berasal dari bahasa Yunani "glykys" yang berarti manis (mengacu pada glukosa).

• "Genesis" → berasal dari bahasa Yunani "genesis" yang berarti pembentukan atau sintesis.

➡ Jadi, glikogenesis adalah proses pembentukan glikogen dari glukosa.
➡ Glikogen adalah polisakarida bercabang yang terdiri dari banyak unit glukosa yang terhubung oleh ikatan glikosidik.
➡ Proses ini terjadi di sitoplasma sel hati dan otot, dan diatur oleh insulin yang dihasilkan oleh sel beta pankreas.

2. Struktur Glikogen

Glikogen adalah polisakarida bercabang yang terdiri dari:

• Ikatan α-1,4 glikosidik → Ikatan utama antar molekul glukosa membentuk rantai lurus.

• Ikatan α-1,6 glikosidik → Ikatan cabang yang terjadi setiap 8–12 residu glukosa.

➡ Ikatan α-1,4 dan α-1,6 ini menghasilkan struktur bercabang yang meningkatkan kelarutan glikogen dalam sel dan mempercepat pemecahan glikogen saat tubuh memerlukan energi cepat.
➡ Struktur bercabang memungkinkan lebih banyak enzim glikogen fosforilase untuk bekerja secara bersamaan selama glikogenolisis.

3. Proses Glikogenesis

Glikogenesis terjadi melalui beberapa langkah utama:

a) Fase Inisiasi

1. Glukosa → Glukosa-6-fosfat

   • Glukosa diambil dari darah ke dalam sel melalui transporter GLUT2 (di hati) atau GLUT4 (di otot).

   • Enzim glukokinase (di hati) atau heksokinase (di otot) akan memfosforilasi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat menggunakan ATP sebagai donor fosfat.

b) Fase Elongasi
2. Glukosa-6-fosfat → Glukosa-1-fosfat

• Enzim fosfoglukomutase akan mengkonversi glukosa-6-fosfat menjadi glukosa-1-fosfat.

3. Glukosa-1-fosfat → UDP-glukosa

   • Enzim UDP-glukosa pirofosforilase akan menggabungkan glukosa-1-fosfat dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk UDP-glukosa (Uridine Diphosphate Glucose).

4. UDP-glukosa → Rantai glikogen

   • Enzim glikogen sintase akan menambahkan residu glukosa ke ujung rantai glikogen yang sudah ada, membentuk ikatan α-1,4 glikosidik.

c) Fase Pembentukan Cabang
5. Cabang glikogen

• Enzim branching enzyme (1,4-α-glukan branching enzyme) akan menciptakan cabang dengan memutus ikatan α-1,4 dan membuat ikatan α-1,6.

• Cabang ini memungkinkan lebih banyak enzim glikogen sintase untuk menambahkan glukosa secara bersamaan, sehingga mempercepat proses sintesis dan degradasi glikogen.

d) Fase Penyimpanan
6. Glikogen tersimpan dalam hati dan otot

• Glikogen yang disimpan di hati → digunakan untuk mempertahankan kadar glukosa darah saat kadar glukosa rendah (melalui glikogenolisis).

• Glikogen yang disimpan di otot → digunakan sebagai sumber energi langsung saat aktivitas otot meningkat (melalui glikogenolisis di otot).

4. Peran Hormon dalam Glikogenesis

➡ Insulin → Merangsang glikogenesis dengan:

• Meningkatkan aktivitas glukokinase dan glikogen sintase.

• Menurunkan aktivitas glikogen fosforilase (enzim pemecah glikogen).

➡ Glukagon dan Epinefrin → Menghambat glikogenesis dengan:

• Mengaktifkan jalur glikogenolisis untuk meningkatkan kadar glukosa darah.

• Meningkatkan aktivitas glikogen fosforilase dan menurunkan aktivitas glikogen sintase.

5. Signifikansi Fisiologis

• Glikogenesis di hati → Mengontrol kadar glukosa darah (homeostasis glukosa).

• Glikogenesis di otot → Menyediakan energi saat kontraksi otot (ATP).

• Glikogen memiliki kapasitas penyimpanan yang terbatas → Kelebihan glukosa akan diubah menjadi asam lemak dan disimpan dalam bentuk trigliserida di jaringan adiposa melalui lipogenesis.

6. Makna Frasa dalam Slide:

• "Ikatan α-1,4 glikosidik" → Ikatan antar unit glukosa dalam rantai utama.

• "Ikatan α-1,6 glikosidik" → Ikatan yang membentuk cabang dalam struktur glikogen.

• "Pembentukan Glikogen dari Glukosa" → Proses glikogenesis yang mengubah glukosa menjadi cadangan energi dalam bentuk glikogen.

7. Anotasi Tambahan:

✅ Berdasarkan literatur terbaru, defisiensi enzim branching enzyme dapat menyebabkan gangguan metabolisme glikogen seperti:

• Penyakit Anderson (GSD type IV) → Terjadi karena mutasi pada enzim branching enzyme, menyebabkan akumulasi struktur glikogen yang tidak bercabang dan tidak larut.

• Mutasi pada glukokinase dapat menyebabkan gangguan pada proses glikogenesis, yang berhubungan dengan diabetes mellitus tipe MODY (Maturity-Onset Diabetes of the Young).
  ✅ Aktivasi enzim glikogen sintase dipengaruhi oleh peningkatan rasio ATP/AMP dan NADH/NAD+ yang menandakan kelebihan energi dalam sel.

8. Koreksi dan Tambahan:

• Proses glikogenesis terutama terjadi di sitoplasma, bukan di mitokondria.

• Peningkatan kadar glukosa darah akibat asupan makanan atau aktivasi metabolisme oleh insulin adalah pemicu utama glikogenesis.

Slide ini menjelaskan proses sintesis glikogen (glikogenesis) yang dikendalikan oleh kebutuhan metabolisme sel terhadap glukosa dan ATP. Glikogenesis merupakan proses penting untuk homeostasis glukosa, di mana kelebihan glukosa dalam darah diubah menjadi glikogen untuk disimpan di hati dan otot. Proses ini diatur secara ketat oleh hormon insulin dan dipengaruhi oleh status energi sel. Berikut adalah penjelasan mendalam tentang setiap pernyataan dalam slide ini:

1. "Glikogen disintesis tergantung pada kebutuhan terhadap glukosa dan ATP (energy)"

➡ Proses sintesis glikogen (glikogenesis) bergantung pada:

• Kadar glukosa darah → Jika kadar glukosa darah tinggi (misalnya setelah makan), sintesis glikogen akan meningkat.

• Ketersediaan ATP → Sintesis glikogen memerlukan energi dalam bentuk ATP karena proses ini merupakan jalur anabolik (biosintesis).

• Regulasi oleh hormon insulin → Insulin yang dilepaskan oleh pankreas setelah makan akan mengaktifkan enzim-enzim utama dalam jalur glikogenesis.

➡ Kondisi yang mendukung sintesis glikogen:

• Kadar glukosa darah tinggi → Merangsang pelepasan insulin untuk menyimpan kelebihan glukosa dalam bentuk glikogen.

• Tingginya rasio ATP/AMP → Menandakan bahwa sel memiliki cadangan energi yang cukup untuk melakukan proses anabolik seperti sintesis glikogen.

➡ Kondisi yang menghambat sintesis glikogen:

• Kadar glukosa darah rendah → Mengaktifkan hormon glukagon dan epinefrin untuk memecah glikogen menjadi glukosa (glikogenolisis).

• Rasio AMP/ATP tinggi → Menandakan bahwa sel kekurangan energi, sehingga glukosa lebih diprioritaskan untuk produksi energi melalui glikolisis daripada disimpan sebagai glikogen.

2. "Jika keduanya berada dalam jumlah berlebih, insulin akan merangsang pengubahan glukosa menjadi glikogen untuk disimpan di otot dan hati"

➡ Hormon insulin adalah pengatur utama glikogenesis:

• Insulin dilepaskan oleh sel beta pankreas ketika kadar glukosa darah tinggi (fase postprandial).

• Insulin bekerja dengan mengaktivasi:

  • Glukokinase → Mengubah glukosa menjadi glukosa-6-fosfat.

  • Glikogen sintase → Menyusun glukosa menjadi rantai panjang glikogen melalui ikatan α-1,4-glikosidik.

  • Branching enzyme → Membentuk cabang dengan ikatan α-1,6-glikosidik.

➡ Penyimpanan glikogen di hati dan otot memiliki tujuan yang berbeda:

• Hati → Menyimpan glikogen untuk mempertahankan kadar glukosa darah (homeostasis).

• Otot → Menyimpan glikogen untuk digunakan sebagai sumber energi selama kontraksi otot.

➡ Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah maksimal:

• Glukosa berlebih akan diubah menjadi asam lemak dan disimpan sebagai trigliserida dalam jaringan adiposa melalui proses lipogenesis.

3. "Pada sintesis glikogen, 1 ATP diperlukan untuk setiap molekul glukosa yang bergabung dengan struktur rantai polimer glikogen."

➡ Proses sintesis glikogen bersifat endergonik (memerlukan energi), sehingga setiap unit glukosa yang ditambahkan memerlukan ATP dan UTP sebagai sumber energi:

Langkah yang memerlukan ATP:

1. Glukosa → Glukosa-6-fosfat

   • Melibatkan enzim glukokinase (di hati) atau heksokinase (di otot).

   • ATP → ADP

Langkah yang memerlukan UTP:
2. Glukosa-1-fosfat → UDP-glukosa

• Melibatkan enzim UDP-glukosa pirofosforilase.

• UTP → UDP + Pi

➡ Penggunaan ATP dan UTP pada sintesis glikogen menjadikan proses ini tidak spontan dan dikendalikan secara ketat oleh regulasi hormonal dan status energi sel.

➡ Setelah UDP-glukosa terbentuk, proses ini berlanjut dengan:

• Glikogen sintase → Menambahkan residu glukosa melalui ikatan α-1,4.

• Branching enzyme → Membentuk cabang dengan ikatan α-1,6 untuk meningkatkan kelarutan dan efisiensi degradasi glikogen.

4. "Sesungguhnya, glukosa-6-phosphate adalah senyawa lintas utama yang disintesis langsung dari glukosa atau sebagai produk akhir dari glukoneogenesis."

➡ Glukosa-6-fosfat (G6P) adalah molekul kunci dalam metabolisme karbohidrat karena memiliki banyak jalur metabolisme potensial:

• Glikogenesis → Jika energi cukup, G6P akan dikonversi menjadi glikogen untuk penyimpanan energi.

• Glikolisis → Jika energi dibutuhkan, G6P akan dipecah menjadi piruvat untuk menghasilkan ATP.

• Glukoneogenesis → Jika glukosa dibutuhkan, G6P akan diubah menjadi glukosa bebas oleh glukosa-6-fosfatase (terjadi di hati dan ginjal).

• Jalur pentosa fosfat → G6P juga dapat masuk ke jalur pentosa fosfat untuk menghasilkan NADPH dan ribosa-5-fosfat (penting untuk sintesis nukleotida dan asam lemak).

➡ Regulasi metabolisme G6P dikendalikan oleh:

• Insulin → Meningkatkan aktivitas glukokinase dan glikogen sintase → Meningkatkan glikogenesis.

• Glukagon → Meningkatkan aktivitas glukosa-6-fosfatase → Meningkatkan glukoneogenesis dan glikogenolisis.

• AMPK (AMP-activated protein kinase) → Menghambat glikogenesis saat kadar ATP rendah untuk menghemat energi seluler.

5. Signifikansi Fisiologis

✅ Glikogenesis berperan penting dalam:

• Homeostasis glukosa darah → Glikogen hati berperan dalam mempertahankan kadar glukosa darah saat puasa.

• Cadangan energi otot → Glikogen otot digunakan selama aktivitas fisik untuk menghasilkan energi cepat melalui jalur anaerob dan aerob.

• Metabolisme lipid → Jika kadar glikogen cukup, glukosa berlebih akan diubah menjadi asam lemak melalui lipogenesis.

6. Makna Frasa dalam Slide:

• "Glikogen disintesis" → Glikogenesis, yaitu sintesis glikogen dari glukosa.

• "ATP" → Adenosin trifosfat, sumber energi utama sel.

• "Insulin" → Hormon utama yang merangsang sintesis glikogen.

• "Polimer glikogen" → Molekul glikogen yang tersusun dari rantai glukosa bercabang.

• "Glukosa-6-fosfat" → Molekul kunci dalam metabolisme karbohidrat.

• "Glukoneogenesis" → Sintesis glukosa dari prekursor non-karbohidrat seperti piruvat dan asam amino.

7. Anotasi Tambahan:

✅ Glukosa-6-fosfatase hanya terdapat di hati dan ginjal → Oleh karena itu, hanya hati dan ginjal yang dapat melepaskan glukosa ke dalam darah.
✅ Pada penyakit Pompe (defisiensi α-1,4-glukosidase), glikogen menumpuk di lisosom karena tidak dapat dipecah, menyebabkan miopati dan gangguan otot.

Slide ini menyajikan ringkasan metabolisme karbohidrat (Carbohydrate Summary) yang menggambarkan bagaimana karbohidrat seperti glukosa, fruktosa, dan galaktosa diolah dalam sel melalui jalur metabolisme utama, yaitu glikogenesis, glikogenolisis, glikolisis, dan glukoneogenesis. Karbohidrat merupakan sumber energi utama bagi sel, terutama untuk jaringan dengan kebutuhan energi tinggi seperti otak dan sel otot. Berikut adalah penjelasan detail untuk setiap jalur metabolisme yang ditampilkan dalam slide ini:

1. Carbohydrates (Karbohidrat)

➡ Karbohidrat merupakan makromolekul yang tersusun dari unit dasar monosakarida (seperti glukosa, fruktosa, dan galaktosa).
➡ Sumber utama karbohidrat berasal dari:

• Makanan → Karbohidrat yang dikonsumsi dalam bentuk polisakarida (misalnya pati) akan dipecah menjadi monosakarida oleh enzim pencernaan (amilase).

• Glikogen → Glikogen yang tersimpan dalam hati dan otot akan dipecah menjadi glukosa saat tubuh membutuhkan energi.

• Glukoneogenesis → Glukosa juga dapat disintesis dari prekursor non-karbohidrat (seperti laktat, asam amino, dan gliserol) melalui proses glukoneogenesis.

➡ Monosakarida utama:

• Glukosa → Sumber energi utama dalam metabolisme sel.

• Fruktosa → Diubah menjadi glukosa atau metabolit antara dalam jalur glikolisis.

• Galaktosa → Diubah menjadi glukosa-6-fosfat melalui jalur metabolisme galaktosa.

➡ Karbohidrat yang telah diserap akan masuk ke dalam aliran darah dan diedarkan ke seluruh tubuh untuk kebutuhan metabolisme.

2. Glucose-6-Phosphate (Glukosa-6-Fosfat)

➡ Glukosa-6-fosfat (G6P) adalah titik persimpangan utama dalam metabolisme karbohidrat:

• Jika energi cukup → G6P akan diarahkan ke jalur glikogenesis untuk disimpan sebagai glikogen.

• Jika energi dibutuhkan → G6P akan dipecah melalui jalur glikolisis untuk menghasilkan ATP.

• Jika glukosa darah rendah → G6P akan dikonversi menjadi glukosa melalui jalur glukoneogenesis dan dilepaskan ke darah untuk mempertahankan kadar glukosa darah.

• Jika sel membutuhkan NADPH atau ribosa → G6P akan masuk ke jalur pentosa fosfat.

➡ Glukosa-6-fosfat diproduksi melalui:

• Fosforilasi glukosa oleh enzim glukokinase (di hati) atau heksokinase (di otot).

• Produk akhir glukoneogenesis → Melibatkan enzim glukosa-6-fosfatase (hanya ada di hati dan ginjal).

3. Glycogenesis (Glikogenesis)

➡ Proses penyimpanan glukosa dalam bentuk glikogen terjadi di hati dan otot.
➡ Jika kadar glukosa darah tinggi, hormon insulin akan merangsang:

• Aktivasi glikogen sintase → Menambahkan residu glukosa ke rantai glikogen melalui ikatan α-1,4-glikosidik.

• Aktivasi branching enzyme → Membentuk cabang dengan ikatan α-1,6-glikosidik untuk meningkatkan kelarutan dan efisiensi degradasi glikogen.
  ➡ Glikogen di hati → Digunakan untuk mempertahankan kadar glukosa darah.
  ➡ Glikogen di otot → Digunakan untuk kebutuhan energi saat aktivitas otot meningkat.

Reaksi utama:

$$\text{Glukosa}+ATP\to \text{Glukosa-6-fosfat}\to \text{Glukosa-1-fosfat}\to \text{UDP-glukosa}\to \text{Glikogen}$$

4. Glycogenolysis (Glikogenolisis)

➡ Jika kadar glukosa darah rendah atau kebutuhan energi meningkat, hormon glukagon dan epinefrin akan merangsang pemecahan glikogen (glikogenolisis):

• Glikogen fosforilase → Memutus ikatan α-1,4-glikosidik dalam rantai glikogen untuk menghasilkan glukosa-1-fosfat.

• Glukosa-1-fosfat → Diubah menjadi glukosa-6-fosfat oleh enzim fosfoglukomutase.

• Glukosa-6-fosfat → Dipecah dalam jalur glikolisis untuk menghasilkan ATP atau diubah menjadi glukosa bebas oleh enzim glukosa-6-fosfatase (hanya di hati).

➡ Pemecahan glikogen di otot → Glukosa-6-fosfat digunakan dalam glikolisis untuk menghasilkan energi lokal.
➡ Pemecahan glikogen di hati → Glukosa bebas dilepaskan ke darah untuk mempertahankan kadar glukosa darah.

5. Glycolysis (Glikolisis)

➡ Jalur metabolisme glukosa menjadi piruvat untuk menghasilkan ATP:

• Terjadi di sitoplasma sel.

• Menghasilkan 2 ATP, 2 NADH, dan 2 molekul asam piruvat dari satu molekul glukosa.

• Jika oksigen tersedia → Piruvat masuk ke mitokondria dan diubah menjadi asetil KoA untuk masuk ke siklus Krebs.

• Jika oksigen tidak tersedia → Piruvat diubah menjadi asam laktat melalui enzim laktat dehidrogenase (proses fermentasi).

6. Gluconeogenesis (Glukoneogenesis)

➡ Proses sintesis glukosa dari senyawa non-karbohidrat:

• Terjadi di hati dan ginjal.

• Prekursor utama:

  • Laktat (dari glikolisis anaerob).

  • Asam amino (glukogenik).

  • Gliserol (dari pemecahan lemak).

➡ Jalur ini berperan dalam:

• Menjaga kadar glukosa darah saat tubuh dalam keadaan puasa atau defisit energi.

• Membutuhkan energi dalam bentuk ATP dan GTP.

Reaksi utama:

$$\text{Piruvat}\to \text{Oksaloasetat}\to \text{Fosfoenolpiruvat}\to \text{Glukosa}$$

7. Signifikansi Fisiologis

✅ Glikogen di hati → Berperan dalam homeostasis glukosa darah.
✅ Glikogen di otot → Berperan dalam penyediaan energi untuk aktivitas otot.
✅ Glikolisis dan glukoneogenesis → Bersifat saling berlawanan dalam regulasi metabolisme energi.
✅ Ketidakseimbangan jalur metabolisme dapat menyebabkan gangguan seperti:

• Hipoglikemia → Kadar glukosa darah rendah akibat glukoneogenesis yang terganggu.

• Hiperglikemia → Kadar glukosa darah tinggi akibat resistensi insulin atau defisiensi insulin (diabetes mellitus).

8. Makna Frasa dalam Slide:

• "Carbohydrates" → Karbohidrat

• "Glucose-6-Phosphate" → Glukosa-6-fosfat

• "Glycogenesis" → Sintesis glikogen

• "Glycogenolysis" → Pemecahan glikogen

• "Glycolysis" → Pemecahan glukosa

• "Gluconeogenesis" → Sintesis glukosa

Slide ini membahas tentang glikogenolisis, yaitu proses pemecahan glikogen menjadi glukosa-6-fosfat. Glikogenolisis merupakan jalur metabolisme katabolik yang terjadi di hati dan otot untuk menghasilkan glukosa sebagai sumber energi saat tubuh membutuhkan energi tambahan atau kadar glukosa darah menurun. Proses ini merupakan kebalikan dari jalur glikogenesis dan dikendalikan oleh hormon glukagon dan epinefrin. Berikut adalah penjelasan detail tentang glikogenolisis:

1. Pengertian Glikogenolisis

Istilah "Glikogenolisis" berasal dari:

• "Glyco-" → berasal dari bahasa Yunani "glykys" yang berarti manis (mengacu pada glukosa).

• "Lysis" → berasal dari bahasa Yunani "lysis" yang berarti pemecahan atau degradasi.

➡ Jadi, glikogenolisis adalah proses pemecahan glikogen menjadi glukosa-6-fosfat untuk digunakan dalam jalur metabolisme sel.
➡ Proses ini bertujuan untuk:

• Menyediakan energi melalui jalur glikolisis.

• Meningkatkan kadar glukosa darah saat kadar glukosa dalam darah rendah.

➡ Glikogenolisis terjadi di dua lokasi utama:

• Hati → Untuk mempertahankan kadar glukosa darah (homeostasis glukosa).

• Otot → Untuk menyediakan energi langsung bagi aktivitas kontraksi otot.

2. Langkah-Langkah Glikogenolisis

Glikogenolisis terdiri dari tiga tahapan utama:

a) Pemecahan Ikatan α-1,4-Glikosidik

1. Glikogen fosforilase → Mengkatalisis pemutusan ikatan α-1,4-glikosidik pada rantai glikogen, menghasilkan glukosa-1-fosfat.

   • Enzim ini diaktivasi oleh fosforilasi yang dipengaruhi oleh:

     • Glukagon (di hati) → Dilepaskan saat kadar glukosa darah rendah.

     • Epinefrin (di otot) → Dilepaskan saat terjadi aktivitas fisik atau stres.

   • Reaksi:

   (Glukosa)n+Pi→(Glukosa)n−1+Glukosa-1-fosfat(\text{Glukosa})_n + \text{Pi} \rightarrow (\text{Glukosa})_{n-1} + \text{Glukosa-1-fosfat}(Glukosa)n​+Pi→(Glukosa)n−1​+Glukosa-1-fosfat

b) Pemecahan Ikatan α-1,6-Glikosidik (Cabang)
2. Debranching enzyme → Memiliki dua aktivitas:

• Transferase → Memindahkan tiga residu glukosa terakhir pada cabang ke rantai utama.

• α-1,6-glukosidase → Memutus ikatan α-1,6-glikosidik, menghasilkan glukosa bebas.

➡ Proses ini menghilangkan cabang pada glikogen, sehingga glikogen bisa terus dipecah oleh glikogen fosforilase.

c) Konversi Glukosa-1-Fosfat menjadi Glukosa-6-Fosfat
3. Fosfoglukomutase → Mengubah glukosa-1-fosfat menjadi glukosa-6-fosfat:

$$\text{Glukosa-1-fosfat}\to \text{Glukosa-6-fosfat}$$

➡ Glukosa-6-fosfat memiliki dua kemungkinan jalur:

• Di hati → Diubah menjadi glukosa bebas oleh glukosa-6-fosfatase dan dilepaskan ke aliran darah.

• Di otot → Langsung digunakan dalam glikolisis untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP.

➡ Glukosa-6-fosfatase hanya ditemukan di hati dan ginjal, sehingga hanya hati dan ginjal yang mampu meningkatkan kadar glukosa darah melalui glikogenolisis.

3. Peran Hormon dalam Glikogenolisis

➡ Glukagon → Dilepaskan oleh pankreas saat kadar glukosa darah rendah:

• Mengaktifkan glikogen fosforilase (melalui jalur cAMP).

• Menghambat aktivitas glikogen sintase (enzim utama dalam sintesis glikogen).

• Meningkatkan aktivitas enzim pemecah cabang (debranching enzyme).

➡ Epinefrin → Dilepaskan oleh medula adrenal saat terjadi stres atau aktivitas fisik:

• Mengaktifkan reseptor adrenergik β di otot → Meningkatkan kadar cAMP → Aktivasi glikogen fosforilase.

• Meningkatkan pemecahan glikogen di otot untuk menghasilkan energi cepat.

➡ Insulin → Menghambat glikogenolisis dengan cara:

• Meningkatkan aktivitas glikogen sintase.

• Menurunkan aktivitas glikogen fosforilase melalui jalur fosforilasi.

4. Perbedaan Glikogenolisis di Hati dan Otot

➡ Glikogenolisis di hati berperan dalam mempertahankan kadar glukosa darah saat tubuh dalam keadaan puasa atau kekurangan glukosa.
➡ Glikogenolisis di otot terjadi terutama saat aktivitas fisik, ketika kebutuhan energi meningkat.

5. Signifikansi Fisiologis

✅ Hati → Glikogenolisis di hati merupakan mekanisme utama untuk mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa atau stres metabolik.
✅ Otot → Glikogenolisis di otot penting dalam menyediakan energi langsung untuk kontraksi otot selama latihan atau aktivitas fisik.
✅ Jika kadar glikogen di hati dan otot habis → Tubuh akan mulai memanfaatkan:

• Glukoneogenesis (sintesis glukosa dari prekursor non-karbohidrat).

• Beta-oksidasi (pemecahan lemak) untuk menghasilkan ATP.

6. Makna Frasa dalam Slide:

• "Pengubahan glikogen menjadi glukosa-6-fosfat" → Pemecahan glikogen melalui aktivitas glikogen fosforilase dan debranching enzyme.

• "Kebalikan dari proses glikogenesis" → Glikogenolisis adalah jalur pemecahan glikogen yang berlawanan dengan sintesis glikogen (glikogenesis).

• "Glukosa-6-fosfat" → Produk utama glikogenolisis yang dapat masuk ke jalur glikolisis atau glukoneogenesis.

7. Anotasi Tambahan:

✅ Defisiensi enzim glikogen fosforilase menyebabkan Penyakit Hers (GSD type VI) → Terjadi akumulasi glikogen di hati yang mengakibatkan hepatomegali (pembesaran hati) dan hipoglikemia.
✅ Defisiensi enzim debranching enzyme menyebabkan Penyakit Cori (GSD type III) → Glikogen tidak dapat dipecah dengan sempurna, menyebabkan hipoglikemia dan kelemahan otot.
✅ Glikogen di hati hanya mampu mempertahankan kadar glukosa darah selama 12–24 jam dalam kondisi puasa.

8. Koreksi dan Tambahan:

• Proses glikogenolisis tidak langsung menghasilkan glukosa bebas di otot, karena glukosa-6-fosfat akan langsung masuk ke jalur glikolisis.

• Enzim glukosa-6-fosfatase hanya terdapat di hati dan ginjal, sehingga otot tidak dapat melepaskan glukosa bebas ke darah.

Slide ini membahas tentang mekanisme pengendalian glikogenolisis yang dipengaruhi oleh dua hormon utama, yaitu glukagon dan epinefrin. Proses glikogenolisis adalah jalur katabolik yang terjadi di hati dan otot untuk memecah glikogen menjadi glukosa-6-fosfat sebagai sumber energi. Proses ini terutama diaktifkan saat kadar glukosa darah rendah atau saat tubuh berada dalam kondisi stres metabolik. Berikut adalah penjelasan mendalam terkait setiap pernyataan dalam slide ini:

1. "Glikogen yang tersimpan di otot atau di hati diubah dulu menjadi glukosa-1-fosfat, kemudian menjadi glukosa-6-fosfat."

➡ Glikogen adalah polisakarida bercabang yang tersimpan di:

• Hati → Sebagai cadangan glukosa untuk mempertahankan kadar glukosa darah (homeostasis).

• Otot → Sebagai sumber energi lokal untuk aktivitas kontraksi otot.

➡ Proses pemecahan glikogen menjadi glukosa-6-fosfat terjadi melalui dua tahapan utama:

a) Glukosa-1-fosfat

• Enzim glikogen fosforilase memutus ikatan α-1,4-glikosidik dalam rantai utama glikogen dan menghasilkan glukosa-1-fosfat.

• Proses ini tidak membutuhkan ATP karena glikogen fosforilase menggunakan fosfat inorganik (Pi) sebagai donor fosfat.

b) Glukosa-6-fosfat

• Enzim fosfoglukomutase akan mengubah glukosa-1-fosfat menjadi glukosa-6-fosfat.

• Glukosa-6-fosfat selanjutnya akan digunakan untuk:

  • Di hati → Dikonversi menjadi glukosa bebas oleh enzim glukosa-6-fosfatase dan dilepaskan ke darah untuk mempertahankan kadar glukosa darah.

  • Di otot → Langsung masuk ke jalur glikolisis untuk menghasilkan ATP sebagai sumber energi lokal.

➡ Reaksi utama:

Glikogen+Pi→glikogen fosforilaseGlukosa-1-fosfat→fosfoglukomutaseGlukosa-6-fosfat\text{Glikogen} + Pi \xrightarrow{\text{glikogen fosforilase}} \text{Glukosa-1-fosfat} \xrightarrow{\text{fosfoglukomutase}} \text{Glukosa-6-fosfat}Glikogen+Piglikogen fosforilase​Glukosa-1-fosfatfosfoglukomutase​Glukosa-6-fosfat

➡ Perbedaan di hati dan otot:

• Di hati → Glukosa-6-fosfat bisa diubah menjadi glukosa bebas melalui enzim glukosa-6-fosfatase dan dilepaskan ke dalam darah.

• Di otot → Glukosa-6-fosfat langsung masuk ke jalur glikolisis karena enzim glukosa-6-fosfatase tidak ada di otot.

2. "Dua hormon yang mengontrol adalah glukagon dari pankreas dan epinefrin dari kelenjar adrenal."

➡ Regulasi glikogenolisis dikendalikan oleh dua hormon utama:

✅ Glukagon

• Diproduksi oleh sel alfa pankreas.

• Dilepaskan ke dalam darah saat kadar glukosa darah rendah (keadaan hipoglikemia).

• Menargetkan reseptor glukagon di membran sel hati → Meningkatkan kadar cAMP → Aktivasi protein kinase A (PKA) → Fosforilasi glikogen fosforilase → Aktivasi glikogenolisis.

• Menghambat aktivitas glikogen sintase (enzim utama dalam glikogenesis).

Reaksi utama:

$$\text{ATP}\to \text{cAMP}\to \text{PKA}\to \text{Fosforilasi glikogen fosforilase}\to \text{Glikogenolisis}$$

✅ Epinefrin (Adrenalin)

• Diproduksi oleh medula adrenal (bagian dalam kelenjar adrenal).

• Dilepaskan ke dalam darah saat terjadi stres fisik atau emosional.

• Menargetkan reseptor β-adrenergik di sel hati dan otot → Meningkatkan kadar cAMP → Aktivasi PKA → Aktivasi glikogen fosforilase → Glikogenolisis.

• Di otot, epinefrin mempercepat glikogenolisis untuk menyediakan ATP saat aktivitas otot meningkat.

Reaksi utama:

$$\text{ATP}\to \text{cAMP}\to \text{PKA}\to \text{Fosforilasi glikogen fosforilase}\to \text{Glikogenolisis}$$

➡ Perbedaan efek glukagon dan epinefrin:

• Glukagon → Bekerja terutama di hati untuk mempertahankan kadar glukosa darah.

• Epinefrin → Bekerja di otot untuk menyediakan energi langsung saat aktivitas fisik.

3. "Glukagon dilepaskan dari pankreas sebagai respons terhadap glukosa darah yang rendah, dan epinefrin dilepaskan sebagai respons terhadap stres."

➡ Glukagon → Hormon utama dalam homeostasis glukosa darah.

• Ketika kadar glukosa darah turun (misalnya dalam keadaan puasa), glukagon akan dilepaskan untuk meningkatkan kadar glukosa darah melalui glikogenolisis dan glukoneogenesis.

➡ Epinefrin → Hormon utama dalam respons stres.

• Saat tubuh mengalami stres (baik fisik maupun psikologis), epinefrin memicu glikogenolisis di otot untuk menyediakan energi cepat dalam bentuk ATP.

➡ Kombinasi efek glukagon dan epinefrin memastikan bahwa:

• Kadar glukosa darah tetap stabil dalam keadaan puasa.

• Energi tersedia saat aktivitas fisik meningkat atau dalam kondisi stres.

4. "Kedua hormon beraksi untuk memicu fosforilase glikogen untuk memulai glikogenolisis dan menghambat sintesis glikogen (melewati glycogenesis)."

➡ Glikogen fosforilase adalah enzim utama dalam glikogenolisis → Diaktifkan melalui proses fosforilasi oleh PKA.

• PKA → Diaktifkan oleh cAMP yang terbentuk akibat stimulasi reseptor glukagon dan epinefrin.

• Glikogen sintase → Dalam keadaan terfosforilasi, aktivitasnya akan terhambat → Menghambat sintesis glikogen (glikogenesis).

➡ Regulasi sinyal melalui fosforilasi:

• Glikogen fosforilase aktif → Meningkatkan pemecahan glikogen (glikogenolisis).

• Glikogen sintase tidak aktif → Menghambat sintesis glikogen (glikogenesis).

5. Signifikansi Fisiologis

✅ Glikogenolisis di hati → Menjaga kadar glukosa darah dalam keadaan puasa atau kelaparan.
✅ Glikogenolisis di otot → Menyediakan energi untuk aktivitas fisik dalam waktu singkat.
✅ Jika regulasi terganggu → Dapat menyebabkan:

• Hipoglikemia → Jika glukagon tidak berfungsi dengan baik.

• Hiperglikemia → Jika aktivitas insulin terhambat (contoh: diabetes tipe 1).

• Kelemahan otot → Jika glikogenolisis di otot tidak efektif.

6. Makna Frasa dalam Slide:

• "Glukosa-6-fosfat" → Produk utama glikogenolisis yang dapat masuk ke jalur glikolisis atau glukoneogenesis.

• "Fosforilase glikogen" → Enzim utama yang memecah ikatan α-1,4-glikosidik dalam glikogen.

• "Melewati glycogenesis" → Menghambat jalur sintesis glikogen.

Slide ini menjelaskan struktur glikogen, proses awal pemecahan glikogen, dan peran glukosa-6-fosfat dalam metabolisme energi. Glikogen merupakan bentuk penyimpanan glukosa yang sangat efisien dalam tubuh karena strukturnya yang bercabang, yang memungkinkan pelepasan glukosa dengan cepat saat tubuh memerlukan energi. Pemecahan glikogen (glikogenolisis) menghasilkan glukosa-6-fosfat, yang memiliki peran sentral dalam metabolisme energi sel. Berikut adalah penjelasan rinci terkait setiap pernyataan dalam slide ini:

1. "Glikogen merupakan polimer yang strukturnya bercabang dengan glukosa sebagai monomer."

➡ Glikogen adalah polisakarida bercabang yang tersusun dari unit glukosa yang dihubungkan oleh dua jenis ikatan glikosidik:

• Ikatan α-1,4 glikosidik → Ikatan utama yang menyusun rantai linier glikogen.

• Ikatan α-1,6 glikosidik → Ikatan yang membentuk cabang setiap 8–12 residu glukosa.

➡ Struktur bercabang ini menjadikan glikogen:

• Mudah dipecah → Cabang memungkinkan lebih banyak enzim glikogen fosforilase bekerja secara bersamaan, sehingga mempercepat pelepasan glukosa.

• Mudah larut → Struktur bercabang meningkatkan kelarutan dalam sitosol sel.

➡ Lokasi penyimpanan glikogen:

• Hati → Untuk mempertahankan kadar glukosa darah (homeostasis glukosa).

• Otot → Sebagai cadangan energi lokal yang digunakan saat kontraksi otot.

2. "Pertama, molekul glukosa tunggal akan dihidrolisis, kemudian diikuti dengan penambahan kelompok fosfat pada C-1."

➡ Proses pemecahan glikogen dimulai dari aktivitas enzim utama:

✅ Glikogen fosforilase

• Memecah ikatan α-1,4-glikosidik di ujung rantai glikogen.

• Pemecahan ini menghasilkan glukosa-1-fosfat.

• Fosforilasi (penambahan gugus fosfat) menggunakan fosfat inorganik (Pi), bukan ATP.

Glikogen+Pi→glikogen fosforilaseGlukosa-1-fosfat\text{Glikogen} + \text{Pi} \xrightarrow{\text{glikogen fosforilase}} \text{Glukosa-1-fosfat}Glikogen+Piglikogen fosforilase​Glukosa-1-fosfat

✅ Debranching enzyme

• Berperan dalam memecah cabang glikogen:

  • Transferase → Memindahkan tiga residu glukosa dari cabang ke rantai utama.

  • α-1,6-glukosidase → Memutus ikatan α-1,6, menghasilkan glukosa bebas.

➡ Pemecahan pertama → Menghasilkan glukosa-1-fosfat.
➡ Pemecahan cabang → Menghasilkan glukosa bebas.

3. "Langkah berikutnya, fosfat diubah ke posisi C-6 yang menjadikan glukosa-6-phosphate sebagai senyawa lintas."

➡ Glukosa-1-fosfat tidak bisa langsung masuk ke jalur metabolisme utama.
➡ Oleh karena itu, glukosa-1-fosfat diubah menjadi glukosa-6-fosfat oleh enzim fosfoglukomutase:

Glukosa-1-fosfat→fosfoglukomutaseGlukosa-6-fosfat\text{Glukosa-1-fosfat} \xrightarrow{\text{fosfoglukomutase}} \text{Glukosa-6-fosfat}Glukosa-1-fosfatfosfoglukomutase​Glukosa-6-fosfat

➡ Glukosa-6-fosfat adalah senyawa lintas yang memiliki banyak kemungkinan jalur metabolisme:

• Jika energi dibutuhkan → Masuk ke jalur glikolisis untuk menghasilkan ATP.

• Jika glukosa darah rendah → Diubah menjadi glukosa bebas di hati oleh enzim glukosa-6-fosfatase dan dilepaskan ke darah.

• Jika sel membutuhkan NADPH atau ribosa → Masuk ke jalur pentosa fosfat.

➡ Hati memiliki enzim glukosa-6-fosfatase untuk menghasilkan glukosa bebas yang bisa masuk ke darah.
➡ Otot tidak memiliki glukosa-6-fosfatase → Oleh karena itu, glukosa-6-fosfat di otot hanya bisa masuk ke jalur glikolisis untuk menghasilkan ATP.

4. "Glukosa-6-phosphate merupakan langkah awal pada glikolisis jika glikogen diperlukan sebagai sumber energi."

➡ Jika sel membutuhkan energi → Glukosa-6-fosfat akan masuk ke jalur glikolisis untuk menghasilkan ATP:

1. Glukosa-6-fosfat → Diubah menjadi fruktosa-6-fosfat oleh enzim fosfoheksosa isomerase.

2. Fruktosa-6-fosfat → Diubah menjadi fruktosa-1,6-bisfosfat oleh enzim fosfofruktokinase-1 (PFK-1).

3. Fruktosa-1,6-bisfosfat → Terpecah menjadi gliseraldehida-3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat → Masuk ke jalur glikolisis.

4. Menghasilkan ATP, NADH, dan piruvat.

➡ Jika oksigen tersedia → Piruvat masuk ke siklus Krebs untuk menghasilkan ATP melalui fosforilasi oksidatif.
➡ Jika oksigen tidak tersedia → Piruvat diubah menjadi asam laktat melalui enzim laktat dehidrogenase.

5. "Jika energi tidak segera diperlukan, glukosa-6-phosphate diubah menjadi glukosa dan didistribusikan ke seluruh sel seperti sel-sel otak."

➡ Jika energi tidak dibutuhkan → Glukosa-6-fosfat akan masuk ke jalur:
✅ Glukoneogenesis (di hati) → Jika kadar glukosa darah rendah.
✅ Penyimpanan kembali → Jika energi cukup, glukosa-6-fosfat akan dikonversi kembali menjadi glikogen melalui jalur glikogenesis.
✅ Distribusi ke jaringan lain → Glukosa bebas hasil glukoneogenesis di hati akan dilepaskan ke dalam darah untuk didistribusikan ke jaringan yang bergantung pada glukosa sebagai sumber energi utama, terutama:

• Otak → Sumber energi utama untuk neuron.

• Sel darah merah → Karena eritrosit tidak memiliki mitokondria, glukosa merupakan satu-satunya sumber energi.

• Ginjal → Glukosa diambil oleh nefron untuk mempertahankan fungsi ginjal.

6. Signifikansi Fisiologis

✅ Hati → Mengatur kadar glukosa darah dengan glukoneogenesis dan glikogenolisis.
✅ Otot → Menggunakan glikogen sebagai sumber energi untuk aktivitas kontraksi otot.
✅ Otak → Bergantung sepenuhnya pada glukosa sebagai sumber energi utama (kecuali dalam keadaan puasa panjang, ketika keton digunakan sebagai sumber energi alternatif).
✅ Eritrosit → Hanya menggunakan jalur glikolisis untuk menghasilkan ATP karena tidak memiliki mitokondria.

7. Makna Frasa dalam Slide:

• "Glikogen" → Polisakarida bercabang yang menyimpan glukosa.

• "Glukosa-1-fosfat" → Produk awal hasil pemecahan glikogen.

• "Glukosa-6-fosfat" → Senyawa lintas utama dalam metabolisme karbohidrat.

• "Distribusi ke sel-sel otak" → Glukosa adalah sumber energi utama untuk sel saraf.

8. Koreksi dan Tambahan:

✅ Proses pemecahan ikatan α-1,4-glikosidik oleh glikogen fosforilase tidak membutuhkan ATP, tetapi menggunakan fosfat inorganik (Pi).
✅ Hanya hati dan ginjal yang memiliki glukosa-6-fosfatase, sehingga hanya hati dan ginjal yang dapat meningkatkan kadar glukosa darah.

Slide ini membahas tentang glukoneogenesis, yaitu proses biosintesis glukosa baru yang bukan berasal dari glikogen. Glukoneogenesis adalah jalur metabolisme anabolik yang memungkinkan tubuh untuk mensintesis glukosa dari senyawa non-karbohidrat seperti asam laktat, asam amino glukogenik, dan gliserol. Jalur ini sangat penting untuk mempertahankan kadar glukosa darah saat asupan karbohidrat rendah atau dalam kondisi puasa. Berikut adalah penjelasan rinci tentang glukoneogenesis:

1. Pengertian Glukoneogenesis

➡ Istilah "Glukoneogenesis" berasal dari:

• "Gluco-" → Berasal dari bahasa Yunani "glykys" yang berarti manis (mengacu pada glukosa).

• "Neo-" → Berarti baru.

• "Genesis" → Berarti pembentukan atau sintesis.

➡ Jadi, glukoneogenesis berarti pembentukan glukosa baru dari substrat non-karbohidrat.
➡ Glukoneogenesis terjadi terutama di:

• Hati → Lokasi utama glukoneogenesis karena memiliki enzim lengkap untuk jalur ini.

• Ginjal → Lokasi sekunder yang juga memiliki kemampuan untuk melakukan glukoneogenesis, terutama saat tubuh mengalami kondisi metabolik ekstrem seperti kelaparan.

➡ Tujuan utama glukoneogenesis:

• Mempertahankan kadar glukosa darah dalam kondisi puasa atau asupan karbohidrat rendah.

• Menjaga suplai energi untuk jaringan yang bergantung pada glukosa, terutama:

  • Otak → Karena otak bergantung pada glukosa sebagai sumber energi utama.

  • Sel darah merah (eritrosit) → Karena eritrosit tidak memiliki mitokondria, sehingga hanya dapat menggunakan glukosa sebagai sumber energi melalui jalur glikolisis anaerob.

2. Perbedaan Glukoneogenesis dan Glikogenolisis

➡ Glukoneogenesis → Proses sintesis glukosa dari prekursor non-karbohidrat.
➡ Glikogenolisis → Proses pemecahan glikogen menjadi glukosa atau glukosa-6-fosfat.

➡ Perbedaan mendasar:

➡ Glukoneogenesis terjadi saat cadangan glikogen sudah habis atau dalam kondisi metabolik yang memerlukan sumber energi tambahan.

3. Substrat Utama Glukoneogenesis

Glukoneogenesis melibatkan tiga jenis substrat utama:

✅ 1. Asam Laktat

• Dihasilkan dari proses glikolisis anaerob di otot atau eritrosit.

• Asam laktat akan diangkut ke hati dan diubah kembali menjadi glukosa melalui siklus Cori:

$$\text{Laktat}\to \text{Piruvat}\to \text{Glukosa}$$

✅ 2. Asam Amino Glukogenik

• Asam amino yang berasal dari pemecahan protein otot.

• Sebagian besar asam amino (kecuali leusin dan lisin) dapat dikonversi menjadi piruvat atau metabolit antara dalam siklus Krebs untuk diubah menjadi glukosa:

$$\text{Asam amino}\to \text{Piruvat / Oksaloasetat}\to \text{Glukosa}$$

✅ 3. Gliserol

• Berasal dari pemecahan trigliserida (lipolisis) di jaringan adiposa.

• Gliserol diubah menjadi dihidroksiaseton fosfat (DHAP), yang merupakan metabolit antara dalam jalur glikolisis dan glukoneogenesis:

$$\text{Gliserol}\to \text{DHAP}\to \text{Glukosa}$$

4. Jalur Reaksi Glukoneogenesis

Glukoneogenesis sebagian besar merupakan kebalikan dari jalur glikolisis, tetapi terdapat tiga tahap irreversible dalam glikolisis yang memerlukan bypass dalam glukoneogenesis:

➡ Tahap 1:
✅ Piruvat → Fosfoenolpiruvat (PEP)

• Enzim: Piruvat karboksilase dan PEP karboksikinase

• Piruvat → Oksaloasetat → PEP

➡ Tahap 2:
✅ Fruktosa-1,6-bisfosfat → Fruktosa-6-fosfat

• Enzim: Fruktosa-1,6-bisfosfatase

• Reaksi ini menggantikan reaksi katalisis oleh fosfofruktokinase-1 (PFK-1) dalam glikolisis.

➡ Tahap 3:
✅ Glukosa-6-fosfat → Glukosa

• Enzim: Glukosa-6-fosfatase (hanya ada di hati dan ginjal)

• Reaksi ini menggantikan reaksi katalisis oleh glukokinase dalam glikolisis.

Reaksi utama:

$$\text{Piruvat}\to \text{Oksaloasetat}\to \text{Fosfoenolpiruvat}\to \text{Fruktosa-1,6-bisfosfat}\to \text{Fruktosa-6-fosfat}\to \text{Glukosa-6-fosfat}\to \text{Glukosa}$$

5. Regulasi Glukoneogenesis

Glukoneogenesis diatur oleh hormon utama:

✅ Glukagon

• Meningkat saat kadar glukosa darah rendah.

• Meningkatkan ekspresi PEP karboksikinase dan glukosa-6-fosfatase.

✅ Kortisol

• Meningkat saat stres metabolik.

• Merangsang pemecahan protein untuk menyediakan asam amino sebagai substrat glukoneogenesis.

✅ Insulin

• Menghambat glukoneogenesis.

• Menurunkan aktivitas enzim utama seperti fruktosa-1,6-bisfosfatase.

✅ ATP

• Jika kadar ATP tinggi → Glukoneogenesis diaktifkan karena tubuh memiliki cadangan energi yang cukup.

6. Signifikansi Fisiologis

✅ Sumber glukosa utama saat puasa → Setelah 12–24 jam puasa, cadangan glikogen di hati habis → Glukoneogenesis menjadi jalur utama untuk mempertahankan kadar glukosa darah.
✅ Otak dan eritrosit bergantung pada glukosa → Kadar glukosa darah yang stabil sangat penting untuk aktivitas otak dan sel darah merah.
✅ Gangguan glukoneogenesis → Dapat menyebabkan:

• Hipoglikemia → Jika tubuh tidak mampu melakukan glukoneogenesis secara efektif.

• Asidosis laktat → Jika laktat tidak dapat diubah kembali menjadi glukosa dalam siklus Cori.

7. Makna Frasa dalam Slide:

• "Biosintesis glukosa baru" → Sintesis glukosa dari substrat non-karbohidrat.

• "Bukan dari glikogen" → Glukosa berasal dari prekursor selain glikogen.

• "Prekursor" → Asam laktat, asam amino, dan gliserol.

8. Koreksi dan Tambahan:

✅ Proses glukoneogenesis membutuhkan energi dalam bentuk ATP dan GTP.
✅ Glukoneogenesis terjadi di hati dan ginjal, tetapi tidak terjadi di otot karena otot tidak memiliki glukosa-6-fosfatase.

Slide ini menjelaskan tentang sumber energi utama bagi organ-organ vital seperti otak, testis, sel darah merah, dan medula ginjal. Glukosa merupakan sumber energi utama untuk organ-organ ini, tetapi dalam kondisi kekurangan glukosa (seperti saat puasa atau kelaparan), tubuh akan beralih ke keton bodies sebagai sumber energi alternatif, terutama untuk otak. Berikut adalah penjelasan rinci dari setiap pernyataan dalam slide ini:

1. "Pembentukan glukosa dari metabolit lain diperlukan sebagai sumber energi oleh otak, testis, sel darah merah, dan medula ginjal mengingat glukosa merupakan satu-satunya sumber energi untuk organ-organ ini."

➡ Glukosa merupakan sumber energi utama bagi banyak jaringan tubuh, tetapi beberapa jaringan bersifat glukosa-dependent karena hanya dapat menggunakan glukosa sebagai sumber energi:

✅ Otak

• Otak memerlukan sekitar 120–130 gram glukosa per hari untuk mempertahankan aktivitas metabolisme dan fungsi saraf.

• Glukosa merupakan satu-satunya molekul yang mampu melintasi blood-brain barrier (BBB) secara efisien melalui transporter GLUT1 dan GLUT3.

• Sel-sel neuron tidak mampu menyimpan glukosa dalam bentuk glikogen → Oleh karena itu, otak sangat bergantung pada suplai glukosa dari darah.

✅ Testis

• Sel-sel di testis (terutama sel Sertoli) menggunakan glukosa sebagai sumber energi utama untuk mendukung spermatogenesis.

• Defisiensi glukosa dalam testis dapat mengganggu produksi dan maturasi sperma.

✅ Sel darah merah (Eritrosit)

• Eritrosit tidak memiliki mitokondria, sehingga mereka tidak bisa melakukan metabolisme oksidatif.

• Oleh karena itu, glukosa merupakan satu-satunya sumber energi eritrosit yang dipecah melalui jalur glikolisis anaerob menjadi laktat untuk menghasilkan ATP.

✅ Medula ginjal

• Medula ginjal memiliki aktivitas metabolik tinggi, tetapi suplai oksigen di medula ginjal rendah → Oleh karena itu, glukosa digunakan sebagai sumber energi utama melalui jalur glikolisis anaerob.

• Glukosa juga digunakan untuk proses reabsorpsi di tubulus ginjal.

➡ Pentingnya glukoneogenesis

• Jika kadar glukosa darah rendah (seperti saat puasa), tubuh akan mengaktifkan jalur glukoneogenesis di hati dan ginjal untuk mempertahankan kadar glukosa darah guna mendukung fungsi organ-organ tersebut.

➡ Jika cadangan glukosa dari glikogen habis, maka tubuh mulai memanfaatkan:

• Asam amino → Hasil pemecahan protein otot.

• Asam laktat → Dari metabolisme anaerob.

• Gliserol → Dari pemecahan lemak (lipolisis).

2. "Namun demikian, ketika dalam kondisi kekurangan, otak dapat mendapatkan energi dari ketone bodies yang diubah menjadi asetil-KoA."

➡ Dalam keadaan puasa panjang atau kelaparan, cadangan glikogen di hati hanya cukup untuk 12–24 jam → Jika cadangan ini habis, tubuh akan beralih ke jalur metabolisme lemak untuk menghasilkan energi.

✅ Ketogenesis → Proses pembentukan keton bodies (badan keton) terjadi di hati dari hasil pemecahan asam lemak melalui jalur β-oksidasi:

• Asam lemak dipecah menjadi asetil-KoA.

• Jika asetil-KoA berlebih dan siklus Krebs tidak mampu menanganinya, asetil-KoA akan dikonversi menjadi badan keton melalui jalur ketogenesis.

• Badan keton yang dihasilkan:

  • Asetoasetat

  • β-hidroksibutirat

  • Aseton (dibuang melalui urin dan napas → menyebabkan bau napas khas saat ketosis).

✅ Penggunaan oleh otak

• Badan keton dapat melewati blood-brain barrier.

• Di otak, badan keton dikonversi kembali menjadi asetil-KoA melalui enzim β-ketoasil-KoA transferase.

• Asetil-KoA selanjutnya masuk ke siklus Krebs untuk menghasilkan ATP.

✅ Peralihan sumber energi otak

• Hari ke-1–2 puasa → Otak masih menggunakan glukosa dari glikogen.

• Hari ke-3–5 puasa → Otak mulai menggunakan badan keton sebagai sumber energi utama untuk mengurangi pemecahan protein otot (proteolisis).

• Minggu ke-1 puasa → Kadar badan keton meningkat dan otak beradaptasi untuk menggunakan keton sebagai sumber energi utama.

Reaksi utama:

$$\text{Asetoasetat}\to \text{Asetil-KoA}\to \text{Siklus Krebs}\to \text{ATP}$$

➡ Ketosis fisiologis → Kondisi normal di mana tubuh bergantung pada badan keton untuk energi.
➡ Ketoasidosis → Ketosis yang berlebihan (misalnya pada diabetes tipe 1) yang menyebabkan penurunan pH darah dan dapat menyebabkan kondisi fatal.

3. "Sintesis glukosa dari prekursor berkarbon 3 atau 4 secara esensial adalah kebalikan dari proses glikolisis."

➡ Jalur glukoneogenesis secara keseluruhan merupakan kebalikan dari glikolisis, tetapi terdapat tiga tahap dalam glikolisis yang tidak reversibel dan memerlukan bypass dalam glukoneogenesis:

✅ Bypass 1:

• Piruvat → Fosfoenolpiruvat (PEP)

• Melibatkan enzim piruvat karboksilase dan PEP karboksikinase.

✅ Bypass 2:

• Fruktosa-1,6-bisfosfat → Fruktosa-6-fosfat

• Melibatkan enzim fruktosa-1,6-bisfosfatase.

✅ Bypass 3:

• Glukosa-6-fosfat → Glukosa

• Melibatkan enzim glukosa-6-fosfatase (hanya ada di hati dan ginjal).

➡ Prekursor berkarbon 3 atau 4 dalam glukoneogenesis:

• Piruvat (C3) → Berasal dari asam amino glukogenik atau asam laktat.

• Oksaloasetat (C4) → Berasal dari siklus Krebs atau asam amino glukogenik.

• Dihidroksiaseton fosfat (DHAP) (C3) → Berasal dari gliserol hasil pemecahan trigliserida.

➡ Perbedaan utama dengan glikolisis:

• Glikolisis → Jalur katabolik (pemecahan glukosa menjadi piruvat).

• Glukoneogenesis → Jalur anabolik (sintesis glukosa dari piruvat atau metabolit lain).

4. Signifikansi Fisiologis

✅ Glukoneogenesis → Menjaga kadar glukosa darah tetap stabil selama puasa dan kelaparan.
✅ Ketogenesis → Menjadi jalur metabolisme utama saat cadangan glukosa menipis → Menyediakan energi untuk otak dan otot.
✅ Adaptasi metabolik → Tubuh mampu beradaptasi dengan peralihan sumber energi dari glukosa ke keton untuk mempertahankan kelangsungan hidup.
✅ Gangguan metabolisme → Ketidakmampuan tubuh melakukan glukoneogenesis → Hipoglikemia dan asidosis metabolik.

5. Makna Frasa dalam Slide:

• "Ketone bodies" → Badan keton (asetoasetat, β-hidroksibutirat, dan aseton).

• "Prekursor berkarbon 3 atau 4" → Piruvat, oksaloasetat, dan dihidroksiaseton fosfat (DHAP).

• "Asetil-KoA" → Produk akhir β-oksidasi asam lemak.

Slide ini menggambarkan jalur glukoneogenesis dalam konteks metabolisme karbohidrat. Glukoneogenesis merupakan jalur metabolisme yang terjadi terutama di hati dan ginjal, di mana tubuh mensintesis glukosa dari senyawa non-karbohidrat seperti asam laktat, asam amino, dan gliserol. Jalur ini sangat penting untuk mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa, kelaparan, atau aktivitas fisik berkepanjangan. Berikut adalah penjelasan rinci dari setiap komponen dalam diagram:

1. "Gluconeogenesis occurs mainly in the liver to make glucose for the blood"

➡ Glukoneogenesis berlangsung terutama di hati dan ginjal untuk menjaga kadar glukosa darah tetap stabil, terutama saat:

• Cadangan glikogen di hati habis → Biasanya setelah 12–24 jam puasa.

• Tubuh memerlukan sumber energi tambahan → Saat aktivitas fisik tinggi atau dalam kondisi stres metabolik.

➡ Lokasi utama glukoneogenesis:
✅ Hati → Lokasi utama karena memiliki enzim lengkap untuk glukoneogenesis.
✅ Ginjal → Menyumbang hingga 40% glukosa yang diproduksi tubuh saat puasa berkepanjangan.

➡ Glukosa hasil glukoneogenesis dilepaskan ke dalam darah → Mendukung kebutuhan energi jaringan yang bergantung pada glukosa, seperti:

• Otak

• Sel darah merah

• Medula ginjal

• Testis

➡ Glukoneogenesis tidak terjadi di otot karena otot tidak memiliki enzim glukosa-6-fosfatase yang dibutuhkan untuk mengubah glukosa-6-fosfat menjadi glukosa bebas.

2. "Glycogen → Glucose-6-Phosphate → Glucose → Blood"

➡ Jika cadangan glikogen masih tersedia, tubuh akan lebih dulu menggunakan jalur glikogenolisis untuk menghasilkan glukosa.
➡ Proses ini melibatkan:

✅ Glikogenolisis → Pemecahan glikogen menjadi glukosa-1-fosfat oleh glikogen fosforilase → Diubah menjadi glukosa-6-fosfat oleh fosfoglukomutase.
✅ Konversi glukosa-6-fosfat menjadi glukosa → Terjadi di hati dan ginjal oleh enzim glukosa-6-fosfatase.
✅ Glukosa bebas → Dilepaskan ke aliran darah → Didistribusikan ke otak, sel darah merah, dan jaringan lain.

➡ Jika cadangan glikogen habis → Tubuh mulai melakukan glukoneogenesis untuk menghasilkan glukosa baru.

➡ Reaksi utama glikogenolisis:

Glikogen→glikogen fosforilaseGlukosa-1-fosfat→fosfoglukomutaseGlukosa-6-fosfat→glukosa-6-fosfataseGlukosa\text{Glikogen} \xrightarrow{\text{glikogen fosforilase}} \text{Glukosa-1-fosfat} \xrightarrow{\text{fosfoglukomutase}} \text{Glukosa-6-fosfat} \xrightarrow{\text{glukosa-6-fosfatase}} \text{Glukosa}Glikogenglikogen fosforilase​Glukosa-1-fosfatfosfoglukomutase​Glukosa-6-fosfatglukosa-6-fosfatase​Glukosa

➡ Perbedaan utama:

• Glikogenolisis → Menggunakan glikogen yang sudah tersedia.

• Glukoneogenesis → Mensintesis glukosa dari senyawa non-karbohidrat.

3. "Glucose-6-Phosphate → Gluconeogenesis"

➡ Jika cadangan glikogen telah habis → Glukosa-6-fosfat akan dihasilkan melalui jalur glukoneogenesis.

➡ Tahapan utama glukoneogenesis:
✅ Piruvat → Fosfoenolpiruvat (PEP)

• Piruvat dikonversi menjadi oksaloasetat oleh enzim piruvat karboksilase.

• Oksaloasetat diubah menjadi PEP oleh enzim PEP karboksikinase.

✅ Fruktosa-1,6-bisfosfat → Fruktosa-6-fosfat

• Katalisis oleh enzim fruktosa-1,6-bisfosfatase → Mengganti reaksi fosfofruktokinase dalam glikolisis.

✅ Glukosa-6-fosfat → Glukosa

• Katalisis oleh enzim glukosa-6-fosfatase → Terjadi hanya di hati dan ginjal.

• Glukosa dilepaskan ke dalam darah untuk mempertahankan kadar glukosa darah.

➡ Energi yang dibutuhkan:

• 6 ATP → Dibutuhkan untuk setiap molekul glukosa yang dihasilkan.

• Sumber ATP → Berasal dari pemecahan lemak melalui β-oksidasi di mitokondria.

➡ Reaksi utama glukoneogenesis:

$$\text{Piruvat}\to \text{Oksaloasetat}\to \text{Fosfoenolpiruvat}\to \text{Fruktosa-6-fosfat}\to \text{Glukosa-6-fosfat}\to \text{Glukosa}$$

4. "Glycerol from lipids → Dihydroxyacetone phosphate"

➡ Gliserol → Hasil pemecahan trigliserida dalam jaringan adiposa melalui jalur lipolisis.
➡ Gliserol diangkut ke hati → Diubah menjadi dihidroksiaseton fosfat (DHAP) oleh enzim gliserol kinase dan gliserol-3-fosfat dehidrogenase.
➡ DHAP → Masuk ke jalur glukoneogenesis dan dikonversi menjadi glukosa.

Reaksi utama:

$$\text{Gliserol}\to \text{DHAP}\to \text{Glukosa}$$

➡ Lipolisis → Dipicu oleh hormon glukagon dan epinefrin saat kadar glukosa darah rendah.

5. "Some amino acids → Oxaloacetate → Pyruvic acid"

➡ Asam amino glukogenik → Berasal dari pemecahan protein otot.
➡ Asam amino seperti alanin dan glutamin akan masuk ke siklus Krebs sebagai oksaloasetat atau piruvat.
➡ Oksaloasetat atau piruvat kemudian masuk ke jalur glukoneogenesis untuk menghasilkan glukosa.

➡ Reaksi utama:

$$\text{Asam amino}\to \text{Piruvat}\to \text{Oksaloasetat}\to \text{Glukosa}$$

➡ Glukoneogenesis dari asam amino → Meningkat pada kondisi puasa atau kelaparan → Pemecahan protein otot dapat menyebabkan kehilangan massa otot jika berlangsung terlalu lama.

6. "Lactic Acid → Pyruvic Acid → Glucose"

➡ Laktat → Produk utama dari metabolisme anaerob di otot dan eritrosit.
➡ Laktat diangkut ke hati melalui siklus Cori → Diubah kembali menjadi piruvat oleh laktat dehidrogenase.
➡ Piruvat → Masuk ke jalur glukoneogenesis untuk menghasilkan glukosa baru.

Reaksi utama:

$$\text{Laktat}\to \text{Piruvat}\to \text{Glukosa}$$

➡ Siklus Cori memungkinkan otot dan eritrosit tetap dapat melakukan metabolisme anaerob dalam kondisi kekurangan oksigen.

7. Signifikansi Fisiologis

✅ Glukoneogenesis memungkinkan tubuh mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa.
✅ Peran penting dalam mempertahankan suplai energi untuk otak dan eritrosit.
✅ Ketidakseimbangan glukoneogenesis → Dapat menyebabkan hipoglikemia atau hiperglikemia.
✅ Glukoneogenesis yang berlebih → Terjadi pada diabetes tipe 2 → Berkontribusi pada hiperglikemia.

8. Makna Frasa dalam Slide:

• "Glycerol" → Produk dari pemecahan lemak.

• "Lactic acid" → Produk metabolisme anaerob.

• "Oxaloacetate" → Produk siklus Krebs.

Slide ini menggambarkan jalur glukoneogenesis secara rinci, menunjukkan setiap tahap reaksi, enzim yang terlibat, dan penggunaan molekul energi seperti ATP, GTP, dan NADH. Jalur ini memungkinkan tubuh untuk mensintesis glukosa dari senyawa non-karbohidrat seperti asam amino, asam laktat, dan gliserol. Glukoneogenesis terutama berlangsung di hati dan ginjal, dan merupakan kebalikan dari jalur glikolisis, tetapi dengan tiga bypass penting untuk mengatasi tahapan ireversibel dalam glikolisis. Berikut adalah penjelasan rinci dari setiap bagian dalam diagram:

🔎 Tahap-Tahap Glukoneogenesis

1. Piruvat → Oksaloasetat

➡ Proses glukoneogenesis dimulai dari piruvat, yang merupakan hasil akhir dari jalur glikolisis atau hasil metabolisme asam amino glukogenik (seperti alanin).
➡ Reaksi:

Piruvat+HCO3−+ATP→Piruvat karboksilaseOksaloasetat\text{Piruvat} + \text{HCO}_3^- + \text{ATP} \xrightarrow{\text{Piruvat karboksilase}} \text{Oksaloasetat}Piruvat+HCO3−​+ATPPiruvat karboksilase​Oksaloasetat

✅ Piruvat karboksilase adalah enzim mitokondria yang memerlukan biotin sebagai kofaktor.
✅ Proses ini berlangsung di mitokondria dan memerlukan ATP sebagai sumber energi.
✅ Karboksilasi piruvat menghasilkan oksaloasetat yang merupakan senyawa antara dalam siklus Krebs.
✅ Oksaloasetat tidak dapat keluar dari mitokondria secara langsung → Diubah menjadi malat atau asam aspartat agar bisa ditransport keluar ke sitosol → Dikembalikan menjadi oksaloasetat di sitosol.

➡ Energi yang digunakan:

• 2 ATP → Digunakan untuk mengaktifkan piruvat menjadi oksaloasetat.

2. Oksaloasetat → Fosfoenolpiruvat (PEP)

➡ Oksaloasetat kemudian diubah menjadi fosfoenolpiruvat (PEP) oleh enzim PEP karboksikinase (PEPCK).
➡ Reaksi:

Oksaloasetat+GTP→PEP karboksikinasePEP+CO2\text{Oksaloasetat} + \text{GTP} \xrightarrow{\text{PEP karboksikinase}} \text{PEP} + \text{CO}_2Oksaloasetat+GTPPEP karboksikinase​PEP+CO2​

✅ PEPCK menggunakan GTP sebagai donor fosfat.
✅ Proses ini disertai dengan pelepasan CO₂ untuk mendorong reaksi agar berjalan ke arah pembentukan PEP.
✅ Proses ini terjadi di sitosol.

➡ Energi yang digunakan:

• 2 GTP → Digunakan untuk mengubah oksaloasetat menjadi PEP.

3. PEP → 3-Fosfogliserat → 1,3-Bisfosfogliserat

➡ PEP masuk ke jalur glukoneogenesis yang secara umum adalah kebalikan dari jalur glikolisis:

1. PEP → Diubah menjadi 3-fosfogliserat oleh enzim enolase.

2. 3-fosfogliserat → Diubah menjadi 1,3-bisfosfogliserat oleh enzim fosfogliserat kinase.
   ➡ Reaksi ini menggunakan ATP sebagai donor fosfat.

➡ Reaksi:

3-Fosfogliserat+ATP→Fosfogliserat kinase1,3-Bisfosfogliserat+ADP\text{3-Fosfogliserat} + \text{ATP} \xrightarrow{\text{Fosfogliserat kinase}} \text{1,3-Bisfosfogliserat} + \text{ADP}3-Fosfogliserat+ATPFosfogliserat kinase​1,3-Bisfosfogliserat+ADP

➡ Energi yang digunakan:

• 2 ATP → Digunakan dalam proses ini.

4. 1,3-Bisfosfogliserat → Fruktosa-1,6-Bisfosfat

➡ 1,3-Bisfosfogliserat diubah menjadi gliseraldehida-3-fosfat oleh enzim gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase → Membutuhkan NADH sebagai donor elektron.
➡ Reaksi:

1,3-Bisfosfogliserat+NADH→Gliseraldehida-3-fosfat+NAD+\text{1,3-Bisfosfogliserat} + \text{NADH} \rightarrow \text{Gliseraldehida-3-fosfat} + \text{NAD}^+1,3-Bisfosfogliserat+NADH→Gliseraldehida-3-fosfat+NAD+

➡ Gliseraldehida-3-fosfat dikonversi menjadi fruktosa-1,6-bisfosfat melalui jalur kebalikan dari glikolisis.

➡ Energi yang digunakan:

• 2 NADH → Digunakan dalam tahap ini.

5. Fruktosa-1,6-Bisfosfat → Fruktosa-6-Fosfat

➡ Fruktosa-1,6-bisfosfat diubah menjadi fruktosa-6-fosfat oleh enzim fruktosa-1,6-bisfosfatase.
➡ Enzim ini menggantikan peran fosfofruktokinase-1 (PFK-1) dalam glikolisis yang bersifat ireversibel.
➡ Reaksi:

Fruktosa-1,6-bisfosfat→Fruktosa-1,6-bisfosfataseFruktosa-6-fosfat\text{Fruktosa-1,6-bisfosfat} \xrightarrow{\text{Fruktosa-1,6-bisfosfatase}} \text{Fruktosa-6-fosfat}Fruktosa-1,6-bisfosfatFruktosa-1,6-bisfosfatase​Fruktosa-6-fosfat

✅ Proses ini tidak membutuhkan ATP tetapi bersifat spontan.

6. Fruktosa-6-Fosfat → Glukosa-6-Fosfat

➡ Fruktosa-6-fosfat diubah menjadi glukosa-6-fosfat oleh enzim fosfoheksosa isomerase.
➡ Reaksi ini adalah proses reversibel dalam jalur glikolisis.
➡ Reaksi:

$$\text{Fruktosa-6-fosfat}\to \text{Glukosa-6-fosfat}$$

7. Glukosa-6-Fosfat → Glukosa

➡ Glukosa-6-fosfat diubah menjadi glukosa bebas oleh enzim glukosa-6-fosfatase.
➡ Enzim ini hanya ditemukan di hati dan ginjal → Oleh karena itu, hanya hati dan ginjal yang mampu melepaskan glukosa ke dalam darah.
➡ Reaksi:

Glukosa-6-fosfat→Glukosa-6-fosfataseGlukosa\text{Glukosa-6-fosfat} \xrightarrow{\text{Glukosa-6-fosfatase}} \text{Glukosa}Glukosa-6-fosfatGlukosa-6-fosfatase​Glukosa

✅ Glukosa kemudian dilepaskan ke dalam aliran darah untuk mendukung metabolisme otak, eritrosit, dan jaringan lain yang bergantung pada glukosa.

🔬 Total Energi yang Digunakan dalam Glukoneogenesis

Glukoneogenesis adalah proses yang memerlukan energi tinggi karena mensintesis glukosa dari senyawa non-karbohidrat:

✅ 2 ATP → Diperlukan untuk mengubah piruvat menjadi oksaloasetat.
✅ 2 GTP → Diperlukan untuk mengubah oksaloasetat menjadi PEP.
✅ 2 ATP → Diperlukan untuk mengubah 3-fosfogliserat menjadi 1,3-bisfosfogliserat.
✅ 2 NADH → Diperlukan untuk mengubah 1,3-bisfosfogliserat menjadi gliseraldehida-3-fosfat.

➡ Total energi:

$$4\text{ATP}+2\text{GTP}+2\text{NADH}$$

🧪 Signifikansi Fisiologis

✅ Glukoneogenesis adalah jalur utama untuk mempertahankan kadar glukosa darah selama puasa.
✅ Proses ini memastikan suplai energi ke otak dan eritrosit saat cadangan glikogen habis.
✅ Gangguan pada jalur ini dapat menyebabkan hipoglikemia dan gangguan metabolik lainnya.

Slide ini membahas tentang substrat utama glukoneogenesis, yaitu laktat. Laktat merupakan hasil akhir metabolisme anaerob di otot dan eritrosit. Laktat dapat diangkut ke hati melalui aliran darah dan diubah kembali menjadi glukosa melalui siklus Cori. Proses ini memungkinkan tubuh untuk mendaur ulang produk metabolisme dan menjaga kadar glukosa darah tetap stabil selama aktivitas fisik intens atau puasa. Berikut adalah penjelasan rinci dari setiap pernyataan dalam slide ini:

🔎 Penjelasan Setiap Komponen

1. "Laktat → sumber atom karbon utama pada sintesis glukosa melalui glukoneogenesis."

➡ Laktat merupakan produk utama metabolisme anaerob, yang berasal dari proses glikolisis di otot atau eritrosit.
➡ Proses ini terjadi ketika:

• Oksigen dalam sel tidak mencukupi untuk mendukung fosforilasi oksidatif di mitokondria.

• Dalam kondisi anaerob, jalur glikolisis tetap dapat menghasilkan ATP meskipun tanpa oksigen → Tetapi hasil akhirnya adalah laktat, bukan piruvat.

➡ Peran laktat dalam glukoneogenesis:
✅ Laktat adalah sumber utama karbon dalam sintesis glukosa.
✅ Setelah dihasilkan dalam sel otot atau eritrosit, laktat akan masuk ke aliran darah → Diangkut ke hati → Digunakan sebagai substrat dalam jalur glukoneogenesis.

➡ Reaksi utama:

Piruvat+NADH+H+→Laktat Dehidrogenase (LDH)Laktat+NAD+\text{Piruvat} + \text{NADH} + H^+ \xrightarrow{\text{Laktat Dehidrogenase (LDH)}} \text{Laktat} + \text{NAD}^+Piruvat+NADH+H+Laktat Dehidrogenase (LDH)​Laktat+NAD+

✅ Piruvat → Merupakan hasil akhir glikolisis dalam kondisi aerob.
✅ Laktat → Merupakan hasil akhir glikolisis dalam kondisi anaerob.

2. "Saat glikolisis yang berlangsung anaerob pada otot, piruvat direduksi menjadi laktat oleh enzim lactate dehydrogenase (LDH)."

➡ Ketika otot melakukan kontraksi berat atau tubuh kekurangan oksigen (hipoksia):
✅ Piruvat yang dihasilkan dari jalur glikolisis tidak bisa masuk ke siklus Krebs karena tidak ada oksigen sebagai akseptor elektron.
✅ Piruvat kemudian akan diubah menjadi laktat oleh enzim laktat dehidrogenase (LDH) untuk:

• Menghasilkan kembali NAD⁺ yang dibutuhkan untuk menjaga jalur glikolisis tetap berlangsung.

• NAD⁺ akan digunakan kembali oleh enzim gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase dalam jalur glikolisis.

➡ Reaksi:

Piruvat+NADH+H+→LDHLaktat+NAD+\text{Piruvat} + \text{NADH} + H^+ \xrightarrow{\text{LDH}} \text{Laktat} + \text{NAD}^+Piruvat+NADH+H+LDH​Laktat+NAD+

✅ Reaksi ini memungkinkan jalur glikolisis terus berlangsung meskipun tanpa oksigen.
✅ Namun, akumulasi laktat dapat menyebabkan penurunan pH seluler → Terjadinya kelelahan otot.

3. "Laktat yang dihasilkan dilepaskan ke darah dan diangkut ke hati, yang kemudian diubah menjadi glukosa."

➡ Laktat yang dihasilkan di otot dan eritrosit akan diangkut ke hati melalui aliran darah → Terutama melalui vena porta hepatika.
➡ Di hati, laktat akan mengalami reaksi kebalikan dari metabolisme anaerob melalui jalur glukoneogenesis:
✅ Laktat → Diubah kembali menjadi piruvat oleh laktat dehidrogenase (LDH) di hati.
✅ Piruvat → Masuk ke jalur glukoneogenesis → Diubah menjadi glukosa melalui jalur:

• Piruvat → Oksaloasetat → Fosfoenolpiruvat → Fruktosa-1,6-bisfosfat → Fruktosa-6-fosfat → Glukosa-6-fosfat → Glukosa.

➡ Reaksi utama di hati:

Laktat+NAD+→LDHPiruvat+NADH+H+\text{Laktat} + \text{NAD}^+ \xrightarrow{\text{LDH}} \text{Piruvat} + \text{NADH} + H^+Laktat+NAD+LDH​Piruvat+NADH+H+

➡ Proses ini membutuhkan energi:

• 6 ATP untuk setiap molekul glukosa yang dihasilkan dari laktat.

4. "Glukosa kemudian dikembalikan ke darah untuk digunakan oleh otot sebagai sumber energi. Siklus ini dikenal dengan SIKLUS CORI."

➡ Siklus Cori → Jalur metabolisme yang menghubungkan aktivitas metabolisme di otot dan hati.
➡ Proses ini terjadi dalam dua tahap utama:

✅ Tahap 1:

• Glikolisis di otot → Menghasilkan laktat.

• Laktat dilepaskan ke dalam darah dan diangkut ke hati.

✅ Tahap 2:

• Di hati, laktat diubah kembali menjadi glukosa melalui glukoneogenesis.

• Glukosa yang dihasilkan dilepaskan ke dalam darah dan dikirim kembali ke otot untuk digunakan sebagai sumber energi.

➡ Reaksi utama Siklus Cori:

1. Di otot:

$$\text{Glukosa}\to \text{Piruvat}\to \text{Laktat}$$

2. Di hati:

$$\text{Laktat}\to \text{Piruvat}\to \text{Glukosa}$$

➡ Siklus Cori memungkinkan tubuh untuk:
✅ Menghindari akumulasi laktat → Mencegah asidosis metabolik.
✅ Mempertahankan produksi energi → Meskipun tubuh kekurangan oksigen.
✅ Menghemat substrat energi → Laktat yang dihasilkan di otot dapat digunakan kembali dalam jalur metabolisme.

🏆 Peran Fisiologis Siklus Cori

✅ Pada aktivitas otot tinggi → Otot menghasilkan laktat untuk mempercepat produksi ATP.
✅ Sel darah merah (eritrosit) → Hanya mampu menghasilkan energi melalui glikolisis anaerob → Laktat yang dihasilkan akan masuk ke hati melalui siklus Cori.
✅ Otak tidak melakukan siklus Cori → Karena otak tidak melakukan metabolisme anaerob.
✅ Hati berperan sebagai pusat metabolisme → Memastikan kadar glukosa darah tetap stabil meskipun tubuh dalam kondisi anaerob.

🚨 Ketidakseimbangan dalam Siklus Cori

❌ Jika produksi laktat berlebihan → Terjadi akumulasi laktat → Asidosis laktat → Penurunan pH darah → Kram otot dan kelelahan.
❌ Jika glukoneogenesis terganggu → Kadar laktat dalam darah meningkat → Terjadi hiperlaktatemia (laktat tinggi dalam darah).
❌ Defisiensi enzim LDH → Gangguan dalam metabolisme laktat → Kelelahan otot kronis.

✅ Makna Frasa dalam Slide

• "Laktat" → Produk utama metabolisme anaerob.

• "Lactate dehydrogenase (LDH)" → Enzim yang mengubah piruvat menjadi laktat (dan sebaliknya).

• "Siklus Cori" → Jalur metabolisme yang mendaur ulang laktat menjadi glukosa.

⚠️ Koreksi dan Tambahan:

✅ Proses glukoneogenesis dari laktat menghabiskan 6 ATP per molekul glukosa.
✅ Siklus Cori sangat penting untuk mempertahankan homeostasis glukosa selama latihan intensif atau kondisi hipoksia.
✅ Laktat bukan penyebab utama kelelahan otot → Kelelahan otot lebih dipengaruhi oleh penurunan pH akibat akumulasi ion H⁺.

Slide ini menggambarkan Siklus Cori (The Cori Cycle), yaitu mekanisme penting dalam metabolisme energi yang menghubungkan metabolisme anaerob di otot dengan glukoneogenesis di hati. Siklus Cori memungkinkan tubuh untuk mendaur ulang laktat yang dihasilkan selama metabolisme anaerob menjadi glukosa di hati, sehingga otot tetap dapat memperoleh suplai energi meskipun dalam kondisi kekurangan oksigen. Proses ini membutuhkan keseimbangan antara aktivitas glikolisis di otot dan glukoneogenesis di hati untuk mempertahankan kadar glukosa darah yang stabil.

Berikut adalah penjelasan rinci tentang proses Siklus Cori berdasarkan diagram dalam slide ini:

🔎 Alur Proses Siklus Cori

Siklus Cori melibatkan dua organ utama:

1. Otot (Muscle) → Tempat glikolisis anaerob dan produksi laktat.

2. Hati (Liver) → Tempat glukoneogenesis dan pengubahan laktat menjadi glukosa.

➡ Alur utama Siklus Cori:

✅ 1. Glikolisis di Otot

• Glukosa masuk ke otot melalui transporter GLUT4 → Melalui jalur glikolisis → Diubah menjadi piruvat.

• Karena tidak ada cukup oksigen (metabolisme anaerob), piruvat diubah menjadi laktat oleh enzim laktat dehidrogenase (LDH).

• Reaksi ini menghasilkan 2 ATP per molekul glukosa → Digunakan untuk kontraksi otot.

Reaksi utama:

$$\text{Glukosa}\to 2\text{Piruvat}\to 2\text{Laktat}+2\text{ATP}$$

✅ 2. Transportasi Laktat ke Hati

• Laktat yang dihasilkan di otot masuk ke aliran darah → Diangkut ke hati melalui vena porta hepatika.

• Hati berperan sebagai pusat metabolisme → Akan mendaur ulang laktat melalui jalur glukoneogenesis.

✅ 3. Konversi Laktat menjadi Glukosa di Hati (Glukoneogenesis)

• Di hati, laktat diubah kembali menjadi piruvat oleh laktat dehidrogenase (LDH).

• Piruvat masuk ke jalur glukoneogenesis → Diubah menjadi glukosa melalui proses:

  • Piruvat → Oksaloasetat → Fosfoenolpiruvat (PEP) → Fruktosa-6-fosfat → Glukosa

• Proses ini memerlukan 6 ATP untuk setiap molekul glukosa yang dihasilkan.

Reaksi utama:

$$2\text{Laktat}+6\text{ATP}\to 2\text{Piruvat}\to \text{Glukosa}$$

✅ 4. Transportasi Glukosa ke Otot

• Glukosa yang dihasilkan di hati dilepaskan ke darah → Masuk ke otot melalui transporter GLUT4.

• Glukosa digunakan kembali dalam jalur glikolisis untuk menghasilkan ATP → Sumber energi untuk kontraksi otot.

🔬 Penjelasan Tahap Per Tahap

1. Glikolisis di Otot (Menghasilkan Laktat)

➡ Terjadi di otot saat aktivitas fisik tinggi atau kekurangan oksigen:

• Glukosa dipecah menjadi piruvat → Masuk ke jalur glikolisis.

• Karena oksigen tidak cukup → Piruvat diubah menjadi laktat oleh enzim LDH.

• Proses ini menghasilkan 2 ATP per molekul glukosa → Energi ini digunakan untuk kontraksi otot.

➡ Reaksi utama:

$$\text{Glukosa}\to 2\text{Piruvat}\to 2\text{Laktat}+2\text{ATP}$$

➡ Laktat kemudian diangkut ke hati melalui aliran darah.

2. Transportasi Laktat ke Hati

➡ Laktat berdifusi ke dalam darah dan diangkut ke hati oleh transporter khusus (monocarboxylate transporter, MCT).
➡ Kadar laktat dalam darah akan meningkat saat:

• Aktivitas fisik tinggi.

• Hipoksia (kekurangan oksigen).

• Kondisi metabolik tertentu (seperti diabetes).

3. Glukoneogenesis di Hati (Menghasilkan Glukosa)

➡ Laktat diubah kembali menjadi piruvat oleh LDH.
➡ Piruvat kemudian masuk ke jalur glukoneogenesis:

1. Piruvat → Oksaloasetat → Katalis oleh piruvat karboksilase.

2. Oksaloasetat → Fosfoenolpiruvat (PEP) → Katalis oleh PEP karboksikinase.

3. Fosfoenolpiruvat → Fruktosa-1,6-bisfosfat → Katalis oleh fruktosa-1,6-bisfosfatase.

4. Fruktosa-6-fosfat → Glukosa-6-fosfat → Katalis oleh glukosa-6-fosfatase.

5. Glukosa → Dilepaskan ke dalam darah.

➡ Energi yang digunakan:

• 6 ATP → Untuk setiap molekul glukosa yang dihasilkan.

4. Transportasi Glukosa ke Otot

➡ Glukosa yang dihasilkan di hati dilepaskan ke dalam darah.
➡ Glukosa diangkut ke otot melalui transporter GLUT4.
➡ Glukosa digunakan kembali dalam proses glikolisis untuk menghasilkan ATP → Sumber energi untuk aktivitas otot.

➡ Reaksi utama di otot:

$$\text{Glukosa}\to 2\text{Piruvat}\to 2\text{Laktat}+2\text{ATP}$$

➡ Proses ini terus berulang → Membentuk siklus tertutup antara otot dan hati.

🏆 Signifikansi Fisiologis Siklus Cori

✅ Mencegah akumulasi laktat → Jika laktat terakumulasi, pH seluler akan turun → Kelelahan otot.
✅ Menjaga kadar glukosa darah → Glukosa hasil glukoneogenesis menjadi sumber energi utama saat puasa atau aktivitas fisik tinggi.
✅ Menyeimbangkan produksi dan penggunaan energi → Energi yang diproduksi dari glikolisis di otot di-recycle kembali melalui glukoneogenesis di hati.

🚨 Energi yang Terlibat dalam Siklus Cori

✅ Energi yang diperoleh di otot:

• 2 ATP → Dihasilkan dari glikolisis per molekul glukosa.

✅ Energi yang dikonsumsi di hati:

• 6 ATP → Digunakan untuk menghasilkan 1 molekul glukosa dari laktat melalui jalur glukoneogenesis.

➡ Siklus Cori secara energetik tidak efisien → Karena tubuh kehilangan energi bersih sebesar 4 ATP dalam setiap siklus.
➡ Namun, siklus ini tetap penting untuk:

• Menyediakan energi cepat saat aktivitas tinggi.

• Menjaga homeostasis glukosa darah saat hipoksia atau kelaparan.

🚨 Masalah Klinis Terkait Siklus Cori

❌ Asidosis Laktat → Jika produksi laktat berlebih → Terjadi penurunan pH darah.
❌ Gagal Hati → Siklus Cori terhenti → Kadar laktat dalam darah meningkat.
❌ Gangguan Metabolik → Pada diabetes → Glukoneogenesis berlebihan → Hiperglikemia.

✅ Makna Frasa dalam Slide

• "2 ATP" → Dihasilkan dari glikolisis di otot.

• "6 ATP" → Digunakan dalam glukoneogenesis di hati.

• "Blood" → Media transportasi antara otot dan hati.

Slide ini melanjutkan penjelasan tentang Siklus Cori, yang merupakan mekanisme penting untuk mendaur ulang asam laktat hasil metabolisme anaerob di otot dan sel darah merah menjadi glukosa di hati melalui jalur glukoneogenesis. Siklus Cori memungkinkan tubuh untuk mempertahankan produksi energi dalam kondisi kekurangan oksigen (hipoksia), tetapi proses ini memiliki biaya energi yang cukup tinggi, sehingga tidak dapat berlangsung secara terus-menerus dalam jangka panjang.

Berikut adalah penjelasan rinci dari setiap pernyataan dalam slide ini:

🔎 Penjelasan Setiap Komponen

1. "Siklus Cori melibatkan penggunaan asam laktat yang dihasilkan melalui glikolisis pada jaringan selain hati (misalnya otot dan sel darah merah) sebagai sumber karbon untuk glukoneogenesis hati."

➡ Asam laktat adalah produk utama metabolisme anaerob yang dihasilkan melalui jalur glikolisis di jaringan yang tidak memiliki cukup oksigen atau mitokondria:
✅ Otot → Saat kontraksi otot intensif → Kekurangan oksigen menyebabkan glikolisis anaerob → Laktat diproduksi.
✅ Sel darah merah (eritrosit) → Tidak memiliki mitokondria → Metabolisme anaerob adalah satu-satunya jalur produksi energi → Laktat dihasilkan sebagai produk akhir glikolisis.

➡ Jalur Glikolisis di Otot:

1. Glukosa → Dipecah melalui jalur glikolisis menjadi piruvat.

2. Karena tidak ada oksigen, piruvat diubah menjadi laktat oleh enzim laktat dehidrogenase (LDH).

3. Laktat kemudian dilepaskan ke aliran darah → Diangkut ke hati melalui vena porta hepatika.

Reaksi utama:

Piruvat+NADH+H+→LDHLaktat+NAD+\text{Piruvat} + \text{NADH} + H^+ \xrightarrow{\text{LDH}} \text{Laktat} + \text{NAD}^+Piruvat+NADH+H+LDH​Laktat+NAD+

➡ Transportasi Laktat:

• Laktat diangkut ke hati melalui transporter MCT (Monocarboxylate Transporter).

• Di hati, laktat diubah kembali menjadi piruvat dan kemudian masuk ke jalur glukoneogenesis.

2. "Dengan cara ini, hati dapat mengubah asam laktat kembali menjadi glukosa yang digunakan kembali oleh jaringan selain hati."

➡ Di hati, laktat diubah kembali menjadi glukosa melalui proses glukoneogenesis.
➡ Proses ini memerlukan enzim utama seperti:
✅ Laktat dehidrogenase (LDH) → Mengubah laktat menjadi piruvat.
✅ Piruvat karboksilase → Mengubah piruvat menjadi oksaloasetat.
✅ PEP karboksikinase → Mengubah oksaloasetat menjadi fosfoenolpiruvat (PEP).
✅ Fruktosa-1,6-bisfosfatase → Mengubah fruktosa-1,6-bisfosfat menjadi fruktosa-6-fosfat.
✅ Glukosa-6-fosfatase → Mengubah glukosa-6-fosfat menjadi glukosa.

➡ Reaksi utama di hati:

1. Laktat → Piruvat → Oksaloasetat

2. Oksaloasetat → PEP → Fruktosa-1,6-bisfosfat

3. Fruktosa-1,6-bisfosfat → Fruktosa-6-fosfat

4. Fruktosa-6-fosfat → Glukosa-6-fosfat

5. Glukosa-6-fosfat → Glukosa

➡ Glukosa yang dihasilkan di hati kemudian dilepaskan ke dalam darah dan diambil kembali oleh jaringan otot atau eritrosit untuk digunakan dalam jalur glikolisis → Proses ini membentuk siklus tertutup antara otot dan hati.

➡ Siklus ini penting untuk:
✅ Mencegah akumulasi laktat dalam darah (menghindari asidosis).
✅ Memastikan otot tetap mendapatkan suplai glukosa sebagai sumber energi.

3. "Siklus ini lebih membutuhkan energi 4 ATP, sehingga siklus tidak dapat bertahan."

➡ Glikolisis di otot menghasilkan 2 ATP per molekul glukosa:

• Efisiensi energi tinggi → Cepat tetapi hanya menghasilkan sedikit ATP.

➡ Glukoneogenesis di hati menghabiskan 6 ATP untuk setiap molekul glukosa yang dihasilkan:

• 2 ATP → Digunakan dalam konversi piruvat menjadi oksaloasetat.

• 2 GTP → Digunakan dalam konversi oksaloasetat menjadi PEP.

• 2 ATP → Digunakan dalam konversi 3-fosfogliserat menjadi 1,3-bisfosfogliserat.

➡ Total ATP yang terlibat dalam Siklus Cori:

• Otot → Menghasilkan 2 ATP dari glikolisis.

• Hati → Menggunakan 6 ATP untuk glukoneogenesis.
  ➡ Selisih energi:

$$6\text{ ATP}-2\text{ ATP}=-4\text{ ATP}$$

➡ Defisit energi sebesar 4 ATP → Membuat siklus ini tidak efisien dalam jangka panjang → Siklus ini hanya diaktifkan dalam kondisi kekurangan oksigen atau aktivitas fisik tinggi.

➡ Jika siklus ini terus berlangsung tanpa jeda → Tubuh akan mengalami kelelahan metabolik karena kehabisan cadangan ATP.

➡ Oleh karena itu, Siklus Cori tidak bisa berlangsung terus-menerus dan hanya akan berlangsung dalam waktu singkat untuk memberikan energi darurat saat tubuh mengalami hipoksia atau kekurangan oksigen.

🏆 Signifikansi Fisiologis Siklus Cori

✅ Memastikan ketersediaan energi di otot selama aktivitas fisik tinggi atau kondisi anaerob.
✅ Menghindari akumulasi laktat → Jika tidak didaur ulang, akumulasi laktat bisa menyebabkan asidosis laktat (penurunan pH darah).
✅ Mekanisme darurat → Digunakan tubuh untuk mempertahankan aktivitas metabolik saat suplai oksigen terbatas.
✅ Peran utama hati → Hati berperan sebagai pusat metabolisme dan pengendalian kadar glukosa darah.

🚨 Keterbatasan dan Dampak Negatif Siklus Cori

❌ Tidak efisien secara energi → Siklus Cori menyebabkan kerugian energi bersih sebesar 4 ATP.
❌ Kelelahan otot → Jika laktat terakumulasi dalam darah, dapat menyebabkan kejang otot dan kelelahan fisik.
❌ Asidosis Laktat → Jika hati tidak mampu memproses laktat dengan efisien, akan terjadi penurunan pH darah → Kondisi ini bisa berbahaya dan menyebabkan disfungsi organ.
❌ Gangguan metabolik → Pada diabetes, produksi glukosa berlebihan melalui glukoneogenesis dapat memperburuk hiperglikemia.

✅ Makna Frasa dalam Slide

• "Asam Laktat" → Produk utama metabolisme anaerob.

• "Glukoneogenesis" → Proses pembentukan glukosa di hati dari laktat dan prekursor non-karbohidrat lainnya.

• "4 ATP" → Defisit energi yang muncul dari ketidakseimbangan antara produksi dan konsumsi energi dalam Siklus Cori.

⚠️ Koreksi dan Tambahan:

✅ Defisit energi sebenarnya adalah 4 ATP (6 ATP digunakan di hati – 2 ATP dihasilkan di otot).
✅ Siklus Cori penting untuk mempertahankan glukosa darah dan aktivitas otot dalam kondisi anaerob.
✅ Akumulasi laktat berlebih dapat memicu asidosis metabolik jika Siklus Cori terganggu.

Slide ini menjelaskan substrat lain yang dapat digunakan dalam glukoneogenesis selain laktat. Glukoneogenesis adalah jalur metabolisme yang memungkinkan sel untuk menyintesis glukosa dari molekul non-karbohidrat, terutama saat cadangan glikogen dalam tubuh habis (seperti saat puasa atau aktivitas fisik intens). Proses ini terjadi terutama di hati dan ginjal untuk memastikan kadar glukosa darah tetap stabil sebagai sumber energi utama bagi sel-sel yang bergantung pada glukosa, seperti otak dan eritrosit.

Selain laktat, ada empat substrat utama yang dapat digunakan dalam glukoneogenesis:

1. Asam piruvat

2. Asam amino

3. Gliserol

4. Propionat

Berikut adalah penjelasan mendalam tentang masing-masing substrat tersebut:

1. Asam Piruvat

➡ Asam piruvat adalah hasil akhir dari jalur glikolisis.
➡ Ketika glukosa dipecah dalam jalur glikolisis di sitoplasma, produk akhirnya adalah piruvat.
➡ Dalam kondisi aerob (cukup oksigen), piruvat masuk ke dalam mitokondria dan mengalami dekarboksilasi oksidatif menjadi asetil-KoA → Masuk ke dalam siklus Krebs.
➡ Dalam kondisi anaerob (kurang oksigen), piruvat diubah menjadi laktat oleh enzim laktat dehidrogenase (LDH).

➡ Dalam jalur glukoneogenesis:
✅ Piruvat diubah menjadi oksaloasetat oleh enzim piruvat karboksilase (PC) → Terjadi di mitokondria.
✅ Oksaloasetat kemudian diubah menjadi fosfoenolpiruvat (PEP) oleh PEP karboksikinase (PEPCK).
✅ PEP kemudian masuk ke jalur glukoneogenesis untuk membentuk glukosa.

Reaksi utama:

Piruvat+ATP+CO2→Piruvat KarboksilaseOksaloasetat\text{Piruvat} + \text{ATP} + \text{CO}_2 \xrightarrow{\text{Piruvat Karboksilase}} \text{Oksaloasetat}Piruvat+ATP+CO2​Piruvat Karboksilase​Oksaloasetat

➡ Energi yang digunakan:
✅ 1 ATP untuk setiap molekul piruvat yang diubah menjadi oksaloasetat.
✅ 1 GTP untuk mengubah oksaloasetat menjadi PEP.

2. Asam Amino (Amino Acids)

➡ Asam amino adalah bahan baku utama untuk glukoneogenesis, terutama saat tubuh mengalami kelaparan atau aktivitas fisik berat.
➡ Asam amino glukogenik (glucogenic amino acids) dapat dikonversi menjadi:
✅ Piruvat → Melalui deaminasi atau transaminasi.
✅ Oksaloasetat → Melalui jalur siklus Krebs.

➡ Asam amino glukogenik utama meliputi:
✅ Alanine → Diubah menjadi piruvat melalui reaksi transaminasi.
✅ Glutamin → Diubah menjadi α-ketoglutarat dalam siklus Krebs, lalu diubah menjadi oksaloasetat.
✅ Serine → Diubah menjadi piruvat melalui reaksi transaminasi.
✅ Aspartat → Diubah menjadi oksaloasetat melalui reaksi transaminasi.

➡ Asam amino ketogenik (seperti leusin dan lisin) → Tidak dapat digunakan dalam glukoneogenesis karena diubah menjadi badan keton, bukan glukosa.

Reaksi utama:

Alanine+α-ketoglutarat→Alanine AminotransferasePiruvat+Glutamat\text{Alanine} + \text{α-ketoglutarat} \xrightarrow{\text{Alanine Aminotransferase}} \text{Piruvat} + \text{Glutamat}Alanine+α-ketoglutaratAlanine Aminotransferase​Piruvat+Glutamat

➡ Energi yang digunakan:
✅ 1 ATP digunakan untuk mengubah piruvat menjadi oksaloasetat.
✅ 1 GTP digunakan untuk mengubah oksaloasetat menjadi PEP.

3. Gliserol

➡ Gliserol adalah hasil pemecahan trigliserida (lemak) di jaringan adiposa → Melalui proses lipolisis.
➡ Trigliserida dipecah menjadi:
✅ Gliserol → Masuk ke jalur glukoneogenesis.
✅ Asam lemak → Digunakan untuk β-oksidasi (tidak dapat digunakan untuk glukoneogenesis).

➡ Gliserol masuk ke jalur glukoneogenesis melalui dua langkah utama:

1. Gliserol diubah menjadi gliserol-3-fosfat oleh enzim gliserol kinase (di hati).

2. Gliserol-3-fosfat diubah menjadi dihidroksiaseton fosfat (DHAP) oleh enzim gliserol-3-fosfat dehidrogenase.

3. DHAP kemudian masuk ke jalur glikolisis dan diubah menjadi glukosa.

Reaksi utama:

Gliserol+ATP→Gliserol kinaseGliserol-3-fosfat\text{Gliserol} + \text{ATP} \xrightarrow{\text{Gliserol kinase}} \text{Gliserol-3-fosfat}Gliserol+ATPGliserol kinase​Gliserol-3-fosfat

➡ Energi yang digunakan:
✅ 1 ATP digunakan dalam reaksi ini.

4. Propionat

➡ Propionat adalah hasil metabolisme:
✅ Asam lemak rantai ganjil → Dipecah menjadi propionil-KoA → Diubah menjadi suksinil-KoA dalam siklus Krebs → Masuk ke jalur glukoneogenesis.
✅ Asam amino glukogenik seperti metionin, valin, dan isoleusin → Dapat menghasilkan propionat sebagai hasil metabolisme.

➡ Proses konversi propionat ke jalur glukoneogenesis:

1. Propionat → Propionil-KoA → Suksinil-KoA → Masuk ke dalam siklus Krebs.

2. Suksinil-KoA → Diubah menjadi oksaloasetat → Masuk ke jalur glukoneogenesis.

Reaksi utama:

Propionil-KoA+ATP→Propionil-KoA KarboksilaseMetilmalonil-KoA\text{Propionil-KoA} + \text{ATP} \xrightarrow{\text{Propionil-KoA Karboksilase}} \text{Metilmalonil-KoA}Propionil-KoA+ATPPropionil-KoA Karboksilase​Metilmalonil-KoA

➡ Energi yang digunakan:
✅ 1 ATP → Untuk konversi propionat menjadi suksinil-KoA.
✅ 1 GTP → Untuk mengubah oksaloasetat menjadi PEP.

🏆 Signifikansi Fisiologis

✅ Piruvat → Produk utama glikolisis yang dapat masuk ke jalur glukoneogenesis atau siklus Krebs.
✅ Asam amino → Menjadi substrat utama dalam kondisi puasa atau defisiensi energi.
✅ Gliserol → Sumber utama glukoneogenesis selama puasa atau saat metabolisme lemak meningkat.
✅ Propionat → Sumber glukosa utama dalam metabolisme lemak rantai ganjil dan asam amino tertentu.

🚨 Ketidakseimbangan Metabolik Terkait Substrat Glukoneogenesis

❌ Ketosis → Jika asam amino ketogenik mendominasi metabolisme → Terbentuk badan keton → Terjadi ketoasidosis.
❌ Hipoglikemia → Jika jalur glukoneogenesis terganggu → Kadar glukosa darah menurun → Otak kekurangan energi.
❌ Asidosis metabolik → Akumulasi laktat dan keton dalam darah → Menurunkan pH darah → Mengganggu fungsi seluler.
❌ Gangguan metabolisme lemak → Jika β-oksidasi lemak terganggu → Terjadi akumulasi asam lemak dan keton.

✅ Makna Frasa dalam Slide

• Asam piruvat → Produk akhir glikolisis yang masuk ke jalur glukoneogenesis.

• Asam amino → Sumber karbon utama untuk glukoneogenesis saat puasa.

• Gliserol → Dihasilkan dari metabolisme lemak.

• Propionat → Dihasilkan dari metabolisme asam lemak rantai ganjil.

🔎 1. Quiz: If you have glucose-6-phosphate, name three things you can do with it.

Glucose-6-phosphate (G6P) adalah molekul kunci dalam metabolisme karbohidrat yang berada di persimpangan tiga jalur metabolisme utama, yaitu:

✅ 1. Masuk ke jalur glikolisis untuk menghasilkan energi (ATP):

• Jika sel membutuhkan energi, G6P akan diubah menjadi fruktosa-6-fosfat oleh enzim fosfoglukoisomerase.

• Selanjutnya, G6P akan masuk ke jalur glikolisis untuk menghasilkan piruvat dan ATP.

• Piruvat yang dihasilkan dapat masuk ke:

  • Siklus Krebs → Jika ada oksigen (aerob).

  • Diubah menjadi laktat → Jika tidak ada oksigen (anaerob).

➡ Reaksi utama:

$$\text{Glukosa-6-fosfat}\to \text{Fruktosa-6-fosfat}\to \text{Piruvat}\to \text{ATP}$$

✅ 2. Masuk ke jalur glikogenesis untuk menyimpan energi dalam bentuk glikogen:

• Jika kadar glukosa dalam darah tinggi dan ATP cukup, G6P akan masuk ke jalur glikogenesis.

• G6P diubah menjadi glukosa-1-fosfat oleh enzim fosfoglukomutase.

• Glukosa-1-fosfat diubah menjadi UDP-glukosa dan kemudian diubah menjadi glikogen oleh enzim glikogen sintase.

➡ Reaksi utama:

$$\text{Glukosa-6-fosfat}\to \text{Glukosa-1-fosfat}\to \text{UDP-glukosa}\to \text{Glikogen}$$

✅ 3. Masuk ke jalur pentosa fosfat untuk menghasilkan NADPH dan ribosa:

• Jika sel membutuhkan NADPH untuk sintesis asam lemak atau ribosa untuk sintesis nukleotida, G6P akan masuk ke jalur pentosa fosfat.

• G6P diubah menjadi 6-fosfoglukonolakton oleh enzim glukosa-6-fosfat dehidrogenase (G6PD) → Menghasilkan NADPH dan ribosa-5-fosfat.

• NADPH digunakan untuk sintesis asam lemak dan detoksifikasi radikal bebas.

➡ Reaksi utama:

$$\text{Glukosa-6-fosfat}\to \text{6-fosfoglukonolakton}\to \text{NADPH}+\text{Ribosa-5-fosfat}$$

🔎 2. If you have just eaten, have plenty of glucose in the blood, and ATP is plentiful, what happens?

➡ Setelah makan, kadar glukosa darah meningkat → Kadar insulin meningkat → Sinyal metabolik utama untuk anabolisme diaktifkan.

✅ 1. Glikolisis dihambat:

• Jika ATP cukup, enzim kunci dalam glikolisis seperti fosfofruktokinase-1 (PFK-1) akan dihambat oleh kadar ATP yang tinggi.

• Piruvat kinase juga akan dihambat → Mengurangi produksi piruvat dan ATP.

✅ 2. Glikogenesis meningkat:

• Glukosa yang berlebih akan disimpan dalam bentuk glikogen di hati dan otot.

• Enzim glikogen sintase diaktifkan oleh insulin untuk memicu sintesis glikogen dari glukosa-6-fosfat.

Reaksi utama:

$$\text{Glukosa}\to \text{Glukosa-6-fosfat}\to \text{Glikogen}$$

✅ 3. Sintesis asam lemak (Lipogenesis) diaktifkan:

• Jika cadangan glikogen sudah penuh, glukosa-6-fosfat akan masuk ke jalur pentosa fosfat untuk menghasilkan NADPH.

• NADPH digunakan dalam sintesis asam lemak di sitoplasma → Asam lemak akan diubah menjadi trigliserida dan disimpan dalam jaringan adiposa.

Reaksi utama:

$$\text{Asetil-KoA}+\text{NADPH}\to \text{Asam Lemak}\to \text{Trigliserida}$$

➡ Kondisi ini menggambarkan fase anabolisme yang diaktifkan oleh insulin.

🔎 3. If ATP is sufficient and there are excess amino acids, what happens?

➡ Jika ATP cukup dan terdapat kelebihan asam amino, tubuh akan memasuki fase penyimpanan dan pemeliharaan energi:

✅ 1. Sintesis protein meningkat:

• Kelebihan asam amino akan digunakan untuk sintesis protein struktural dan enzim.

• Proses ini terjadi di ribosom dan dipicu oleh sinyal metabolik dari insulin dan faktor pertumbuhan lainnya.

Reaksi utama:

$$\text{Asam Amino}\to \text{Protein}$$

✅ 2. Asam amino yang berlebih diubah menjadi piruvat atau oksaloasetat:

• Jika kadar asam amino tinggi dan protein tidak diperlukan → Asam amino akan mengalami deaminasi.

• Hasilnya berupa kerangka karbon → Masuk ke jalur glukoneogenesis atau siklus Krebs.

Reaksi utama:

$$\text{Asam Amino}\to \text{Piruvat}\to \text{Oksaloasetat}$$

✅ 3. Asam amino diubah menjadi asam lemak atau badan keton:

• Jika kadar glukosa dan ATP tinggi → Kerangka karbon dari asam amino akan diubah menjadi asetil-KoA.

• Asetil-KoA dapat digunakan untuk sintesis asam lemak atau badan keton.

Reaksi utama:

$$\text{Asetil-KoA}\to \text{Asam Lemak}\to \text{Trigliserida}$$

➡ Jika kadar glukosa tinggi → Asam lemak akan disimpan dalam jaringan adiposa.
➡ Jika kadar glukosa rendah → Asetil-KoA digunakan untuk pembentukan badan keton di hati.

🏆 Signifikansi Fisiologis

✅ Glukosa-6-fosfat → Pusat kontrol metabolisme yang menentukan apakah energi akan digunakan, disimpan, atau diubah menjadi senyawa lain.
✅ Insulin dan glukagon → Hormon utama yang mengatur metabolisme glukosa dan asam amino.
✅ Anabolisme → Dominan saat kondisi kenyang dan ATP cukup → Sintesis glikogen, asam lemak, dan protein meningkat.
✅ Katabolisme → Dominan saat kondisi puasa → Tubuh memecah glikogen dan lemak untuk menghasilkan energi.

✅ Makna Frasa dalam Slide

• "Glucose-6-phosphate" → Molekul kunci metabolisme.

• "Glycolysis" → Jalur pemecahan glukosa untuk menghasilkan ATP.

• "Glycogenesis" → Proses penyimpanan glukosa dalam bentuk glikogen.

• "Pentose phosphate pathway" → Jalur untuk produksi NADPH dan ribosa-5-fosfat.

1. Metabolisme Karbohidrat, Protein, dan Lipid

Metabolisme sel melibatkan konversi makronutrien untuk menghasilkan energi dan molekul penting lainnya. Karbohidrat (glukosa, fruktosa, galaktosa), protein (asam amino), dan lemak (asam lemak, gliserol) dapat saling diubah melalui jalur metabolik yang kompleks. Glukosa diubah menjadi glukosa-6-fosfat yang menjadi titik sentral metabolisme karbohidrat. Glukosa-6-fosfat dapat masuk ke glikolisis, glikogenesis, atau glukoneogenesis, tergantung kebutuhan energi dan kondisi tubuh.

2. Glikolisis

Glikolisis adalah jalur pemecahan glukosa menjadi piruvat yang menghasilkan energi dalam bentuk ATP dan NADH. Proses ini terjadi di sitoplasma dan terdiri dari 10 langkah enzimatis. Piruvat dapat digunakan untuk menghasilkan energi lebih lanjut melalui siklus asam sitrat atau diubah menjadi laktat saat kondisi anaerob.

3. Glikogenesis

Glikogenesis adalah sintesis glikogen dari glukosa untuk penyimpanan energi, terutama di hati dan otot.

• Glikogen disintesis dari glukosa-6-fosfat, yang kemudian diubah menjadi glukosa-1-fosfat dan diaktifkan menjadi UDP-glukosa.

• Ikatan α-1,4-glikosida membentuk rantai lurus glikogen, sedangkan α-1,6-glikosida membentuk cabang.

• Proses ini memerlukan 1 ATP per molekul glukosa yang ditambahkan ke rantai glikogen.

• Glikogenesis distimulasi oleh insulin saat glukosa dan ATP berlebih.

4. Glikogenolisis

Glikogenolisis adalah proses penguraian glikogen menjadi glukosa-6-fosfat untuk digunakan sebagai energi.

• Glukagon (dari pankreas) dan epinefrin (dari kelenjar adrenal) merangsang fosforilase glikogen, memicu glikogenolisis.

• Proses ini memungkinkan tubuh mempertahankan kadar glukosa darah saat puasa atau stres.

5. Glukoneogenesis

Glukoneogenesis adalah biosintesis glukosa baru dari substrat non-karbohidrat seperti laktat, asam amino, gliserol, dan propionat.

• Terutama terjadi di hati dan sedikit di ginjal.

• Proses ini membutuhkan energi tinggi (sekitar 6 ATP per molekul glukosa).

• Laktat dari otot dikonversi kembali menjadi glukosa melalui Siklus Cori.

• Glukoneogenesis memastikan pasokan glukosa untuk organ-organ yang hanya menggunakan glukosa, seperti otak, sel darah merah, testis, dan medula ginjal.

6. Substrat Glukoneogenesis

• Laktat: dari glikolisis anaerob di otot, diubah menjadi piruvat oleh lactate dehydrogenase (LDH).

• Asam amino: diubah menjadi piruvat atau oksaloasetat.

• Gliserol: dari lipid, diubah menjadi dihidroksi-aseton fosfat (DHAP).

• Propionat: dapat digunakan sebagai prekursor karbon untuk glukosa.

7. Siklus Cori

Siklus Cori menghubungkan otot dan hati dalam metabolisme glukosa-laktat:

• Piruvat dari glikolisis anaerob diotot direduksi menjadi laktat.

• Laktat diangkut ke hati, diubah kembali menjadi glukosa melalui glukoneogenesis.

• Glukosa yang dihasilkan dikembalikan ke otot untuk digunakan sebagai energi.

• Siklus ini memerlukan lebih banyak energi daripada yang dihasilkan ATP di otot, sehingga tidak dapat berlangsung tanpa suplai energi dari tubuh.

8. Hubungan dengan Energi dan Hormon

• ATP yang cukup memungkinkan penyimpanan energi dalam bentuk glikogen dan sintesis asam lemak.

• Insulin: merangsang glikogenesis saat glukosa darah tinggi.

• Glukagon: merangsang glikogenolisis dan glukoneogenesis saat glukosa darah rendah.

• Epinefrin: meningkatkan glikogenolisis saat stres atau aktivitas fisik.

9. Integrasi Jalur Metabolik

• Glukosa-6-fosfat adalah titik sentral metabolisme: dapat digunakan untuk glikolisis, glikogenesis, glukoneogenesis, atau pentosa fosfat.

• Piruvat merupakan titik persimpangan: dapat masuk ke siklus asam sitrat untuk energi, diubah menjadi laktat, atau digunakan dalam glukoneogenesis.

• Glikogen sebagai cadangan energi berperan penting dalam menjaga homeostasis glukosa darah.

Kesimpulan

1. Metabolisme karbohidrat melibatkan jalur saling terkait: glikolisis, glikogenesis, glikogenolisis, glukoneogenesis, dan Siklus Cori.

2. Hati dan otot merupakan organ kunci dalam penyimpanan dan mobilisasi glukosa melalui glikogen dan Siklus Cori.

3. Hormon insulin, glukagon, dan epinefrin mengatur aliran energi dan pemanfaatan glukosa sesuai kebutuhan tubuh.

4. Glukoneogenesis memungkinkan tubuh memproduksi glukosa dari substrat non-karbohidrat, sangat penting untuk organ yang hanya menggunakan glukosa sebagai sumber energi.

5. Integrasi jalur metabolik memastikan energi tersedia, cadangan disimpan, dan homeostasis glukosa darah dipertahankan.