Rangkuman Biokimia Karbohidrat

1. Glikolisis

• Lokasi : sitosol
• Tujuan : menghasilkan piruvat (aerob) atau laktat (anaerob)
• Bisa terjadi secara aerob (dengan bantuan oksigen) maupun anaerob (tanpa bantuan oksigen). Jangan lupa bahwa oksigen berperan sebagai penerima elektron terakhir di mitokondria dalam proses fosforilasi oksidatif.
• Reaksi:

1. Glukosa menjadi Glukosa-6-P oleh heksokinase (otot) atau glucokinase (hati)

• Hekso (heksosa/ 6C) kinase (pemindahan fosfat) sehingga IRREVERSIBEL (hutang ATP pertama)
• Alasan diubah  diubah menjadi Glukosa-6-P agar tidak keluar2 dan merangsang lebih banyak glukosa masuk ke dalam sel.
• Heksokinase afinitas pada glukosanya tinggi (untuk mempertahankan sel harus makan terus), tetapi glucokinase rendah (hanya saat kebanyakan glukosa darah)

2. Glukosa-6-P menjadi Fruktosa-6-P oleh fosfoheksosa isomerase

• Fosfo (fosfat) heksosa (glukosa) isomerase (dari aldehid jadi keton)

3. Fruktosa-6-P menjadi Fruktosa-1,6-bifosfat oleh fosfofruktokinase

• Fosfo (fosfat) frukto (fruktosa) kinase (pemindahan fosfat). IRREVERSIBEL (hutang ATP kedua)

4. Fruktosa-1,6-bifosfat menjadi Gliseraldehid-3-P dan Dihidroksiaseton fosfat

• Dihidroksiaseton fosfat akan diubah menjadi Gliseraldehid-3-P sehingga kita punya 2 Gliseraldehid-3-P

• Untuk reaksi selain glikolisis, yang dipakai dihidroksiaseton fosfat.

5. Gliseraldehid-3-P menjadi 1,3-bifosfogliserat

• Pengubahan NAD menjadi NADH per G-3-P sehingga kita dapat 2 NADH.
• Disini bisa terjadi jalur bifosfogliserat pada sel darah merah. 1,3-BP menjadi 2,3-BP. Proses ini tidak menghasilkan ATP, tetapi bentuk 2,3-BP afinitas oksigennya rendah sehingga oksigen dapat dilepas ke sel.

6. 1,3-bifosfogliserat menjadi 3-fosfogliserat menghasilkan 1 ATP per 1,3-BP sehingga kita dapat 2 ATP.
7. 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat
8. 2-fosfogliserat menjadi fosfoenol piruvat
9. Fosfoenol piruvat menjadi piruvat menghasilkan 1 ATP per fosfoenol piruvat sehingga kita dapat 2 ATP.

• Dalam proses diatas, kita akan menemukan 1 molekul unik yaitu NAD (Nicotinamide Adenine Dinucleotide). Saat proses glikolisis, mengalami reduksi menjadi NADH.
• Aerob = NADH melalui jalur fosforilasi oksidatif, diubah menjadi 3 ATP (molekul selanjutnya yaitu FADH2 diubah menjadi 2 ATP). Proses glikolisis menghasilkan 2 NADH sehingga didapatkan 6 ATP.
• Anaerob = NADH digunakan untuk mengubah piruvat menjadi laktat tanpa menghasilkan ATP. Kunci dari reaksi anaerob adalah pengubahan NADH menjadi NAD kembali. NAD akan diubah kembali menjadi NADH para pengubahan G-3-P menjadi 1,3-BPG
• Fun fact: pada sel darah merah yang tidak punya mitokondria, glikolisis terjadi secara anaerob.
• Shuttle:
• NADH yang dihasilkan di sitosol tidak dapat menembus mitokondria secara langsung, sehingga jika mau melakukan fosforilasi harus menggunakan shuttle ini. Secara garis besar, NADH akan memberikan energinya ke zat X, sehingga zat ini akan masuk ke mitokondria dan menggunakan energinya untuk membuat NADH atau FADH2.
• Malat shuttle = NADH akan memberikan energinya ke malat. Malat akan masuk ke dalam membran mitokondria dan menggunakan energi yang diberikan untuk membuat NADH juga. Tidak ada untung rugi karena 3 ATP didapatkan keseluruhannya.
• Gliserol-3-P = NADH akan memberikan energinya ke G-3-P. G-3-P akan masuk ke dalam mitokondria. SAYANGNYA, energinya dikorupsi 1 sehingga ia hanya membuat FADH2. Akibatnya, yang seharusnya mendapatkan 3 ATP akan mengalami kerugian sehingga hanya mendapatkan 2 ATP saja.
• Total ATP reaksi:
• Total kotor ATP = didapatkan 4 ATP tetapi karena ngutang 2 ATP, totalnya hanya mendapat 2 ATP
• Anaerob = 2 ATP + pegal-pegal karena laktat.
• Aerob dengan malat shuttle = 2 ATP + 4 ATP = 6 ATP
• Aerob dengan malat shuttle = 2 ATP + 6 ATP = 8 ATP
• Penting diketahui bahwa asam laktat dapat diubah kembali menjadi piruvat melalui siklus Cori.

2. Oksidasi piruvat/ dekarboksilasi oksidatif

• Lokasi : mitokondria
• Tujuan : dekarboksilasi (pengurangan karbon) pada piruvat (3C) sehingga menjadi asetil-KoA (2C)
• Enzim : “kompleks” piruvat dehydrogenase.

• Reaksi:
• Piruvat (3C) akan teroksidasi bersama CoA dikarenakan NAD+ direduksi menjadi NADH (ingat redoks, saat salah satu tereduksi, maka yang lain harus teroksidasi).
• Menghasilkan = Asetil-KoA (2C), 1 C yang dibuang dalam bentuk CO2, dan 1 NADH.
• Hasil akhir:
• Dihasilkan 2 NADH : 6 ATP

3. Siklus krebs

• Lokasi : mitokondria
• Tujuan : berbagai pengubahan asetat pada Asetil-KoA sehingga dihasilkan ATP, NADH, dan FADH2.
• Reaksi:

• Jembatan keledai ala dr. Jenny: Om Aku Cinta Ia Karena Suksinil-KoA suka Fanta Merah
• Hasil akhir = 
• NADH dihasilkan 3 kali : 9 ATP
• FADH 1 kali : 2 ATP
• ATP 1 kali : 1 ATP
• Karena Asetil-KoA yang dihasilkan sekali glikolisi ada 2, maka totalnya 24 ATP. nyx 3

4. Fosforilasi oksidatif

• Lokasi : mitokondria
• Tujuan : menghasilkan ATP melalui reaksi fosforilasi (penambahan P pada ADP) dan oksidasi (NADH menjadi NAD+ dan H+)
• 4 kompleks
• Kompleks I : FMN dan FES
• Kompleks II : FAD dan FES
• Kompleks III : sit. b, sit. c, dan FES
• Kompleks IV : sit. a, sit. A3
• Dari keempat kompleks diatas, yang dapat memompa H+ keluar adalah kompleks I, III, dan IV.
• Beberapa sumber menyatakan ATP-sintase (penggabung P dengan ADP) sebagai kompleks ke V

• Reaksi:
• NADH dan FADH2 pada mitokondria akan teroksidasi sehingga melepaskan H+.
• H+ ini akan dipompa ke ruang intermembran. H+ dari NADH akan melalui kompleks I, III, dan IV. H+ dari FADH2 hanya melalui kompleks II, III, dan IV.
• Karena H+ menumpuk, terjadi perbedaan potensial sehingga H+ dipompa masuk kembali ke dalam matriks. Energi yang dihasilkan menyebabkan ADP bergabung dengan P oleh ATP-sintase sehingga dihasilkanlah ATP.
• Karena H+ dari NADH dipompa keluar melalui kompleks I, III, dan IV, maka akan dihasilkan 3 ATP. Karena H+ dari FADH2 dipompa keluar melalui kompleks III dan IV maka akan dihasilkan  2 ATP (jangan lupa bahwa kompleks II tidak dapat memompa H+).
• Jangan lupa!
• NADH yang dihasilkan pada glikolisis harus bisa masuk ke dalam mitokondria sehingga digunakan mekanisme Shuttle (pasangan substrat) dimana bisa bersama-sama masuk.
• Yang bisa dipakai Gliserol-3-fosfat (NADH di luar sel untuk menjadi FADH2 di mitokondria) dan malat dehydrogenase (NADH untuk menjadi NADH juga).
• Pada G-3-P maksudnya, meskipun NADH berhasil dimasukkan, yang digunakan untuk transpor elektron adalah FADH2 sehingga rugi (3 ATP untuk 2 ATP). Inilah mengapa tubuh lebih untung menggunakan malat shuttle.
• Kalau kita menjumlahkan keseluruhan proses, maka didapatkan:
• Anaerob = 2 ATP
• Proses aerob lengkap dengan G-3-P shuttle = 6 + 6 + 24 = 36 ATP
• Proses aerob lengkap dengan malat shuttle = 8 + 6 + 24 = 38 ATP