MAKALAH FISIOLOGI MIKROBA
JALUR
PENTOSA FOSFAT
DISUSUN
OLEH:
ADE IRMA H41111277
CLARA A. TAKASIHAENG H41111284
HASBIAH H41111285
JURUSAN BIOLOGI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2014
BAB I
BAB I
PENDAHULUAN
I.1
Latar Belakang
Makhluk hidup di muka bumi ini selalu memerlukan energi dalam
kehidupannya sehari-hari. Dalam proses penyediaan energi baik pada tumbuhan
maupun manusia, selalu melalui berbagai rentetan reaksi kimia. Seluruh proses
kimia atau reaksi kimia yang terjadi di dalam sel yang berupa reaksi penyusunan
energi dan reaksi penggunaan energi biasa kita sebut dengan Metabolisme. Energi
yang ada dalam tubuh manusia haruslah seimbang sesuai yang dibutuhkan oleh
tubuhnya
Jalur metabolik yang utama
untuk penggunaan glukosa adalah glikolisis dan lintasan pentosa fosfat.
Lintasan pentosa fosfat atau heksosa monofosfat shunt merupakan jalur
alternatif untuk metabolisme glukosa. Lintasan pentosa fosfat lebih kompleks
dari pada glikolisis. Lintasan ini tidak menghasilkan ATP.
Glukosa, fruktosa, dan
galaktosa secara kuantitatif merupakan heksosa terpenting yang diserap dari
traktus gastrointestinal. Ketiga unsur ini berasal dari masing-masing pati,
sukrosa, dan laktosa yang terdapat di dalam makanan. Untuk konversi fruktosa
dan galaktosa menjadi glukosa telah dibentuk lintasan yang khusus terutama di
hati.
I.2 Tujuan
Tujuan dari penulisan
makalah ini adalah untuk mempelajari jalur pentosa fosfat atau heksosa
mono fosfat dalam tahapan glikolisis.
BAB
II
PEMBAHASAN
Jalur pentosa fosfat merupakan jalur
metabolisme alternatif untuk oksidasi glukosa di mana tidak ada ATP yang
dihasilkan. Produk utamanya adalah NADPH, suatu pereduksi yang diperlukan
dalam beberapa proses anabolisme (untuk biosintesis asam lemak, kolesterol, dan
steroid lain) dan ribosa-5 fosfat yang merupakan komponen struktural
nukleotida dan asam nukleat (Ribosa untuk biosintesis asam nukleat).
Jalur
pentosa fosfat merupakan jalur untuk sintesis tiga fosfat pentosa : ribulosa 5
- fosfat, ribose 5 - fosfat, dan xylulose 5 - fosfat. Ribosa 5 – fosfat diperlukan
untuk sintesis RNA dan DNA. Jalur pentosa fosfat/heksosa monofosfat menghasilkan
NADPH dan ribosa di luar mitokondria. Kepentingan lain jalur pentosa fosfat
berlangsung dalam jaringan hepar, lemak, korteks adrenal, tiroid, eritrosit,
kelenjar mammae. NADPH juga penting dalam detoksifikasi obat oleh
monooksigenase, reduksiglutation.
Lintasan
pentosa fosfat merupakan jalur alternatif untuk metabolisme glukosa. Lintasan
ini tidak menghasilkan ATP, tetapi mempunyai dua fungsi utama, yaitu :
a.
Produksi NADPH untuk sintesis reduktif
seperti biosintesis asam lemak serta steroid.
b.
Mencegah stress oksidatif dengan mengubah H2O2
menjadi H2O dan jika tidak terdapat NADPH, H2O2
akan di ubah menjadi radikal bebas hidroksin yang
akan menyerang sel.
Pada sel darah merah,
kegunaan pertama dari NADPH adalah untuk mereduksi bentuk disulfid dari
glutathione menjadi bentuk sulfhydril, reduksi glutathione ini adalah untuk
mempertahankan struktur normal dari sel darah merah dan untuk menjaga bentuk
hemoglobin dalam bentuk Fe2+. NADPH pada hati dan payudara digunakan
untuk biosintesis asam lemak.
Reaksi pentosa fosfat
terjadi dalam sitosol. Enzim pada lintasan pentosa fosfat seperti pada
glikolisis ditemukan di dalam sitosol. Seperti pada glikolisis, oksidasi
dicapai lewat reaksi dehidrogenasi, tetapi dalam hal lintasan pentosa fosfat,
sebagai akseptor hidrogen digunakan NADP+ dan bukan NAD+.
Tidak ada ATP yang digunakan ataupun diproduksi pada jalur ini.
Terdapat
2 fase pada penthosa fosfat :
1. Fase oksidatif yang
menghasilkan NADPH
Pada fase yang pertama, glukosa 6-phosphate
menjalani proses dehidroginase dan dekarboksilase untuk memberikan sebuah
senyawa pentosa, yaitu ribosa 5-phosphate.
2. Fase nonoksidatif yang
menghasilkan prekursor ribosa
Pada fase yang kedua, ribulosa 5-fosfat
dikonversi kembali menjadi glukosa 6-fosfat oleh serangkaian reaksi yang terutama
melibatkan dua enzim yaitu transketolase dan transaldolase.
I. Fase oksidatif yang menghasilkan NADPH
Reaksi dehidrogenasi
glukosa 6-fosfat menjadi 6-fosfoglukonat terjadi lewat pembentukan
6-fosfoglukonolakton yang dikatalisis oleh enzim glukosa-6-fosfat
dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung NADP. Hidrolisis
6-fosfoglukonolakton dilaksanakan oleh enzim glukonolakton hidrolase.
Tahap oksidasi yang kedua
dikatalisis oleh enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase, yang juga memerlukan NADP+
sebagai akseptor hidrogen. Dekarboksilase kemudian terjadi dengan pembentukan
senyawa ketopentosa , yaitu ribulosa 5-fosfat. Reaksi mungkin berlangsung dalam
dua tahap melalui intermediate 3-keto-6-fosfoglukonat.
|
Reaktan
|
Produk
|
Enzim
|
Keterangan
|
|
Glukosa
6-phosphate + NADP+
|
6-
phosphoglukono- δ-lakton + NADPH
|
Glukosa
6-phosphate dehydrogenase
|
Dehidrogenase,
dimana terjadi pembuangan H+ dan kemudian direaksikan dengan NADP+
membentuk NADPH
|
|
6-phosphoglukono
- δ-lactone + H2O
|
6
phosphoglukonat+ H+
|
6
phosphoglukolactonase
|
Hidrolisis
|
|
6-phosphoglukonat
+ NADP+
|
Ribulosa
5-phosphate + NADPH + CO2
|
6-phosphoglukonat
dehidrogenase
|
Dekarboksilase
oksidatif. NADP+ sebagai akseptor electron, membentuk molekul
NADPH yang lain serta CO2 dan ribulosa 5-phosphate
|
|
Ribulosa
5 - phosphate
|
Ribulosa
5-phosphate
|
Phosphopentosa
isomerase
|
Isomerase
|
Secara singkat, reaksi pada
proses ini adalah :
Glukosa 6-phosphat + 2 NADP+ +H2O →
ribulosa 5-phosphate + 2NADPH + 2H+ + CO2
II. Fase nonoksidatif yang menghasilkan prekursor
ribose
Pada fase yang kedua,
ribulosa 5-fosfat dikonversi kembali menjadi glukosa 6-fosfat oleh serangkaian
reaksi yang terutama melibatkan dua enzim yaitu transketolase dan
transaldolase.
Ribulosa 5-fosfat kini
berfungsi sebagai substrat bagi dua ennzim yang berbeda. Ribulosa 5-fosfat
3-epimerase mengubah konfigurasi disekitar karbon 3 dari ribulosa 5 fosfat,
dengan membentuk epimer xilulosa 5-pospat, yaitu senyawa ketopentosa lainnya.
Ribosa 5-fosfat ketoisomerase mengubah ribulosa 5-fosfat menjadi senyawa
aldopentosa yang bersesuaian, yaitu ribosa 5-fosfat yang merupakan precursor
bagi residu ribosa yang diperlukan dalam sintesis nukleotida dan asam nukleat.
Transketolase memindahkan
unit dua-karbon yang terdiri atas karbon 1 dan 2 dari sebuah ketosa kepada atom
karbon aldehid pada gula aldosa. Oleh karena itu, enzim ini mempengaruhi
konversi gula pentosa menjadi aldosa dengan berkurangnya dua karbon, dan
sekaligus mengonversi gula aldosa menjadi ketosa dengan bertambahnya dua atom
karbon. Reaksi tersebut memerlukan vitamin B, yaitu tiamin.
Enzim transketolase
mengatalisis proses pemindahan unit dua karbon dari xilulosa 5 fosfat kepada
ribulosa 5 fosfat yang menghasilkan ketosa sedoheptulosa 7-fosfat 7 karbon dan
aldosa gliseraldehid 3-fosfat. Kedua produk ini kemudian memasuki reaksi
lainnya yang dikenal sebagai reaksi transaldolasi. Enzim transaldolase
memungkinkan pemindahan moietas dihidroksiaseton tiga - karbon (karbon 1-3),
dari ketosa sedoheptulosa 7-fosfat kepada aldosa gliseraldehid 3-fosfat untuk
membentuk ketosa fruktosa 6-fosfat dan aldosa eritrosa 4-fosfat empat karbon.
Kemudian berlangsung reaksi
selanjutnya yang sekali lagi melibatkan enzim transketolase dengan xilulosa
5-fosfat berfungsi sebagai donor glikoaldehid. Pada keadaan ini, eritrosa
4-fosfat yang terbentuk di atas bertindak sebagai akseptor , dan hasil
reaksinya adalah fruktosa 6-fosfat serta gliseraldehid 3-fosfat.
|
Reaktan
|
Produk
|
Enzim
|
|
Ribulosa
5-phosphate
|
Ribosa
5-phosphate
|
Isomerase
phosphopentosa
|
|
Ribosa
5-phosphate
|
Xilulosa
5-phosphate
|
Epimerase
phosphopentosa
|
|
Xilulosa
5-phosphate + ribosa 5-phosphate
|
Gliseraldehid
3-phosphate + sedoheptulosa 7-phosphate
|
Transketolase
|
|
Sedoheptulosa
7-phosphate + gliseraldehid 3-phosphate
|
Eritrosa
4- phosphate + fruktosa 6-phosphate
|
Transaldolase
|
|
Xilulosa
5-phosphate + eritrosit 4-phosphate
|
Gliseraldehid
3-phosphate + fruktosa 6-phosphate
|
Transketolase
|
Tujuan Lintasan Pentosa Fosfat :
1.
Menghasilkan metabolit untuk sintesa
karbohidrat Ribulosa 5 P yang nantinya reaksi LPF pertama melibatkan
glukosa-6-fosfat, yang berasal dari perombakan pati fosforilase di glikolisis,
dari penambahan fosfat akhir pada ATP ke glukosa atau langsung dari
fotosintesis. Senyawa ini segera dioksidasi oleh glukosa-6-fosfat
dehidrogenase menjadi 6-fosfoglukono-laktona (reaksi 1). Laktona ini secara
cepat dihidrolisis oleh laktonase menjadi 6-fosfoglukonat (reaksi 2), kemudian
senyawa terakhir ini segera didekarboksilasi secara oksidatif menjadi
ribulosa-5-fosfat oleh 6-fosfoglukonat dehidrogenase (reaksi 3). Selanjutnya
LPF menghasilkan pentosa fosfat dan dikatalisis oleh isomerase (reaksi 4) dan
epimerase (reaksi 5), yang merupakan salah satu jenis isomerase. Reaksi ini dan
reaksi berikutnya serupa dengan beberapa reaksi di daur Calvin. Enzim yang
penting ialah transketolase (reaksi 6 dan 8) dan transaldolasakan diubah
menjadi RuDP, sebagai senyawa kunci dalam Fotosintesa
2.
Menghasilkan metabolit (pentosa) untuk
sintesa senyawa fenol yang mudah dioksidasi menjadi Quinon, membentuk polimer
coklat bersifat racun. Pentosa juga merupakan prekursor lignin.
3.
Memproduksi NADPH sebagai koenzim yang sangat
dibutuhkan dalam berbagai reaksi metabolisme.
4.
Menghasilkan Ribosa untuk sintesa asam
nukleat dan berbagai koenzim. Peranan LPF sangat penting, karena dapat dianggap
sebagai jalur penghubung antara jalur perombakan dengan jalur pembentukan
karbohidrat
Hubungan Pentose Phosphate
Pathway (PPP) dengan Glikolisis
Hubungan
Pentose Phosphate Pathway (PPP) dengan glikolisis adalah PPP merupakan jalur
alternatif reaksi tumbuhan dalam memperoleh energi dari oksidasi gula menjadi
CO2 dan air selain melalui proses glikolisis.
Reaksi
PPP serupa dengan reaksi pada glikolisis. Disamping itu, glikolisis dan PPP
mempunyai pereaksi tertentu yang lazim dan keduanya terjadi terutama di
sitosol, sehingga kedua lintasan saling terjalin. Satu perbedaan penting ialah
di PPP penerima elektonnya selalu NADP+, sedangkan di glikolisis
penerima elektonnya adalah NAD+.
BAB III
KESIMPULAN
III.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat di
ambil dari pembahasan tentang HMP Shunt (Pentosa Phosphate Pathway) di atas
adalah lintasan pentosa fosfat merupakan jalur alternatif untuk metabolisme
glukosa. Enzim pada lintasan pentosa fosfat ditemukan di dalam sitosol. Rangkaian
reaksi pada lintasan ini dapat dibedakan menjadi dua fase, yaitu oksidatif
nonreversible dan nonoksidatif reversible. Lintasan ini mempunyai dua fungsi
utama, yaitu produksi NADPH untuk
sintesis reduktif seperti biosintesis asam lemak serta steroid dan produksi
residu ribosa untuk biosintesis nukleotida serta asam nukleat. Lintasan Pentosa
Fosfat tidak menghasilkan ATP. Fase oksidatif menghasilkan NADPH dan fase
nonoksidatif menghasilkan prekursor.
III.
2 Saran
Mahasiswa akan
lebih mengetahui mengenai jalur metabolisme khususnya jalur pentosa fosfat dan
semoga makalah ini menjadi referensi untuk proses pembelajaran selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA
Horton,
Robert H., and et all, 2012. Principle of Biochemistry Fifth Edition.
United Stated of America : Pearson.
Mc.Kee,Trudy,
2004. Biochemistry The Molecular Basis
of Life. New York : The McGraw Hill Companies.
Poedjiadi,A.,
2007. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: UI Press.
Rahmat,
M., 2010. Biokimia, Hexosa Monoposphat
(HMP). http://susanblogs18.blogspot.com.
Diakses
pada tanggal 25 Oktober 2014.
Informasi tentang jalur pentosa fosfat yang menarik...
BalasHapus