Metabolisme glikogen melalui malat shuttle dan G3P shuttle

TUGAS KE-IV

MENGHITUNG ATP YANG DIHASILKAN

ADZHAR ARSYAD

121 404 1004

KELAS A

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN BIOLOGI

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS NEGERI MAKASSAR

2014

Glikogenolisis

Struktur umum glikogen:

(Sumber: Takusagawa’s Note)

Degradasi glikogen yang tersimpan, disebut glikogenolisis, terjadi melalui aksi glikogen fosforilase.  Ada dua gen manusia yang berbeda pengkodean protein dengan aktivitas glikogen fosforilase.

Tindakan fosforilasa adalah untuk phosphorolytically untuk memutus ikatan tunggal glukosa α- (1,4) dalam molekul glikogen. Produk dari reaksi ini adalah glukosa-1-fosfat. Keuntungan dari reaksi melanjutkan melalui langkah phosphorolytic adalah bahwa:

1.      Glikogen  terfosforilasi dan ini terjadi tanpa hidrolisis ATP.

2.      Konsentrasi Pi di dalam sel cukup tinggi untuk mendorong keseimbangan reaksi dalam arah yang menguntungkan karena perubahan energi bebas dari reaksi negara standar positif.

 (Sumber: Michael W King, PhD | © 1996–2014 themedicalbiochemistrypage.org, LLC | info @ themedicalbiochemistrypage.org)

Glukosa-1-fosfat yang dihasilkan oleh aksi fosforilase diubah menjadi glukosa-6-fosfat oleh phosphoglucomutase: enzim ini, seperti phosphoglycerate mutase (glikolisis), mengandung asam amino terfosforilasi dalam situs aktif (dalam kasus phosphoglucomutase itu adalah residu Ser)

Glukosa-1-fosfat yang terbentuk pada fosforolisis glikogen, harus diubah menjadi glukosa-6-fosfat untuk dapat masuk ke jalur utama metabolisme.  Pemindahan gugus fosforil ini dikatalisis oleh fosfoglukomutase                    

Sampai batas tertentu, glikogen dipecahkan hanya oleh fosforilase.  Tetapi, ikatan glikosidik a-1,6 pada titik cabang tidak dapat diputus oleh fosforilase.  Terdapat enzim transferase dan a-1,6-glukosidase (debranching enzyme) yang mengubah struktur bercabang menjadi struktur yang lurus, yang membuka jalan pemecahan selanjutnya oleh fosforilase

(Pemutusan ikatan cabang α- 1,6 glikosidik)

1.      ATP yang dihasilkan melalut jalur Malat shuttle dengan substrat Glikogen

Glukosa-1-fosfat yang dihasilkan oleh aksi fosforilase diubah menjadi glukosa-6-fosfat oleh phosphoglucomutase: enzim ini, seperti phosphoglycerate mutase (glikolisis)

1.      Glikolisis

Perlu diketahui bahwa hasil pemecahan Glikogen dalam hati berupa Glukosa 1- fosfat akan diubah menjadi Glukosa 6-fosfat untuk memasuki jalur glikolisis, pengubahan ini melibatkan enzim phosphoglucomutase sehingga tahap persiapan  pada glikolisis dengan substrat glukosa dari pemecahan glikogen hanya membutuhkan ATP karena pengubahan glukosa menjadi Glukosa 6-fosfat hanya melibatkan fosforilasi olehn enzim bukan dari ATP.

2.      Dekarboksilasi oksidatif

Piruvat yang dihasilkan dari proses glikolisis harus diubah menjadi Acetyl Co-A agar bisa memasuki daur krebs (Campbell, 2012).

(sumber: Campbell:170)

3.      Siklur krebs

Acety Co-A yang telah terbentuk dari proses dekarboksilasi oksidatif akan memasuki siklus krebs

(Sumber: Campbell: 170)

 4.      Transport elektron

NADH dan FADH₂ yang dihasil pada saat proses siklus krebs, dekarboksilasi oksidatif harus memasuki rantai transport elektron agar bisa dikonversi menjadi ATP melalui proses oksidasi.

(Sumber: Campbell:175)

NADH dan FADH₂ yang dihasilkan pada proses glikolisis, dekarboksilasi oksidatif , siklus krebs akan mengalami proses oksidasi, dimana NADH mulai di oksidasi pada kompleks I sehingga setiap 1 molekul NADH akan menghasilkan 3 molekul ATP, sedangkan FADH₂ mulai dioksidasi pada kompleks II sehingga setiap 1 molekul FADH₂ akan menghasilkan 2 molekul ATP.

Terdapat pengecualian terhadap NADH yang dihasilkan pada proses glikolisis dimana NADH tersebut tidak mampu menembus membrane mitokondria untuk masuk ke rantai transport elektron sehingga harus melalui malate shuttle yang merupkana wahana  ulang alik elektron yang terdapat pada sitosol sel.

Malate Shuttle

(Sumber: Cori, C. F. Mammalian carbohydrate metabolism. Physiol.

Rev. 11: 143–275, 1931)

Selain itu terdapat G3P shuttle. Gliserol 3-fosfat shuttle yang digunakan otot rangka dan otak, dalam sitoplasma elektron dipindahkan dari NADH ke dehidroksiaseton fosfat, membentuk gliserol 3 fosfat. Zat yang terakhir ini masuk ke mitokondria dan memindahkan elektronnya ke FAD. Dihidroksiaseton yang terbentuk dalam mitokondria dapat kembali ke sitoplasma untuk mengulangi proses. Sel yang menggunakan gliserol fosfat shuttle menghasilkan ATP lebih sedikit untuk setiap NADH yang ditimbulkan pada glikolisis dibandingkan sel yang menggunakan malat shuttle.

Gliserol 3-Fosfat (G3P) Shuttle

(Sumber: Cori, C. F. Mammalian carbohydrate metabolism. Physiol.

Rev. 11: 143–275, 1931)

Kalkulasi ATP yang dihasilkan jika substrat glukosa berasal dari pemecahan Glikogen (Glikogenolisis) dengan melibatkan Malat Shuttle dan G3P shuttle

A.    Melibatkan Malat Shuttle

Proses		ATP	NADH	FADH2
Glikolisis	Tahap investasi energi	-1	2	-
	Tahap pembayaran energi	4
Dekarboksilasi oksidatif		-	2	-
Daur krebs		2	6	2
Transpor elektron		34 ATP
Total		39 ATP

B.     Melibatkan Gliserol 3-Fosfat

Proses		ATP	NADH	FADH2
Glikolisis	Tahap investasi energi	-1	2	-
	Tahap pembayaran energi	4
Dekarboksilasi oksidatif		-	2	-
Daur krebs		2	6	2
Transpor elektron		24 ATP + 8 ATP = 32 ATP
Total		37 ATP

Catatan :

NADH yang dihasilkan oleh proses glikolisis akan mengalami pemindahan H⁺ ke dihidroakseton fosfat sehingga menjadi   gliserol 3-fosfat. G3P inilah yang masuk ke ruang antar membrane dan mentranspor elektronnya ke FAD sehingga menghasilkan FADH₂ yang akan dioksidasi pada kompleks II rantai transport elektron. Jadi dapat disimpulkan bahwa pada G3P shuttle, 1 molekul NADH hasil glikolisis hanya akan menghasilkan 2 molekul ATP. 

DAFTAR PUSTAKA

Campbell. 2011. Biologi Edisi IX. Unites States : Pearson Benjamin Cummings

Dawn B. Marks dkk. 1996. Biokimia kedokteran dasar. Jakarta:  EGC

Michael W King, PhD | © 1996–2014 themedicalbiochemistrypage.org, LLC | info @ themedicalbiochemistrypage.org

Read More

Genetika Molekuler

I.   SOAL ESSAI

1.    Jelaskan mutasi diam, mutasi non-sense, dan mutasi sense!

2.    Gambarkan dan jelaskan plasmid rekombinan!

3.    Tuliskan 3 jenis plasmid berdasarkan fungsi dan kemampuan untuk ditranfer!

4.    Jelaskan sekuensing DNA teknik sanger!

5.    Tuliskan bahan-bahan yang diperlukan dalam sekuensing DNA teknik sanger!

II.  BENAR SALAH

1.     Mutasi adalah perubahan urutan nukleotida yang selalu menghasilkan asam amino lain.

SALAH

2.     Diameter helix DNA brsifat tdk tetap dn bervariasi dg 2-4 nm?

SALAH, Sifatnya konsisten dn cuma 2 nm.

3.     Susunan double helix menguntungkan karena melindungi basa dari serangan H2O? BENAR

4.     DNA utas ganda dpt diketahui dg absorbansi.... pd konsentrasi....?

BENAR. (kalo soalnya A260=1,0 dg konsetrasi 38 ug/ml)

5.     Nomor atom C3 C5 menunjukkan nomor atom C pd molekul basa ........ ?

SALAH, hanya atom C no 1 pd gula mngikat basa nitogen (nukleosida), C no 5 mengikat fosfat.

6.     Genom dengan  persentase GC lebih besar dari AT akan lebih mudah mengalami denaturasi?

SALAH, genom dgn persentase GC lebih besar akan lebih sulit terdenaturasi dikarenakan basa g dan basa c di hubungkan dgn 3 ikatan hidrogen sdngkan A dan T hanya dgn 2 Ikatan hydrogen

7.     Gula pentose yg menyusun nukleotida pd molekul DNA adalah dideoksiribonukleotida?

SALAH, yg mnyusun itu adalah deoksiribonukleotida

8.     Larutan asam lemah dan basa lemah dapat menyebabkan DNA meleleh?

BENAR 

9.     Enzim retriksi endonuklease memotong DNA dari ujung terluar molekul DNA?

SALAH, Enzim endonuklease memotong DNA dari sebelah dalam

10.  Nukleotida G berpasangan dengan C, dan nukleotida A berpasagan dengan T dan U?

BENAR 

11.  Asam nukleat terdiri dari DNA dan RNA, polimer yang terdiri monomer disebut peptida?

SALAH, Monomer DNA/RNA adalah nukleotida

12.  Arah pembetukan DNA adalah dari ujung 5’ ke ujung 3’atau sebaliknya?

SALAH, karena arah pembentukan DNA hanya dari ujung 5 ---- 3' dan tidak bisa sebaliknya

13. Nukleotida terdiri tiga gugus yaitu gula pentose, basa nitrogen dan ribose?

BENAR 

14. Pada molekul DNA double heliks lekukan besar selebar 34 Amstrong, lekukan kecil 10 A masing2 trdiri dri 3 nukleotida?

BENAR

15. Denaturasi adalah putusnya ikatan fosfodiester DNA dan hasilya adalah mononukleotida ?

SALAH, Denaturasi adalah putusnya ikatan Hidrogen antar basa dan hasilnya DNA utas tunggal 

16. Alfred hersey melakukan percobaan yang hasilnya menujukkan bahwa bahan yang ditransformasi adalah DNA?

BENAR 

17. Molekul DNA dan RNA adalah sama kecuali kandungan basa urasil dan timin dan keduanya berasal dari molekul-molekul yang ada sebelumnya?

SALAH, DNA dan RNA juga berbeda dalam hal gula pentose

18. Ikatan antara basa purin dan pirimidin dan molekul DNA untai ganda adalah ikatan H-ragkap dua?

SALAH, Ikatan hidrogen antar purin dan pirimidin ada dua macam, yakni rangkap 2 antara A-T, dan rangkap 3 antara G-C.

19. Titik leleh (TM) hanya ditentukan konstrasi garam?

SALAH, Tm ditentukan jg oleh: kandungan G-C, kehadiran agen iterkalasi, konsentrasi garan, pH, dan panjang gelombang 

20. Untuk membuktikan bahwa bahan gentik adalah DNA Griffth menggunakan Fage?

BENAR

21. Denaturasi dan degradasi DNA terjadi jika ikatan hydrogen yang mengikat rusak? SALAH

22. Gen dan kromosom adalah molekul DNA yang membawa sifat yang sama?

SALAH, Gen mengkode suatu sifat, sedangkan DNA merupakan molekul dimana semua gen yang mengkode sifat suatu MH terkumpul.

23. sinar UV sangat mutagenic pada A260 nm karena protein hanya menyerap pada A 260 nm?..... 

24. Percobaan Hersey dan chase mnunjukkan bahwa bahan genetik adalah protein dan DNA?

SALAH, hasil dari percobaan alfred hersey dan martha chase menunjukkan bahwa hanya DNA yang merupakan materi genetik dan protein bukan materi genetic.

25. Kurva CoT menunjukkan presentasi DNA utas tunggal yag masih tersisa di dalam tabung?

BENAR

26. Penentuan urutan basa DNA dengan teknik Maxam dan gilbert menggunakan molekul didenukleotida?

SALAH, Maxam dan Gilbert melakukan pecobaan dengan sequencing kimia.

27. Titik leleh suhu dimana I/2 dari DNA sampel mengalami renaturasi?

SALAH, Seharusnya mngalami denaturasi.

28. Presentasi GC suatu genom selalu seimbang dengan persentasi AT?

SALAH ,karena jumlah AT tidak selalu sama dg GC.

29. Denaturasi dan renaturasi DNA dapat dipengaruhi oleh suhu?

BENAR 

30. Ikatan fosfodiester adalah ikatan yang mengikat fosfat dengan basa?

SALAH, Fosfodiester adalah ikatan antar nukleotida (fosfat dengan atom C3’ pada gula)

Read More