Read PowerPoint Template text version

LOGO

REGULASI METABOLISME DAN SISTEM ORGAN

LOGO

Purpose of Regulatory Mechanisms

I NYOMAN SUARSANA

1. Memelihara Homeostasis 2. Mengubah/mengatur reaksi metabolisme nutrisi dan mempertemukannya terhadap kebutuhan biokimiawi tubuh.

LABORATORIUM BIOKIMIA BAGIAN ILMU-LMU DASAR FAKULTAS KEDOKTERAN HEWAN

1

2

MEKANISME REGULASI

LOGO

LOGO

Tujuan Sub-bab ini:

1. REGULASI OLEH SISTEM ENZIM DAN HORMON 2. INTEGRASI METABOLISME DAN SISTEM ORGAN

1. Mempelajari peran enzim di dalam mengatur metabolisme 2. Mempelajari peran hormon di dalam mengatur metabolisme 3. Mengetahui peran organ dan komunikasi antar organ yang terjalin dalam mengatur metabolisme 4. Mengetahui koordinasi aktivitas metabolik antara organ-organ khusus (organ specialization)

4

3

LOGO

LOGO

5

6

Control of metabolism

LOGO

BAGAIMANA METABOLISME LOGO DIREGULASI Metabolisme selalu diatur Anabolisme dan katabolisme harus diregulasi secara tepat oleh:

1. Aktivitas enzim 2. Konsentrasi enzim (pengaturan pada tingkat gen) 3. Hormon 4. Kompartementalisation 5. Organ specialization

1. Metabolic reactions can be controlled and speeded up by enzymes 2. Metabolic reactions would be too slow to occur if no enzymes are present!

7

8

LOGO

1. Substrat kontrol

LOGO

REGULASI OLEH AKTIVITAS ENZIM

1. 2. 3. 4. Substrat kontrol Alosterik kontrol (feedback inhibition) Kontrol oleh muatan energi Modifikasi enzim

9

10

2. Alosterik kontrol

SENYAWA PREKURSOR

LOGO

LOGO

EN-1 Pengendalian dilakukan melalui Alosterik kontrol atau feedback inhibition. Regulasi alosterik mengatur aktivitas enzim melalui hasil akhir (end product). Pada sistem ini End product akan menghambat pembentukan enzim pertama (enzim alosterik) yang mengawali jalur reaksi tersebut bilamana hasil akhir melebihi kebetuhan sel METABOLIT-1 EN-2 METABOLIT-2 EN-3 METABOLIT-3 EN-4 PRUDUK AKHIR

11

Alosterik kontrol atau Feedback control dibedakan atas : 1. Simple feedback 2. Concerted feedback 3. Multiple enzim feedback 4. Commulative feedback

12

LOGO

LOGO

Model alosterik kontrol

Figure 1. Jalur biosintesis tryptophan pada E. coli. Jalur ini diregulasi oleh proses feedback inhibition. Tryptophan (trp), sebagai end product pada jalur ini, merupakan molekul effector yang mengikat tempat aktif enzim allosteric, yang merupakan enzim pertama yang mengawali jalur ini. Ketika trp mengikat tempat aktif (katalitik) enzyme, maka enzyme tidak mampu 13 bereaksi dengan subtrates dan menghambat sintesis anthranilate.

Figure 4. Skema umum regulasi jalur metabolisme bercabang oleh proses feedback inhibition.

14

LOGO

3. Kontrol oleh energi (ATP)

LOGO

1. 2. 3. 4.

Simple feedback Concerted feedback Multiple enzim feedback Commulative feedback

1

2

Substrat A

X

B

X

C

X

Y

Z

Produk akhir

Feedback inhibition

ATP

3 4

15

ATP

ATP

16

LOGO

Allosteric control of the LOGO TCA cycle

17

18

4. Modifikasi enzim

LOGO

LOGO

Seringkali sel mengolah substrat dalam waktu yang singkat, melalui jalur metabolisme yang tidak selalu aktif. Enzim tidak aktif, diaktifkan melalui perubahan kimia yang ringkas, stabil namun cepat. Pengaktifan ini melalui perubahan struktur atau modifikasi. Peristiwa ini sering dinamai modifikasi kovalen Modifikasi kovalen: searah (jika sudah aktif tidak bisa diinaktifkan), berbalik (tidak aktif aktif)

19 20

LOGO

REGULASI OLEH LOGO KONSENTRASI ENZIM

Sebagai protein, informasi genetik enzim terekam dalam gen Sel hanya akan mensintesis suatu enzim, jika sel mengandung gen yang menyandikan enzim yang dimaksud

Contoh, manusia tidak bisa mensintesis vitamin C kerena tidak mempunyai gen yang menyandikan enzim untuk mensintesis vitamin C

ATP

Glucagon low blood glucose

ADP

Pyruvate kinase HO Pi

active

inactive

Pyruvate kinase

Insulin high blood glucose

OP

Figure 6. Regulation of liver pyruvate kinase

21

Pertanyaanya adalah apakah semua enzim yang informasi genetiknya terkandung dalam genom sel, akan disintesis oleh sel tersebut setiap saat?

22

LOGO

LOGO

Terdapat 2 mekanisme pengaturan pada tingkat gen

1. Inducible enzyme (enzim terbangkitkan) 2. Represi enzyme (pembungkaman enzim) 3. Enzim konstitutif Inducible enzyme: jika sel memerlukan enzim dalam keadaan tertentu untuk metabolisme, maka sel akan membuat enzim tersebut. Ini artinya, enzim tersebut dalam keadaan normal tidak ada, baru dibuat setelah diperlukan oleh sel

Represi enzyme: dalam keadaan tidak memerlukan enzim tersebut, gen untuk enzim tersebut mengalami pembungkaman atau represi. Ini artinya, dalam keadaan normal enzim tersebut ada tetapi jika tidak diperlukan maka gen akan menghentikan pembentukan enzim tersebut. Selain itu, ada enzim konstitutif yang terus menerus disintesis semua sel selama daur hidupnya, ada juga gen untuk enzim yang mengalami pembungkaman permanen atau terus menerus mulai dari tahap perkembangan sel tertentu.

24

23

Pengendalian pada tingkat gem

Transcription DNA

ribosome mRNA RNA Processing RNA Transport RNA Degradation

LOGO

LOGO

DNA

5' process mRNA 3' mature mRNA 3' tail proteins

Translation

proteins

cap 5'

Activity Proteolysis

Prokaryotics

Post-translational control

Eukaryotics

25

Juang RH (2004) BCbasics

26

LOGO

LOGO

Figure 6a. Derepression of the trp operon. In the absence of trp the inactive repressor cannot bind to the operator to block transcription.The cell must synthesize the amino acid. 27

Figure 6b. Repression of the trp operon. In the presence of tryptophan the trp operon is repressed because trp activates the repressor. Transcription of is blocked because the active repressor binds to the DNA and prevents binding of RNA polymerase.

28

LOGO

Ekspresi Operon di Regulasi oleh Metabolitnya LOGO

S S

R

Operator

S

R

Metabolit hulu (Upstream) menginaktifkan repressor, dan memicu eksresi gen

Gene mRNA

RNA Polymerase

ON

P

R'

Operator

P

R'

Metabolit hilir (Downstream) Berikatan dan mengaktifkan represor Kemudian `mematikan' ekspresi gen

X

Gene

Figure 8. Enzyme Induction. Induction (or derepression) of the lac operon

29

RNA Polymerase

OFF

30

Juang RH (2004) BCbasics

LOGO

Hormonal (Global) Regulation

1. Mengkoordinasikan (coordination) aktivitas metabolik antara organ yang berbeda 2. Bersirkulasi (circulation) di dalam darah (endocrine hormones) 3. Berikatan terhadap specific receptors pada sel target (high affinity) 4. Meningkatkan (amplification) reaksi cascades terhadap aktivitas enzim 5. Meningkatkan kepekaan (desensitization). 6. Penggabungan (integration) berbagai signals 7. Aktivasi enzyme melalui covalent modification

Hormones senyawa kimia LOGO pemberi isyarat

Growth and differentiation of cells, tissues, and organs Proses ini termasuk proliperasi sel, perkembangan embrio, diferesiensi seksual terutama hormon steroid. Metabolic pathways Subjek utamanya, hormon mengatur mengambilan (uptake) dan degradasi (degradation ), penyimpanan (storage) senyawa (glycogen, fat). Peptide hormon (Insulin, glukagon) dan hormon: epeniprine (adrenaline) Digestive processes Digestive processes secara umum diregulasi oleh hormon peptida (paracrine: gastrointestinal tract hormones). Maintenance of ion concentrations (homeostasis) Homoestasis cairan tubuh seperti mengatur konsnetrasi Na+, K+, and Cl­, tekanan darah. Hormon di ginjal mengatur (resorpsi) ions, air. Mengatur ion Ca2+ and phosphate, untuk proses pembetukan tulang dan gigi.

31

32

Mekanisme kerja hormon

LOGO

LOGO

Pengaktifan siklase adenilat

1. Pengaktifan siklase adenilat 2. Mekanisme induksi sintesis enzim

·Insulin ·Glukagon ·Epineprin ·ACTH

33

34

Hormone-induced Activation LOGO of Adenylate Cyclase 1 2

LOGO

35

36

Mekanisme induksi sintesis enzim oleh kerja hormon

LOGO

LOGO

·Hormon steroid ·Progesteron ·aldosteron

37

38

LOGO

LOGO

39

40

Hormon Pengatur LOGO Metabolisme Sumber Energi

1. Insulin 2. Glukagon 3. Epineprine

Produksi Insulin

LOGO

41

42

LOGO

LOGO

43

44

Hormonal Regulation of Mammalian Metabolism

LOGO

LOGO

Hormon Insulin

45

M=muscle; A= adipose; L=liver

46

LOGO

LIVER

LOGO

Alan R. Satiel & C.R. Kahn (2001) Nature 414:799-806

47

Alan R. Satiel & C.R. Kahn (2001) Nature 414:799-806

48

MUSCLE

LOGO

Step 5

Receptor inactivation

LOGO

Step 6

translocation back to Golgi

Glucose

Step 4 Glucose transport Step 3

Binding and fusion

Step 2

translocation From Golgi

Golgi

(signal) glucose transporter

P-

-P

Step1 - insulin binding

and signal transduction

Figure 1. Insulin stimulated glucose transport (GLUT-4) in adipose or muscle cells

Alan R. Satiel & C.R. Kahn (2001) Nature 414:799-806

49 50

LOGO

Efek Hormon Glukagon

LOGO

51

52

LOGO

LOGO

Efek Hormon Glukagon

Glucagon stimulates transcription of the gluconeogenesis gene, PEPCK, in the liver.

53 54

Hormonal Regulation of Mammalian Metabolism

LOGO

LOGO

Pengaturan kadar glukosa oleh hormon insulin dan glukagon

55 56

Hormon Epineprin

Pada keadaan stress atau yang memicu aktifitas ekstra (bertarung, ketakutan) Signal neuron dari otak memacu pelepasan hormon epinephrine dan norepinephrine

LOGO

Hormonal Regulation of Mammalian Metabolism Epinephrine / Adrenaline

LOGO

57

58

Hormonal Regulation of Mammalian Metabolism (Adrenaline)

LOGO

Hormonal Regulation of Fatty Acid Synthesis and Breakdown

LOGO

Adenylyl cyclase

Phosphodiesterase

ATP Stimulates Glucagon and epinephrine

cAMP

AMP Stimulates Insulin

Activates Protein Kinase

Inactivates lipase

Inhibition of fatty acid synthesis

59

Inactivates ACC by phosphorylation

Activates triacylglycerollipase

60 60

LOGO

LOGO

Staff.unud.ac.id/~suarsana

FIGURE 21­11 Regulation of fatty acid synthesis. (a) In the cells of vertebrates, both allosteric regulation and hormone-dependent covalent modification influence the flow of precursors into malonylCoA. In plants, acetylCoA carboxylase is activated by the changes in [Mg2] and pH that accompany illumination (not shown here).

61

61

62

Information

PowerPoint Template

11 pages

Report File (DMCA)

Our content is added by our users. We aim to remove reported files within 1 working day. Please use this link to notify us:

Report this file as copyright or inappropriate

268495

You might also be interested in

BETA
REGULASI METABOLISME DAN SISTIM ORGAN