MAKALAH BIOKIMIA HEXOSE MONOPHOSPHATE SHUNT ( HMP Shunt )

Biasa HMP-Shunto Disebut juga jalur pentosa fosfat / heksosa monofosfat. Jalur ini menghasilkan NADPH dan ribosa di luar mitokondria. NADPH diperlukan untuk biosintesis; asam lemak,kolesterol, dan steroid lain.Ribosa untuk biosintesis asam nukleat.Kepentingan lain HMP-shunt berlangsung dalam jaringan; hepar, lemak, korteks adrenal, tiroid,eritrosit, kelenjar mammae sedang laktasi. NADPH juga penting dalam; detoksifikasi obat oleh monooksigenase, reduksiglutation.HMP-shunt terdiri dari fase:1. Oksidatif (irreversible); glukosa 6-fosfat ---> ribulosa 5-fosfat2. Non-oksidatif (reversible); ribulosa 5-fosfat ---> ribosa 5-fosfat

Jalur ini aktif dalam hepar, jaringan adiposa (lemak), adrenal korteks, glandula tiroid, sel darah merah,testes dan payudara yang sedang menyusui. Dalam otot aktivitas jalur ini rendah sekali.

Fungsi utama jalur ini adalah untuk menghasilkan NADPH, yaitu dengan mereduksi NADP⁺. NADPH diperlukan untuk proses anabolik di luar mitokhondria, seperti sintesis asam lemak dan steroid. Fungsi yang lain adalah menghasilkan ribosa-5-fosfat untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat. Jalannya reaksi sebagai berikut ( gambar 18-19 ):

a-D-glukosa 6-fosfat mengalami oksidasi menjadi 6-fosfoglukonolakton. Enzimnya adalah glukosa 6-fosfat dehidrogenase (G6PD). Reaksi ini memerlukan Mg⁺⁺ atau Ca⁺⁺ , memakai NADP⁺ dan menghasilkan NADPH. Insulin meningkatkan sintesis enzim ini.

Selanjutnya 6-fosfoglukonolakton diubah menjadi 6-fosfoglukonat. Reaksi ini juga memer-lukan Mg++, Mn⁺⁺ atau Ca⁺⁺. Enzimnya glukono-lakton hidrolase. Satu molekul air (H2O) terpakai, ikatan cincin terlepas.

      6-fosfoglukonat selanjutnya mengalami dekarboksilasi dan berubah menjadi riboluse-5-fosfat.

Sebelum dekarboksilasi 6-fosfoglukonat dioksidasi menjadi semyawa antara 3-keto 6-fosfoglukonat. Ion Mg⁺⁺, Mn⁺⁺ atau Ca⁺⁺ diperlukan. NADP⁺ bertindak sebagai hidrogen ekseptor menjadi NADPH. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah 6-fosfoglukonat dehidrogenase. Aktivitas enzim ini tergantung adanya NADP⁺. Seperti halnya enzim G6PD enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase sintesisnya dirangsang oleh insulin.

  Selanjutnya Ribulosa 5-fosfat dapat menjadi dua substrat dari dua enzim yaitu:

1. Ribulosa 5-fosfat epimerase, yang membentuk suatu epimer pada karbon ketiga, yaitu xylulose 5-fosfat (xylulose 5-phosphate).

      2. Ribosa 5-fosfat ketoisomerase, yang merubah ribulosa 5-fosfat menjadi ribosa 5-fosfat.

            Proses selanjutnya akan melibatkan suatu enzim transketolase, yang dapat memindah dua unit karbon ( C1 dan C2 ) dari suatu ketosa pada aldehida  dari aldosa. Dalam reaksi ini diperlukan suatu koenzim, tiamin difosfat dan ion Mg⁺⁺. Dua karbon dari xylulose 5-fosfat dipindah pada ribosa 5-fosfat, menghasilkan suatu ketosa dengan tujuh karbon yaitu sedoheptulosa 7-fosfat dan aldosa dengan tiga karbon gliseraldehida 3-fosfat.  

            Sedoheptulosa 7-fosfat dan gliseraldehida 3-fosfat akan bereaksi dengan bantuan enzim transaldolase dan membentuk fruktosa 6-fosfat dan eritrosa 4-fosfat.Dalam reaksi ini, transaldolase memindah tiga karbon "active dihydroxy acetone" (C1-C3) dari keto dengan tujuh karbon pada aldosa dengan tiga karbon.

Reaksi selanjutnya kembali melibatkan enzim transketolase, dimana xylulose 5-fosfat menjadi donor "active glycoaldehyde" (C1-C2). Eritrosa 4-fosfat yang terbentuk dari reaksi sebelumnya, akan bertindak sebagai akseptor (penerima) C1-C2. Reaksi ini memerlukan tiamin dan ion Mg⁺⁺ sebagai ko-enzim dan menghasilkan fruktosa 6-fosfat dan gliseraldehida 3-fosfat.

Agar glukosa dapat dioksidasi secara sempurna menjadi CO₂, diperlukan enzim yang dapat mengubah gliseraldehide 3-fosfat menjadi glukosa 6-fosfat. Untuk ini diperlukan enzim Embden-Meyerhof (glikolisis) yang bekerja kearah yang berlawanan. Selain itu, juga diperlukan enzim fruktosa 1,6-difosfatase. Enzim ini mengubah fruktosa 1,6-difosfat menjadi fruktosa 6-fosfat.

Secara keseluruhan proses ini dapat dianggap suatu oksidasi tiga molekul glukosa 6-fosfat menjadi tiga molekul CO₂ dan tiga molekul pentosa fosfat. Tiga molekul pentosa fosfat diubah menjadi dua molekul glukosa fosfat dan satu molekul gliseraldehida 3-fosfat. Karena dua molekul gliseraldehide 3-fosfat dapat diubah menjadi satu molekul glukosa 6-fosfat melalui jalur kebalikan glikolisis, maka HMP Shunt dapat dikatakan suatu oksidasi glukosa yang komplit (sempurna) (gambar-20 ).

            Enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase mengontrol HMP Shunt. Enzim ini dapat dihambat oleh NADPH. Reaksi yang dikatalisis enzim ini tidak akan berjalan apabila NADPH tidak dipakai atau dengan kata lain konsentrasinya tidak menurun. Perlu diingat bahwa produksi ribosa 5-fosfat tidak tergantung pada oksidasi glukosa, tapi dapat melewati kebalikan jalur glikolisis.

 

            NADPH yang terbentuk berguna dalam sintesis asam lemak, steroid dan sintesis asam amino. Sintesis asam amino melalui glutamat dehidrogenase. Adanya lipogenesis yang aktif ,maka NADPH diperlukan, hal ini mungkin akan merangsang oksidasi glukosa lewat HMP Shunt. "Fed state", suatu keadaan dimana seseorang baru saja makan, mungkin dapat menginduksi sintesis enzim-enzim glukosa 6-fosfat dehidro-genase dan 6-fosfoglukonat dehidrogenase.

HMP Shunt dalam eritrosit berguna sebagai penghasil suatu reduktor (NADPH). NADPH dapat mereduksi glutation yang telah mengalami oksidasi ( G-S-S-G ) menjadi glutation yang tereduksi (2 G-SH). Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah glutation reduktase. Selanjutnya glutation yang tereduksi dapat membebaskan eritrosit dari H₂O₂ dengan suatu reaksi yang dikatalisis oleh enzim glutation peroksidase.

     2 G-SH  +  H2O2  ®  G-S-S-G  +  2 H₂O

           

Reaksi ini penting sebab penimbunan H₂O₂ memperpendek umur eritrosit. Telah dibuktikan adanya korelasi terbalik antara aktivitas enzim glukosa 6-fosfat dehidrogenase dengan fragilitas sel darah merah. Pada beberapa orang yang mengalami mutasi dimana enzim ini berkurang, maka mereka akan lebih mudah mengalami hemolisis sel darah merah apabila diberi suatu oksidan seperti primaquin, aspirin, sulfonamid atau apabila diberi makan "fava bean".

HMP Shunt akan menghasilkan suatu pentosa untuk sintesis nukleotida dan asam nukleat. Ribosa 5-fosfat akan bereaksi dengan ATP menjadi 5-fosforibosil-1-pirofosfat (PRPP).

 

Dalam otot enzim glukosa 6-fosfat dehidro-genase dan 6-fosfoglukonat dehidrogenase hanya sedikit sekali, namun otot dapat membuat            ribosa 5-fosfat, yaitu dengan kebalikan HMP-Shunt

DAFTAR PUSTAKA

Lehninger A.L., Nelson D.L and Cox M.M : Principles of Biochemistry. Second Ed. Worth Publ. Inc. New York. 1993

file:///E:/Data%20kuliah/TLK%20unhas/3-jalur-metabolisme-karbohidrat.htm