METABOLISME KARBOHIDRAT
DAFTAR ISI
PENDAHULUAN
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Rumusan Masalah
Tujuan
PEMBAHASAN
Pengertian dan Klasifikasi Karbohidrat
Sumber dan Fungsi Karbohidrat
Metabolisme Karbohidrat
Jalur Glikolisis Anaerob
Jalur Dekarboksilasi Oksidatif Piruvat
Siklus Asam Sitrat
Glikogenesis dan Glikogenolisis
Jalur Glukoneogenesis
PENUTUP
Kesimpulan
DAFTAR PUSTAKA
Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita melakukan aktivitas baik yang
merupakan kebiasaan misalnya berdiri, berjalan, mandi, makan dan sebagainya.
Untuk melakukan aktivitas kita memerlukan energi. Energi yang
diperlukan ini diperoleh dari bahan yang dikonsumsi. Pada umumnya, bahan makanan
itu mengandung tiga kelompok utama senyawa kimia yaitu karbohidrat, protein dan
lemak. Salah satu penghasil energi terbesar yaitu karbohidrat glukosa.
Karbohidrat glukosa merupakan karbohidrat terpenting dalam kaitannya dengan
penyediaan energi di dalam tubuh.
Hal ini disebabkan karena semua jenis karbohidrat baik
monosakarida, disakarida maupun polisakarida yang dikonsumsi oleh manusia akan
terkonversi menjadi glukosa di dalam hati. Glukosa ini kemudian akan berperan
sebagai salah satu molekul utama bagi pembentukan energi di dalam tubuh.
Berdasarkan bentuknya, molekul glukosa dapat dibedakan menjadi 2
jenis yaitu molekul D-Glukosa dan L-Glukosa. Faktor yang menjadi penentu dari
bentuk glukosa ini adalah posisi gugus hidrogen (-H) dan alkohol (–OH) dalam
struktur molekulnya. Glukosa yang berada dalam bentuk molekul D & L-Glukosa
dapat dimanfaatkan oleh sistim tumbuh tumbuhan, sedangkan sistim tubuh manusia
hanya dapat memanfaatkan D Glukosa.
Di dalam tubuh manusia glukosa yang telah diserap oleh usus halus
kemudian akan terdistribusi ke dalam semua sel tubuh melalui aliran darah. Di
dalam tubuh, glukosa tidak hanya dapat tersimpan dalam bentuk glikogen di dalam
otot & hati namun juga dapat tersimpan pada plasma darah dalam bentuk
glukosa darah (blood glucose). Di dalam tubuh selain akan berperan sebagai
bahan bakar bagi proses metabolisme, glukosa juga akan berperan sebagai sumber
energi utama bagi kerja otak. Melalui proses oksidasi yang terjadi di dalam
sel-sel tubuh, glukosa kemudian akan digunakan untuk mensintesis molekul ATP
(adenosine triphosphate) yang merupakan molukel molekul dasar penghasil energi
di dalam tubuh.
Dalam konsumsi keseharian, glukosa akan menyediakan hampir 50—75%
dari total kebutuhan energi tubuh. Untuk dapat menghasilkan energi, proses
metabolisme glukosa akan berlangsung melalui 2 mekanisme utama yaitu melalui
proses anaerobik dan proses aerobik. Proses metabolisme secara anaerobik akan
berlangsung di dalam sitoplasma (cytoplasm) sedangkan proses metabolisme
anaerobik akan berjalan dengan mengunakan enzim sebagai katalis di dalam
mitochondria dengan kehadiran Oksigen (O2).
Rumusan Masalah
- Apa pengertian karbohidrat?
- Bagaimana pengklasifikasian dari karbohidrat.
- Apa saja sumber makanan yang dapat menghasilkan karbohidrat?
- Apa saja fungsi dan peran karbohidrat di dalam tubuh?
- Bagaimana metabolisme karbohidrat di dalam tubuh?
Tujuan
- Mahasiswa dapat mengerti dan memahami pengertian karbohidrat.
- Mahasiswa dapat mengetahui pengklasifikasian karbohidrat.
- Mahasiswa dapat mengetahui sumber makanan yang dapat menghasilkan karbohidrat.
- Mahasiswa dapat mengetahui fungsi dan peran dari karbohidrat didalam tubuh.
- Mahasiswa dapat memahami metabolisme karbohidrat di dalam tubuh.
PEMBAHASAN
Pengertian dan
Klasifikasi Karbohidrat
Karbohidrat tersebar luas baik dalam jaringan binatang maupun
jaringan tumbuh-tumbuhan. Dalam tumbuh-tumbuhan karbohidrat dihasilkan oleh
fotosintesis dan mencakup selulosa yang merupakan rangka tumbuh-tumbuhan serta
pati dari sel-sel tumbuhan-tumbuhan. Pada jaringan binatang, karbohidrat dalam
bentuk glukosa dan glikogen berperan sebagai sumber yang penting untuk energi
bagi aktivitas vital. Beberapa karbohidrat mempunyai fungsi sangat spesifik
(misalnya, ribosa dalam asam nukleat dari sel, galaktosa dalam lipid tertentu,
dan manosa glikoprotein).
Karbohidrat berasal dari kata karbo = unsur karbon dan hidrat =
air = H2O yang berarti unsur C mengikat molekul H2O, dengan rumus kimia:
C.H2O → CH2O
Karbohidrat adalah polihidroksi dari aldehida atau keton. Atau
senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa tersebut bila dihidrolisis; Nama
karbohidrat atau ‘hidrat dari karbon’ adalah istilah yang dilontarkan pada masa
awal yang dipelajarinya kimia karbohidrat. Banyak dari senyawa senyawa ini
mempunyai bobot molekul kelipatan CH2O, misalnya C6H12O6 dan C5H10O5.
Karbohidrat dapat didefinisikan secara kimia sebagai derivat
aldehida atau keton dari alkohol / polihidrik (lebih dari satu gugus OH) atau
sebagai senyawa yang menghasilkan derivat-derivat ini pada hidrolisis.
Biomolekuler karbohidrat adalah suatu makromolekul senyawa organik
dengan BM beberapa ribu sampai 500.000 sehingga rumus kimia karbohidrat ditulis
menjadi :
(CH2O)n
→ C n
(H2O)n n
= jumlah atom C
Makromolekul senyawa organik tersebut berkerangka rantai
hidrokarbon. Secara kimiawi, karbohidrat adalah suatu polihidroksiaseton. Suatu
senyawa karbohidrat biasanya, diakhiri dengan kata sakarida yang berarti gula
(bhs.Yunani) atau dengan kata osa. Nama karbohidrat berasal dari kenyataan
bahwa kebanyakan senyawa dari golongan ini mempunyai rumus empiris yang
menunjukan bahwa senyawa tersebut adalah karbon “hidrat” yang memiliki
perbandingan karbon terhadap hidrogen dan terhadap oksigen adalah 1 : 2 : 1.
Sebagai contoh rumus empiris D-glukosa adalah C6H12O6 yang juga
dapat ditulis dengan (CH2O)6 atau C6(H2O)6. Walaupun banyak karbohidrat
memiliki rumus umum sesuai dengan rumus empiris (CH2O)n, akan tetapi ada
beberapa karbohidrat yang tidak memperlihatkan nisbah (perbandingan) tersebut,
dan beberapa karbohidrat lain mengandung nitrogen, fosfor, atau sulfur.
Ada tiga kelas besar karbohidrat: monosakarida, oligosakarida, dan
polisakarida. Kita dapat menghidrolisasikan secara sempurna kedua polisakarida
dan oligosakarida untuk menghasilkan monosakarida, dan hidrolisa lebih lanjut
tidak menghasilkan molekul apapun yang lebih kecil dari monosakarida.
Oligosakarida adalah primer yang terdiri dari dua hingga enam dari satuan
monosakarida. Polisakarida seperti pati dan selulosa mengandung beribu-ribu
satuan monosakarida yang dihubungkan oleh sambungan-sambungan kovalen yang
dapat dihidrolisasikan.
Berdasarkan atas jumlah unit gula, karbohidrat dikelompokkan
menjadi tiga golongan utama, yaitu :
1.
Monosakarida, sebagai
gula sederhana terdiri dari hanya satu unit polihidroksi aldehid atau keton. Monosakarida
adalah sakarida yang tidak dapat dihidrolisis menjadi bentuk yang lebih
sederhana lagi. Monosakarida yang paling banyak di alam adalah D-glukosa (yang
memiliki 6 atom karbon)
2.
Oligosakarida, terdiri
dari rantai pendek unit monosakarida yang digabungkan bersama-sama oleh ikatan
kovalen. Kebanyakan oligosakarida yang mempunyai tiga atau lebih unit
monosakarida, tidak terdapat secara bebas, tetapi digabungkan sebagai rantai
samping polipeptida pada glikoprotein dan proteoglikan yang merupakan komponen
penting dalam permukaan sel dan sistem penyangga ekstraseluler pada hewan.
Disakarida adalah salah satu kelompok senyawa yang termasuk ke dalam golongan
oligosakarida. Disakarida adalah karbohidrat yang sama atau berbeda. Rumus
empiris disakarida adalah Cn(H2O)n-1.
3.
Polisakarida, terdiri
dari rantai panjang yang mempunyai ratusan atau ribuan unit monosakarida.
Beberapa polisakarida, seperti glikogen, mempunyai rantai bercabang.
Polisakarida yang paling banyak dijumpai pada dunia tanaman, yaitu pati dan
selulosa terdiri dari monomer-monomer D-glukosa, tetapi senyawa-senyawa ini
berbeda dalam hal cara unit D-glukosa dikaitkan satu dengan yang lainnya.
Sumber dan Fungsi
Karbohidrat
Sumber karbohidrat
dibagi menjadi 3 golongan yaitu padi-padian, umbi-umbian, dan kacang-kacangan:
·
Padi-padian :
beras, gandum, jagung.
·
Umbi-umbian :
ubi, talas, kentang, singkong.
·
Kacang-kacangan :
kacang kedelai, kacang merah, kacang hijau.
·
Wortel dan bit relatif
lebih banyak mengandung karbohidrat.
Fungsi utama karbohidrat adalah:
a.
Menyediakan energi
bagi tubuh
Sebagian karbohidrat dalam tubuh berada dalam
sirkulasi darah sebagai glukosa untuk keperluan sirkulasi darah. Sebagian lagi
disimpan sebagai glikogen dalam hati dan jaringan otot. Dan ada juga diubah
menjadi lemak sebagai cadangan energi.
b.
Karbohidrat juga
sebagai pemberi rasa manis pada makanan
Karbohidrat memberi rasa manis
khususnya mono dan disakarida. Bila tingkat kemanisan sukrosa adalah 1 maka
tingkat kemanisan fruktosa 1,7; glukosa0,7; maltosa 0,4; laktosa 0,4.
c.
Karbohidrat sebagai
penghemat protein
Karbohidrat makanan tidak mencukupi.
Protein akan memenuhi kebutuhan energi dengan mengalahkan fungsi utamanya
sebagai zat pembangun. Sebaiknya bila karbohidrat makanan mencukupi protein
terutama akan digunakan sebagai zat pembangun.
d.
Karbohidrat sebagai
pengatur metabolisme lemak
Karbohidrat mencegah terjadinya
oksidasi lemak yang tidak sempurna, sehingga menghasilkan keton berupa asam
asetoasetat,aseton,dan asam β-hidroksi-butirat. Bahan-bahan ini akan dibentuk
dalam hati dan dikeluarkan melalui urine dengan mengikat basa berupa ion
natrium. Ini dapat menyebabakan ketidakseimbangan natrium,dehidrasi,pH cairan
tubuh menurun. Keadaan ini akan menyebabkan ketosis yang dapat merugikan tubuh.
Dibutuhkan antara 50-100gr karbohidrat sehari untuk mencegah ketosis.
Metabolisme Karbohidrat
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di
dalam makhluk hidup, mulai dari makhluk bersel satu yang sangat sederhana
seperti bakteri, protozoa, jamur, tumbuhan, hewan; sampai kepada manusia,
makhluk yang susunan tubuhnya sangat kompleks. Di dalam proses ini makhluk
hidup mendapat, mengubah, dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk
mempertahankan kelangsungan hidupnya.
Metabolisme meliputi proses sintesis dan proses penguraian senyawa
atau komponen dalam sel hidup. Proses sintesis itu disebut anabolisme dan
proses penguraian disebut katabolisme. Semua reksi metabolisme dikatalisis oleh
enzim, termasuk reaksi yang sederhana seperti penguraian asam karbonat menjadi
air dan karbondioksida, proses pemasukan dan pengeluaran zat kimia dari dan ke
dalam sel melalui membran; proses biosintesis protein yang panjang dan rumit;
ataupun proses penguraian bahan makanan dalam sistem pencernaan mulai dari
mulut, lambung, usus, dan penyerapan hasil penguraian tersebut melalui dinding
usus, serta penyebarannya ke seluruh bagian tubuh yang memerlukannya. Hal lain
yang penting dari metabolisme adalah peranannya dalam proses pengawaracunan
atau detoksifikasi, yaitu mekanisme reaksi pengubahan zat yang beracun menjadi
senyawa tak beracun yang dapat dikeluarkan dari tubuh. Anabolisme dibedakan
dari katabolisme dalam beberapa hal: anabolisme merupakan proses sintesis
molekul kimia kecil menjadi molekul yang lebih besar, sedangkan katabolisme
adalah sebaliknya, yaitu proses penguraian molekul besar menjadi molekul kecil;
anabolisme adalah proses yang membutuhkan energi sedangkan katabolisme
melepaskan energi; anabolisme merupakan reaksi reduksi, sedangkan katabolisme
adalah reaksi oksidasi; seringkali hasl akhir anabolisme merupakan senyawa
pemula unruk proses katabolisme. Sebagian besar proses metabolisme terjadi di
dalam sel, oleh karena itu mekanisme masuk dan keluarnya zat kimia melalui
membran sel mempunyai arti penting dalam mempertahankan keseimbangan energi dan
materi di dalam tubuh.
Karbohidrat merupakan satu diantara nutrien utama bagi manusia. Di
dalam tubuh dijumpai beberapa jalur oksidasi karbohidrat, misalnya: Glikolisis
anaerob, Glikolisis aerob, Jalur Glikogenesis dan glikogenolisis, Jalur asam
glukoronat, Jalur HMP-shunt (Hexose Mono Phosphate shunt), Jalur
gluconeogenesis.
Dan tidak kurang
pentingnya adalah jalur oksidasi spesifik bagi monosakarida tertentu.
Jalur glikolisis anaerob
Dikenal pula sebagai jalur Embden-Meyerhof dan berlansung di
sitosol sel jaringan tubuh. Jalur oksidasi ini berlangsung tanpa adanya
oksigen. Untuk mudah mengingatnya jalur EM dibagi menjadi dua kelompok deretan
reaksi :
1.
Kelompok deretan
reaksi Heksosa dengan kelengkapannya yang terkait bertitik tolak pada reaksi
perubahan glukosa menjadi glukosa-6P dan berakhir pada reaksi pembentukan
fruktosa-1,6-bifosfat dari fruktosa-6P.
Diawali oleh perubahan
glukosa menjadi Glukosa-6P. Reaksi dikatalisis oleh enzim glukokinase yang
bersifat spesifik untuk glukosa dan dapat juga dikatalisis oleh enzim
heksokinase yang bersifat umum untuk semua heksosa dan mengkaitkan ATP sebagai
sumber gugus fosfat atom C-6 molekul Glukosa-6P yang dihasilkannya.
Perlu kiranya diingat
bahwa enzim glukokinase maupun heksokinase bersifat irreversibel. Jaringan hati
mengandung enzim Glukosa-6-fosfatase yang dapat membalikkan reaksi kerja enzim
glukokinase atau heksokinase tadi secara langsung; tetapi otot tidak mengandung
enzim glukosa-6 fosfatase. Selanjutnya, glukosa-6P diubah menjadi Fruktosa-6P.
Reaksi dikatalisis oleh enzim mutase yang bekerja secara reversibel.
Berikutnya, fruktosa-6P
diubah menjadi Fruktosa-1,6-bisfosfat. Reaksi dikatalisis oleh enzim
fosfofruktokinase yang bekerja irreversibel, dan ATP sebagai sumber gugus
fosfat pada atom karbon-1 molekul fruktosa 1,6 bifosfatase. Jaringan hati
maupun otot mengandung enzim Fruktosa-1,6-bifosfatase, yang membalikkan reaksi
kerja enzim fosfofruktokinase tadi secara langsung.
Fruktosa-1,6-bifosfat
dipecah menjadi dua molekul triosa, masing-masing 1 molekul gliseraldehid-3P
dan 1 molekul dihidroksiaseton-P. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim aldoase
yang bersifat reversibel. Reaksi ini merupakan reaksi yang terakhir pada
kelompok deretan reaksi heksosa, dan merupakan reaksi awal pada kelompok
deretan reaksi Triosa.
2.
Kelompok reaksi Triosa
dengan kelengkapannya yang terkait bertitik tolak pada pembentukan 1 molekul
Gliseraldehida 3P dan 1 molekul dihidroksiaseton P yang berasal dari pemecahan
molekul Fruktosa -1,6-bisfosfat, dan berakhir pada pembentukan asam laktat dari
asam piruvat.
Mula-mula dihidroksi
aseton-P diubah menjadi gliseraldehid-3P. Reaksi dikatalisis oleh enzim
isomerae yang bersifat reversibel. Berarti 1 molekul glukosa menghasilkan 2
molekul gliseraldehid-3P, berarti 1 molekul heksosa menghasilkan 2 molekul
triosa.
Berikutnya
gliseraldehid-3P dioksidasi sambil mengikat gugus fosfaat pada atom karbon-1
membentuk 1,3-bisfosfogliserat. Sebagai sumber fosfat atom karbon-1 molekul
1,3-bisfosfogliserat bukan ATP melainkan fosfat anorganik yang dijumpai di
jaringan. Reaksi dikatalisis oleh enzim dehidrogenase dengan Ko-DH-ase NAD+
sehingga dihasilkan NADH + H+. Reaksi ini bersifat reversibel.
Karena glikolisis
Embden-Meyerhof menghasilkan produk akhir asam laktat yang dibentuk dari asam
piruvat dan dikatalisis oleh enzim LDH yang memerlukan NADH, maka NADH yang
diproduksi dari perubahan gliserald-3P menjadi 1,3-bisfosfogliserat, dapat
dipergunakan untuk keperluan ini.
Berarti NADH tersebut
tidak memasuki RP (rantai pernapasan), berarti pula reaksi perubahan
gliserald-3P menjadi 1,3- bisfosfogliserat tidak menghasilkan molekul ATP dalam
perhitungan jumlah molekul ATP yang diproduksi pada rekasi glikolisis EM.
Berikutnya gugus fosfat Karbon-1 molekul 1,3-bisfosfogliserat ditransfer ke ADP
sehinggan terbentuklah 1 molekul ATP. Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim
gliserat kinase yang bersifat reversibel.
Berikutnya, terjadi
mutasi intramolekul ggus fosfat karbon-3 ke karbon-2 molekul gliserat sehingga
dihasilkan 2-fosfogliserat. Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim mutase yang
bersifat reversibel. Selanjutnya terjadi enolisasi 2-fosfogliserat. Reaksi
tersebut dikatalisis oleh enzim enolase yang bersifat reversibel dan dihasilkan
fosfoenol piruvat (PEP).
Berikutnya, PEP
memberikan gugus fosfatnya kepada ADP sehingga dihasilkan ketopiruvat dan ATP.
Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim Piruvat kinase yang bersifat
irreversibel, namun tidak dijumpai enzim lainnya yang mengembalikan secara
langsung reaksi tersebut baik di hati maupun otot.
Akhirnya, asam piruvat
diubah menjadi asam laktat yang dikatalisis enzim dehidrogenase yang bersifat
reversibel dengan Ko.DH-ase NADH yang dihasilkan pada reaksi perubahan
gliserarld-3P menjadi 1,3-bisfosfogli-serat tersebut dahulu.
Beberapa tahap reaksi di
jalur glikolisis Embden-Meyerhof, dapat dihambat oleh senyawa tertentu sehingga
dapat mengganggu jalannya glikolisis EM, misalnya: Yodoasetat menghambat
aktivitas enzim gliserald-3P dehydrogenase dan Fuorida menghambat
aktivitas enolase.
Jalur dekarkoksilasi
Oksidatif Piruvat
Reaksi ini dikatalisis oleh enzim komplek Piruvat DH-ase yang
melibatkan koenzim TPP (Thiamin Pyro Phosphate); L(S)2; KoASH; FAD; dan NAD.
Diawali reaksi dekarboksilasi piruvat yang menghasilkan CO2 dan
radikal hidroksietil dalam bentuk molekul TPP-hidroksietil. Berikutnya, gugus
hidroksietil dari molekul TPP-hidroksietil dioksidasi menjadi asetil, dan
selanjutnya gugus asetil dari molekul TPP-asetil ditransfer ke koenzim L(S)2
membentuk asetil- lipoamida.
Berikutnya, gugus asetil dari molekul asetil-lipoamida ditransfer
ke Koenzim A membentuk asetat aktif (asetil-SkoA) disertai L- (SH)2. Produk
L-(SH)2 tersebut mentransfer elektronnya ke FAD mengasilkan FADH2 dan terbentuk
L(S)2, yang dipakai kembali pada reaksi oksidatif dekarboksilasi asam piruvat
berikutnya. Selanjutnya FADH2 mentransfer elektronnya ke NAD+ menghasilkan NADH
+ H+ dan FAD+ dibebasan untuk dipakai kembali seperti L(S)2.
Akhirnya NADH memasuki RP menghasilkan 3 molekul ATP. Berarti
dekarboksilasi oksidatif satu molekul asam piruvat menghasilkan 1 molekul
asetil-SkoA + 3 molekul ATP.
Siklus Asam Sitrat
Dikenal pula sebagai siklus trikarboksilat (TCA) atau siklus Krebs.
Jalur ini berlangsung dengan adanya oksigen. Diawali oleh reaksi kondensasi
asetil-SkoA dengan oksaloasetat yang dikatalisis oleh enzim sitrat sintase.
Reaksinya bersifat reversibel dan menghasilkan asam sitrat.
Berikutnya, asam sitrat diubah menjadi isositrat yang dikatalisis
oleh enzim akonitase. Reaksinya bersifat reversibel. Selanjutnya isositrat
diubah menjadi alfa-ketoglutarat yang dikatalisis oleh enzim isositrat
dehidrogenase dengan KoDH-ase NAD+. Reaksinya bersifat reversibel dan produk
NADH nya memasuki RP menghasilkan 3 molekul ATP.
Berikutnya alfa-ketoglutarat diubah menjadi suksinil-SKoA yang
dikatalisis oleh komplek enzim alfa-ketoglutarat dehidrogenase dan KoDH-ase
NAD+. Reaksinya bersifat reversibel. Selain NAD+ reaksi ini pun mengkaitkan
KoASH. Produk NADH memasuki RP sehingga dihasilkan 3 molekul ATP.
Suksinil-SkoA adalah satu substrat berenergi tinggi, sehingga
apabila dia membebaskan KoASHnya yang dikatalisis oleh enzim suksinat tiokinase
akan dihasilkan 1 molekul GTP (sinonim dengan ATP). Reaksinya bersifat
reversibel.
Selanjutnya suksinat berubah menjadi fumarat yang dikatalisis oleh
enzim suksinat dehidrogenase dengan Ko-DH-ase FAD. Produk FADH2 memasuki RP
sehingga dihasilakn 2 molekul ATP. Reaksinya bersifat reversibel.
Kemudian fumarat diubah menjadi malat yang dikatalisis oleh enzim
fumarase. Reaksinya bersifat reversibel tanpa menghasilkan molekul ATP.
Akhirnya malat diubah menjadi oksaloasetat yang dikatalisis oleh enzim malat
dehidrogenase dengan Ko-DH-ase NAD+, dan produk NADH memeasuki RP sehingga
dihasilkan 3 molekul ATP. Reaksinya bersifat reversibel dan
oksaloasetat yang terbentuk dipakai lagi untuk mengawali siklus asam sitrat
berikutnya.
Glikogenesis dan
Glikogenolisis
Awal reaksi sama dengan jalur EM yaitu reaksi pembetukan
glukosa-6P dari glukosa yang dikatalisis oleh enzim heksoskinase atau enzim
glukokinase, dan reaksinya bersifat irreversibel. Selanjutnya gugus fosfat C6
dimutasi intramolekuler ke C1 molekul glukosa menghasilkan glukosa-1P. Reaksi tersebut
dikatalisis oleh enzim fosfoglukomutase yang bersifat irreversibel.
Berikutnya, glukosa-1P dengan dikatalisis oleh enzim UDPG
pirofosforilase yang bersifat irreversibel menghasilkan UDPG (Uridin Di
Phosphate Glukosa) yang dikenal pula sebagai “glukosa aktif)”. Kemudian, dengan
dikatalisis oleh enzim glikogen sintase, atom karbon-1 molekul glukosa dari
molekul UDPG membentuk ikatan glukosidat dengan atom karbon-4 residu glukosa
terminal dari molekul glikogen primer (yang sudah tersedia sebelumnya); ini
merupakan reaksi awal dari reaksi pembentukan molekul glikogen seutuhnya.
Apabila rantai glukosida tersebut telah mencapai panjang rantai yang minimal
terdiri dari 11residu glukosa, maka dibentuklah titik percabangan yang
dikatalisis oleh “branching enzyme” (amilo- 1,4- 1,6 transglukosidase). Cabang
yang baru ini memperpanjang rantai glukosida seperti cara yang pertama tadi;
dan rantai telah mencapai minimal yang terdiri dari 11 residu glukosa. Ini
berlangsung terus-menerus sampai pada akhirnya pohon molekul glikogen terbentuk
secara tuntas.
Glikogenolisis
Jalur glikogenolisis bukan merupakan jalur balik glikogenesis yang
disebabkan kerja enzim yang bersifat reversibel melainkan masing-masing
mempunyai jalur sendiri dengan macam enzim yang berbeda.
Pemecahan ikatan glukosida -1,4- yang dimulai dari bagian terminal
setiap rantai cabang yang mengarah ke pangkal percabangan rantai sampai dicapai
4 residu glukosa tersisa dari titik percabangan rantai. Reaksi ini dikatalisis
oleh enzim fosforilase spesifik dan dihasilkan glukosa -1P. Unit trisakarida
dari residu 4 molekul glukosa yang tersisa tadi dipindahkan ke rantai cabang
lainnya. Reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim glukan transferase; akibat
titik cabang -1,6- menjadi terbuka.
Selanjutnya titik cabang -1,6-glukosida yang terbuka ini
dihidrolisis oleh “debraching enzyme yang bersifat spesifik”, yang berupa enzim
amilo-1,6-glukosidase. Selanjutnya gugus fosfat pada atom C-1 dari molekul
glukosa-1P dimutasi intramolekuler membentuk glukosa-6P. Reaksi tersebut dikatalisis
oleh enzim fosfoglukomutase yang bersifat irreversibel.
Enzim adenilat siklase mempengaruhi glikogenesis dan
glikogenolisis secara tidak langsung adenilat siklase hanya mengkatalisis
pembentukan AMP-siklis dari ATP yang bersifat merangsang fosforilase dan
menekan glikogen sintase.
Jalur Glukoneogenesis
Glukoneogenesis adalah reaksi pembentukan glukosa yang berasal
dari senyawa-senyawa non-karbohidrat misalnya asam-asam amino, senyawa-senyawa
intermediate yang dijumpai di jalur-jalur metabolisme. Terutama,
gluconeogenesis berlangsung pada keadaan tubuh yang seang mengalami kekurangan
glukosa untuk memenuhi energy yang diperlukan oleh tubuh.
Pada jalur glikolisis anerob, yang berlangsung di sitosol,
terdapat satu kendala yang sangat tidak mungkin untuk membalikkan reaksi
glikolisis anaerob secara langsung dari laktat membentuk kembali glukosa;
karena enzim piruvat-kinase, yang mengkatalisis perubahan PEP menjadi
keto-piruvat, bersifat irreversibel dan tidak dijumpai enzim lain yang
membalikkan secara langsung reaksi yang dikatalisisnya itu. Tetapi hal ini dapat
diatasi dengan cara di mana asam piruvat dari sitosol memasuki mitokondria
lebih dahulu. Selanjutnya di dalam mitokondria, asam piruvat membentuk
oksaloasetat yang dikatalisis oleh enzim piruvat karboksilase.
Kemudian oksaloasetat yang dihasilkan tadi membentuk malat yang
dikatalisis oleh enzim malat dehydrogenase dengan Ko.DH-ase NAD+. Selanjutnya
malat keluar menembus mitokondria ke dalam sitosol, dan di dalam sitosol, malat
membentuk oksaloasetat kembali yang dikatalisis oleh enzim malat DH-ase dengan
Ko.DH-ase NAD+.
Akhirnya, di sitosol oksaloasetat membentuk fosfoenolpiruvat yang
dikatalisis oelh enzim fosfoenolpiruvat karboksikinase dengan GTP, sebagai
sumber gugus fosfat yang terikat dalam molekul PEP. Dengan demikian untuk
selanjutnya jalur glikolisis anaerob EM dapat dikembalikan sampai terbentuknya
glukosa yang diperlukan. Tetapi hal ini tidak berlaku untuk gluconeogenesis di
dalam otot, karena setelah terbentuknya glukosa-6P dari reaksi balik glikolisis
anaerob EM, glukosa-6P tidak dapat membentuk glukosa, karena otot tidak
mengandung enzim glukosa-6-fosfatase, yang mengkatalisis perubahan glukosa-6P
menjadi glukosa. Akibatnya, bila produk asam laktat di otot akan diubah menjadi
glukosa, harus ditransfer lebih dahulu ke hati, baru kemudian di hati terjadi
pembentukan glukosa dari asam laktat melalui jalur gluconeogenesis tadi.
Perjalanan laktat dari otot melalui sirkulasi darah menuju ke hati untuk
membentuk glukosa dikenal sebagai siklus asam laktat (siklus Cori). Pada
mamalia, gluconeogenesis terutama berlangsung di hati dan ginjal.
Keterlibatan siklus Krebs dan jalur glikolisis anaerob EM terhadap
proses gluconeogenesis khususnya yang berasal dari asam-asam amino di dalam
jaringan tubuh tampak jelas bahwa pada beberapa senyawa intermediate dari
siklus asam sitrat terkait di dalam reaksi gluconeogenesis sebagai tempat
masuknya asam amino ke dalam siklus tersebut, misalnya asam aspartate melalui
reaksi transminasi menghasilkan oksaloasetat.
Hal yang serupa dialami oleh asam glutamate melalui reaksi
transaminase menghasilkan alfa-ketoglutarat. Asam amino lain yang juga
membentuk alfa-ketoglutarat adalah histidine, prolin, glutamin, dan arginin.
Begitu pula asam amino tirosin dan fenilalanin membentuk fumarate;
isoleusin, metionin, valin, dan propionate membentuk suksinil-SKoA. Asam amino
OH-prolin, serin, sistein, treonin, glisin, triptofan, dan alanine membentuk
asam piruvat, yaitu satu senyawa intermediate glikolisis anaerob EM, bukan dari
siklus Krebs.
Gliserol membentuk dihidroksiaseton-fosfat juga satu senyawa
intermediate glikolisis anaerob EM. Asam lemak dengan jumlah atom C genap,
lebih dahulu dioksidasi beta akan menghasilkan sejumlah molekul asetil-SKoA;
ditambah satu molekul asam propionate apabila asam lemak mempunyai jumlah atom
C yang ganjil.
Asetil-SKoA selain memasuki jalur glikolisis aerob dan
gluconeogenesis, memasuki juga jalur pembentukan sterol, misalnya; kolesterol,
hormone kortikosteroid, hormone seks; dan jalur pembentukan benda keton,
misalnya; aseton, aseto-asetat, dan beta-hidroksibutirat (seperti telah
diuraikan terdahulu).
Propionate membentuk suksinil-SKoA, yaitu satu senyawa
intermediate siklus Krebs, yang sebelumnya lebih dahulu membentuk senyawa
intermediate berupa metil-malonil-SKoA.
PENUTUP
Kesimpulan
Berdasarkan asal usul katanya, karbohidrat berarti unsur C yang
mengikat molekul H2O dengan rumus kimia CH2O. Karbohidrat adalah
polihidroksi dari aldehida atau keton atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa
tersebut bila dihidrolisis. Fungsi utama karbohidrat adalah menyediakan energi
bagi tubuh, karbohidrat juga sebagai pemberi rasa manis pada makanan,
karbohidrat sebagai penghemat protein, karbohidrat sebagai pengatur metabolisme
lemak. Karbohidrat terkandung dalam golongan padi-padian, umbi-umbian, dan
kacang-kacangan.
Ada tiga kelas besar karbohidrat, yaitu monosakarida,
oligosakarida, dan polisakarida. Hidrolisasis secara sempurna dari polisakarida
dan oligosakarida dapat menghasilkan monosakarida, dan hidrolisa lebih lanjut
tidak menghasilkan molekul apapun yang lebih kecil dari monosakarida.
Oligosakarida adalah primer yang terdiri dari dua hingga enam dari satuan
monosakarida, sedangkan polisakarida mengandung beribu-ribu satuan monosakarida
yang dihubungkan oleh sambungan-sambungan kovalen yang dapat dihidrolisasikan.
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di
dalam makhluk hidup. Metabolisme meliputi proses sintesis dan proses penguraian
senyawa atau komponen dalam sel hidup. Proses sintesis itu disebut anabolisme
dan proses penguraian disebut katabolisme. Karbohidrat merupakan satu diantara
nutrien utama bagi manusia. Di dalam tubuh dijumpai beberapa metabolisme yang
terjadi pada karbohidrat, yaitu glikolisis anaerob, glikolisis aerob, dan
glikogenolisis yang merupakan proses katabolisme karbohidrat. Sedangkan,
glikogenesis dan glukoneogenesis merupakan proses anabolisme karbohidrat.
DAFTAR PUSTAKA
Hardjasasmita,P:”Ikhtisar
Biokimia Dasar B”;Balai Penerbit FKUI Jakarta (1996).
Poedjiadi,Anna.
Supriatin, TFM.2012.Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: UI Press
Lehninger, Thaenawijaya,
Maggy. 1982. Dasar-Dasar Biokimia. Jilid I-II. Jakarta:Erlangga.
Stryer, Lubert. 2000.
Biokimia, Edisi 4. Jakarta:EGC.
Wirahadikusumah,
Muhamad.1985.Biokimioa: Metabolisme energi, karbohidrat, dan lipid. Penerbit
ITB Bandung 1985.
Komentar
Posting Komentar