Upload
auliakrestiani
View
15
Download
2
Embed Size (px)
DESCRIPTION
metabolisme karbohidrat
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Karbohidrat adalah komponen dalam makanan yang merupakan sumber energi
yang utama bagi organisme hidup. Dalam makanan kita, karbohidrat terdapat sebagai
polisakarida yang dibuat dalam tumbuhan dengan cara fotosintesis. Tumbuhan
merupakan gudang yang menyimpan karbohidrat dalam bentk amilum dan selulosa.
Amilum digunakan oleh hewan dan manusia apabila ada kebutuhan untuk memproduksi
energi. Di samping dalam tumbuhan, dalam tubuh hewan dan manusia juga terdapat
karbohidrat yang merupakan sumber energi, yaitu glikogen.
Pada proses pencernaan makanan, karbohidrat mengalami proses hidrolisis, baik
dalam mulut, lambung maupun usus. Hasil akhir proses pencernaan karbohidrat ini ialah
glukosa, fruktosa, galaktosa, dan manosa serta monosakarida lainnya. Senyawa-senyawa
ini kemudian diabsorbsi melalui dinding usus dan dibawa ke hati oleh darah.
Dalam sel-sel tubuh, karbohidrat mengalami berbagai proses kimia. Proses inilah
yang mempunyai peranan penting dalam tubuh kita. Reaksi-reaksi kimia yang terjadi
dalam sel ini tidak berdiri sendiri, tetapi saling berhubungan dan saling mempengaruhi.
Sebagai contoh apabila banyak glukosa yang teroksidasi untuk memproduksi energi,
maka glikogen dal;am hati akan mengalami proses hidrolisis untuk membentuk glukosa.
Sebaliknya apabila suatu reaksi tertentu menghasilkan produk yang berlebihan, maka ada
reaksi lain yang dapat menghambat produksi tersebut. Dalam hubungan antar reaksi ini
enzi-enzim mempunyai peranan sebagai pengatur dan pengendali. Proses kimia yang
terjadi dalam sel ini disebut metabolisme.
BAB II
ISI
2.1 Pengertian Metabolisme
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh
makhluk hidup, mulai makhluk hidup bersel satu hingga yang memiliki susunan tubuh
kompleks seperti manusia. Dalam hal ini, makhluk hidup mendapat, mengubah dan
memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan hidupnya.
Metabolisme meliputi proses sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme)
senyawa atau komponen dalam sel hidup. Semua reaksi metabolisme dikatalis oleh
enzim. Hal lain yang penting dalam metabolisme adalah peranannya dalam penawar
racun atau detoksifikasi.
2.2 Pengertian Karbohidrat
Karbohidrat yaitu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon (C), hidrogen
(H), dan oksigen (O). Terdiri atas unsur C, H, O dengan perbandingan 1 atom C, 2 atom
H, 1 atom O. karbohidrat banyak terdapat pada tumbuhan dan binatang yang berperan
struktural & metabolik. Sedangkan pada tumbuhan, untuk sintesis CO2 dan H2O akan
menghasilkan amilum / selulosa melalui proses fotosintesis, sedangkan binatang tidak
dapat menghasilkan karbohidrat sehingga tergantung tumbuhan. Karbohidrat merupakan
sumber energi dan cadangan energi yang diproses melalui proses metabolisme.
Banyak sekali makanan yang kita makan sehari-hari adalah sumber karbohidrat
seperti nasi, singkong, umbi-umbian, gandum, sagu, jagung, kentang, dan beberapa buah-
buahan lainnya.
Rumus umum karbohidrat yaitu (CH2O)n, sedangkan yang paling banyak kita kenal
yaitu glukosa dengan rumus C6H12O6, sukrosa dengan rumus C12H22O11, selulosa dengan
rumus (C6H10O5)n.
2.3 Fungsi Karbohidrat
Fungsi karbohidrat sangat beragam dalam kehidupan kita untuk menunjang
aktivitas sehari-hari. Karbohidrat merupakan asupan yang dibutuhkan tubuh untuk
mendapatkan energi selain protein dan lemak. Karbohidrat sendiri bisa kita dapatkan dari
beberapa makanan-makanan pokok yang biasa kita konsumsi.
Pada umunya, kandungan yang ada di dalam karbohidrat yang didapat melalui
proses kimiawi antara CO2 dan HO2 bersifat manis. Karbohidrat sendiri juga berperan
penting dalam menjaga sistem imun tubuh. Sedangkan untuk fungsi lain dari karbohidrat
untuk tubuh adalah:
- Mempunyai peran penting untuk proses metabolisme, atau proses yang berfungsi
sebagai penyeimbang asam dan basa di dalam tubuh, serta proses untuk membentuk
jaringan sel, struktur dan juga organ-organ dalam tubuh.
- Karbohidrat dapat mencegah terjadinya ketidaksempurnaan proses oksidasi lemak
- Fungsi karbohidrat yang utama adalah sebagai pemasok energi. Dalam 1 gram
karbohidrat mampu menghasilkan 4 kkalori yang melalui proses pembakaran kimiawi
di dalam tubuh akan menjadi sumber energi.
- Makanan ber-karbohidrat dan serat tinggi dapat membantu memperlancar proses pada
pencernaan
- Karena sifat kandungan yang ada dalam karbohidrat yang manis, maka fungsi
karbohidrat kali ini adalah sebagai pemanis alami, khususnya dengan kandungan
monosakarida dan disakarida
- Fungsi karbohidrat juga berperan penting untuk mengoptimalkan kerja protein.
Karena apabila tubuh mengalami kekurangan asupan karbohidrat, maka protein akan
menggantikan fungsi karbohidrat sebagai penghasil energi dan zat pembentuk tubuh.
- Fungsi karbohidrat yang lain yang bisa langsung dirasakan oleh kita semua adalah
memberikan efek kenyang dengan kandungan selulosa-nya.
- Karbohidrat juga berfungsi sebagai pencegah terbentuknya proses ketosis. Proses
ketosis sebisa mungkin harus dicegah, karena malalui proses ini, fungsi utama dari
karbohidrat sebagi pemasok energy yang paling utama telah tergantikan oleh protein
sepenuhnya. Sedangkan fungsi protein hanya sebagai cadangan sedangkan fungsi
utama protein adalah memperbaiki sel-sel tubuh yang rusak.
2.4 Metabolisme Karbohidrat
Metabolisme mengakar pada kata “metabole” dari bahasa Yunani yang berarti
berubah. Dalam dunia ilmu pengetahuan, secara sederhana metabolisme diartikan sebagai
proses kimiawi yang berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup yang bertujuan untuk
menghasilkan energi. Proses metabolisme karbohidrat secara garis besar terdiri dari dua
cakupan yakni reaksi pemecahan atau katabolisme dan reaksi pembentukan atau
anabolisme. Pada proses pembentukan, salah satu unsur yang harus terpenuhi adalah
energi. Energi ini dihasilkan dari proses katabolisme.
Lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori:
1. Lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan)
Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pembentuk struktur dan
mesin tubuh. Salah satu contoh dari kategori ini adalah sintesis protein.
2. Lintasan katabolik (pemecahan)
Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas,
biasanya dalam bentuk fosfat energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi, seperti
rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif.
3. Lintasan amfibolik (persimpangan)
Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan
metabolisme sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan anabolik dan
lintasan katabolik. Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat.
Metabolisme Karbohidrat meliputi :
• Glikolisis (prtubahan glukosa menjadi piruvat dan laktat)
• Dekarboksilasi oksidatif piruvat (perubahan piruvat menjadi asetyl Ko-A)
• Glikogenesis
• Glikogenolisis
• Glukoneogenesis
• Jalur Pentosa Fosfat
• Jalur Asam Uronat
• Metabolisme fruktosa dan galaktosa
2.4.1 Glikolisis
Glikolisis adalah proses pemecahan glukosa menjadi asam piruvat. Melalui
beberapa tahap. Tahap awal glikolisis yaitu mengikat ATP (membutuhkan energi,
biasanya mengikat ATP dari lemak) sehingga membentuk Glukosa Fosfat. Glukosa
Fosfat atom C nya 6 ATP, kemudan diubah menjadi 2 Triose Fosfat ( karena masing-
masing Triosa Fosfat atom C nya 3). Kemudian setelah menjadi Triosa Fosfat, maka
akan menjadi asam piruvat. Nah, ini yang disebut glikolisis.
Kemudian, dari asam piruvat akan menjadi asetil ko-A yang disebut
dekarboksilasi Piruvat (Disebut Dekarboksilasi karena melepaskan CO2). Asetil ko-A
kemudian menjadi substrat dari Siklus Krebs, yang selanjutnya oleh siklus krebs ini
diteruskan menjadi rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif. Jadi, Yang dikatakan
oksidasi sempurna glukosa itu tidak berhenti sampai glikolisis saja, tapi metabolisme
lengkap sampai fosforilasi poksidatif.
Kemudian, dari piruvat menjadi laktat, ini jika pada glikolisis anaerob.
Glikolisis anaerob membutuhkan NADH yang berasal dari NAD (NAD= suatu
enzyme derivat vitamin B3). Jadi, NAD mengalami reduksi menjadi NADH,
kemudian NADH merubah piruvat menjadi laktat. Tujuan utama dari hal ini supaya
NADH bisa terus diubah menjadio NAD, dan NAD bisa erus melangsungkan reaksi.
Metabolisme Glikolisis :
Tahap 1 : Glukosa butuh ATP
Tahap 2 : Denagn bantuan enzim hexokinase dan glucokinase, ATP
diubah menjadi ADP.
Tahap 3 : Glukosa dari lemak menjadi Glukosa-6-Phosphate
(artinye: Fosfat menempel pada atom C no.6 dari
Glukosa.
Tahap 4 : Dari Glukosa-6-Fosfat menjadi Fruktosa-6-Fosfat
(Enzimnya berisomerase)
Tahap 5 : Fruktosa-6-Fosfat diubah menjadi Fruktosa-6-fosfatase.
Tahap 6 : kemudian diubah menjadi Glyceral
dehyde-3-phosphate dan Dihydroxyaceton fosfat
Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat mengalami interkonversi
dengan bantuan enzim fosfotriosa isomerase. Glikolisis berlangsung melalui oksidasi
gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3 bisfosfogliserat, dan karena aktivitas enzim
fosfotriosa isomerase, senyawa dihidroksiaseton fosfat dioksidasi menjadi 1,3
bisfosfogliserat juga. Enzim yang bertanggung jawab adalah gliseraldehid 3-fosfat
dehidrogenase, yang merupakan enzim yang bergantung pada NAD. Enzim ini
mempunyai rumus bangun yang terdiri atas 4 polipeptida identik. Dimana setiap
polipeptida terdapat gugus –SH. Mula-mula substrat akan bergabung dengan gugus –
SH ini sehingga terbentuk senyawa tiohemiasetal yang dikeluarkan dalam reaksi ini
ke NAD+. Melalui fosforilasi terbentuk 1,3 bisfosfogliserat yang akan dikatalisis oleh
enzim fosfogliserat kinase menjadi senyawa 3-fosfogliserat. Karena setiap molekul
glukosa yang mengalami glikolisis menghasilkan 2 molekul triosa fosfat, maka akan
dihasilkan 2 molekul ATP per molekul glukosa, Senyawa 3-fosfogliserat diubah
menjadi 2-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat mutase.
Kemudian 2-fosfogliserat dikatalisis oleh enzim enolase dan melibatkan
dehidrasi serta pendistribusian energi di dalam molekul, terbentuklah
fosfoenolpiruvat. Fosfat berenergi tinggi pada fosfoenolpiruvat dipindah ke ADP oleh
enzim piruvat kinase. Status redoks jaringan menentukan lintasan mana yang akan
diikuti. Jika keadaan bersifat anaerob, reoksidasi NADH melalui pemindahan
sejumlah unsur ekuivalen pereduksi melalui rantai respirasi oksigen akan dicegah.
Piruvat direduksi oleh NADH menjadi laktat oleh enzim laktat dehidrogenase. Dalam
keadaan aerob, piruvat diambil oleh mitokondria, dikonversi menjadi Asetil ko-A,
akan dioksidasi menjadi karbondioksida lewat siklus krebs.
keterangan : meskipun kebanyakan reaksi glikolisis bersifat reversibel tapi
tiga diantaranya merupakan reaksi irreversibel. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim
heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase.
Tahap persiapan
• Memerlukan 2 molekul ATP
• Memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose fosfat
Tahap pengembalian / pay off
• 4 ATP
• 2 molekul piruvat
• 2 molekul NADH + H
Oksidasi sempurna glukosa melibatkan rx
• Glikolisis, menghasilkan 8 ATP
• Dekarboksilasi oksidatif piruvat, 6 ATP
• Siklus Krebs, 24 ATP
• Fosforilasi Oksidatif dan RR
Total ATP = 38 ATP (Aerob)
Total ATP an aerob = 2 ATP
Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.
2.4.2 Glikogenesis
Glikogenesis merupakan proses pembentukan glikogen dari glukosa
Keterangan :
Glukosa akan mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat. Reaksi ini
dikatalisis oleh enzim heksokinase di otot dan glukokinase di hati. Glukosa 6-fosfat
akan diubah menjadi glukosa 1-fosfat yang dikatalisis oleh enzim fosfoglukomutase.
Selanjutnya, senyawa glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) yang
dikatalisis oleh enzim UDPGIc pirofosforilase membentuk nukleotida aktif uridin
difosfat glukosa (UDOGIc). Hidrolisis pirofosfat inorganik berikutnya oleh enzim
pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi ke arah kanan persamaan reaksi.
Dengan kerja enzim glikogen sintase, atom C1 pada glukosa yang diaktifkan
UDPGIc membentuk ikatan dengan C4, sehingga membebaskan uridin difosfat.
Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya atau glikogen primer harus ada untuk
memulai reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein
yang dikenal sebagai glikogenin.
Keterangan :
Ikatan lurus : 1 – 4
Ikatan Cabang : 1 - 6
Glukosa sisa disimpan dalam bentuk glikogen. Sebelumnya sudah ada
glikogen primer, jadi glukosa hanya menambahkan cabang-cabangnya jika sudah
berjumlah delapan. 1 – 4, maksudnya glukosa akan berikatan pada atom C no.1 dan
atom C no.4 Glikogen disimpan di hepar dan otot. Insulin memacu pembentukan
glikogen. Selain itu juga berperan menghambat CAMP, CAMP menghambat
glikogenesis ( sintesis glikogen )
Table of Glycogen Storage Diseases TYPE ENZYM ORGAN MANIFESTASI
Type 0 glycogen synthase
liver hypoglycemia, early death, hyperketonia
Type Ia:von Gierke's
glucose-6-phosphatase
liver hepatomegaly, kidney failure, thrombocyte dysfunction
Type IIIa:Cori's or Forbe's
liver and muscle debranching enzyme
liver, skeletal and cardiac muscle
infant hepatomegaly, myopathy
Type IV:Anderson's
branching enzyme
liver, muscle hepatosplenomegaly, cirrhosis
2.4.3 Glukoneogenesis
Glukoneogenesis merupakan pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat.
Yaitu dari
-Gliserol,
-Laktat,
-Asam-asam amino glukogenik, dan
-Propionat (khusus Propionat untuk hewan memamah biak)
Glukoneogenesis terjadi jika intake karbohidrat rendah
Glukoneogenesis memenuhi kebutuhan tubuh akan gllukosa pada saat
karbohidrat tidak tersedia dalam jumlah yang cukup pada makanan. Pasokan
glukosa terus menerus diperlukan untuk sumber energi, khususnya bagi sistem
saraf dan eritrosit. Selain itu, mekanisme glukoneogenik dipakai untuk
membersihkan berbagai produk metabolisme ringan, misalnya, laktat yang
dihasilkan oleh otot dan eritrosit, gliserol yang diproduksi oleh kelenjar adiposa.
Enzim kunci Glukoneogenesis :
1. Piruvat -- > oksalat ( oleh enzim Piruvat karboksilase )
2. oksalo PEP ( enzim PEP karbisikinase )
3. Fruktosa 1,6 bifosfat Fruktosa 1,6 fosfat ( enzim Fruktosa-1,6-bifosfatase)
4. Glukosa 6 fosfat -- > Glukosa (enzim Glukosa-1,6-fosfatase)
GLUKONEOGENESIS, HUBUNGAN DENGAN SIKLUS KREBS DAN GLIKOLISIS
Keterangan :
Karena glukolisis dan glukoneogenesis menggunakan lintasan yang sama tapi bekerja
dengan arah yang berlawanan, maka aktivitas keduanya harus diatur secara timbal-
balik. Cara ini dicapai melalui 3 mekanisme utama yang mempengaruhi aktivitas
enzim-enzim yang penting, yaitu induksi atau represi sintesis enzim, modifikasi
kovalen oleh fosforilasi yang reversible dan efek alosteri.
Glukoneogenesis
- Universal ditemukan di hewan, tumbuhan , fungi dan mikroorganisme lainnya
- 10 tahap reaksi, dan 7 diantaranya merupakan kebalikan glikolisis