8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
1/37
FISIOLOGIMIKROBAMetabolisme Karbohidrat
Zul Rachmat RusdinF1D1 06 011Fakultas Matematika dan IlmuPenetahuan Alam!ni"e#sitas $alu%le%&16 'anua#( )00*+
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
2/37
Fisiologi Mikroba
KATA PENGANTAR
Segala puji dan rasa syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena
atas karunia, taufik, dan hidayahNya penyusunan Makalah Metabolisme Karbohidrat
dapat tersusun sebagai mana mestinya.
enulis sangat menyadari bah!a dalam proses penulisan makalah ini tidak
mungkin dapat terselesaikan tanpa adanya bantuan dukungan serta keterlibatan dari
berbagai pihak. "leh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan
u#apan terima kasih yang setulusnya kepada Ayah Serta Almarhumah $bunda Saya,
Saudara, Sahabat, Teman%teman yang telah banyak membantu dalam proses
penyusunan Makalah ini.
enulis menyadari bah!a dalam penyusunan makalah ini masih banyak
terdapat kekurangan, untuk itu penulis senantiasa mengharapkann saran dan kritik
yang dapat membangun demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini dapat
bermanfaat bagi kita semua. AM$&N.
Kendari, '( )anuari *++
enulis
BAB I
PENDAHULUAN
*| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
3/37
Fisiologi Mikroba
'.' -atar elakang
Kata karbohidrat berasal dari kata karbon dan air. Se#ara sederhanakarbohidrat didefinisikan sebagai polimer gula. Karbohidrat adalah senya!a karbon
yang mengandung sejumlah besar gugus hidroksil. Karbohidrat paling sederhana bisa
berupa aldehid /disebut polihidroksialdehid atau aldosa0 atau berupa keton /disebut
polihidroksiketon atau ketosa0. erdasarkan pengertian di atas berarti diketahui
bah!a karbohidrat terdiri atas atom 1, 2 dan ". Adapun rumus umum dari
karbohidrat adalah3
Cn(H2On atau CnH2nOn
Karbohidrat memegang peranan penting dalam alam karena merupakan
sumber energi utama bagi manusia dan he!an yang harganya relatif murah. Semua
karbohidrat berasal dari tumbuh%tumbuhan. Melalui fotosintesis, klorofil tanaman
dengan bantuan sinar matahari mampu membentuk karbohidrat dari karbondioksida
/1"*0 berasal dari udara dan air /2*"0 dari tanah. Karbohidrat yang dihasilkan adalah
klarbohidrat sederhana glukosa. 4i samping itu dihasilkan oksigen /"*0 yang lepas di
udara.
roduk yang dihasilkan terutama dalam bentuk gula sederhana yang mudah
larut dalam air dan mudah diangkut ke seluruh sel%sel guna penyediaan energi.
Sebagian dari gula sederhana inmi kemudian mengalami polimerisasi dan membentuk
polisakarida. Ada dua jenis polisakarida tumbuh%tumbuhan, yaitu pati dan nonpati.
ati adalah bentuk simpanan karbohidrat berupa polimer glukosa yang dihubungkan
dengan ikatan glikosidik /ikatan antara gugus hidroksil atom 1 nomor ' pada molekul
5| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
4/37
Fisiologi Mikroba
glukosa dengan gugus hiodroksil atom nomor 6 pada molekul glukosa lain dengan
melepas ' mol air0. olisakarida nonpati membentuk struktur dinding sel yang tidak
larut dalam air. Struktur polisakarida nonpati mirip pati, tapi tidak mengandung ikatan
glikosidik. Serelia, seperti beras, gandum, dan jagung serta umbi%umbian merupakan
sumber pati utama di dunia. olisakarida nonpati merupakan komponen utama serat
makanan.
'.* Fungsi Karbohidrat
Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai #adangan energi jangka
pendek /gula merupakan sumber energi0. Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah
sebagai #adangan energi jangka menengah /pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk
he!an dan manusia0. Fungsi lainnya adalah sebagai komponen struktural sel.
BAB II
PE!BAHA"AN
*.' Klasifikasi Karbohidrat
6| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
5/37
Fisiologi Mikroba
Karbohidrat dapat dikelompokkan menurut jumlah unit gula, ukuran dari
rantai karbon, lokasi gugus karbonil /%17"0, serta stereokimia.
erdasarkan jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 6
golongan utama yaitu3
'. Monosakarida /terdiri atas ' unit gula0
*. 4isakarida /terdiri atas * unit gula0
5. "ligosakarida /terdiri atas 5%'+ unit gula0
6. olisakarida /terdiri atas lebih dari '+ unit gula0
embentukan rantai karbohidrat menggunakan ikatan glikosida.
erdasarkan lokasi gugus C=O, monosakarida digolongkan menjadi * yaitu3
'. Aldosa /berupa aldehid0*. Ketosa /berupa keton0
Klasifikasi karbohidrat menurut lokasi gugus karbonil
erdasarkanjumlah atom Cpada rantai, monosakarida digolongkan menjadi3
'. Triosa /tersusun atas 5 atom 10
*. Tetrosa /tersusun atas 6 atom 10
5. entosa /tersusun atas ( atom 106. 2eksosa /tersusun atas 8 atom 10
(. 2eptosa /tersusun atas 9 atom 10
8. "ktosa /tersusun atas 5 atom 10
(| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
6/37
Fisiologi Mikroba
Klasifikasi karbohidrat menurut jumlah atom C
Contoh monosakarida
1ontoh pertama di atas /sebelah kiri0 menunjukkan sebuah monosakarida
triosa /memiliki 5 atom 10, aldosa /berstruktur aldehid:%1"20 sehingga dinamakan
gula aldotriosa. Sedangkan #ontoh kedua /sebelah kanan0 menunjukkan sebuah
monosakarida heksosa /memiliki 8 atom 10, ketosa /berstruktur keton:;%1"%;0
sehingga dinamakan gula ketoheksosa.
8| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
7/37
Fisiologi Mikroba
erdasarkanstereokimia, monosakarida terbagi menjadi beberapa golongan.
Stereokimia adalah studi mengenai susunan spasial dari molekul. Salah satu bagian
dari stereokimia adalah stereoisomer. Stereoisomer mengandung pengertian3
'. memiliki kesamaan order dan jenis ikatan
*. memiliki perbedaan susunan spasial5. memiliki perbedaan properti /sifat0.
&nantiomer merupakan pasangan dari stereoisomer. 4alam hal ini terdapat
aturan yaitu3
'. 4iberi a!alan 4 dan -
*. Keduanya merupakan gambar #ermin yang tak mungkin saling tumpang tindih
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
8/37
Fisiologi Mikroba
Contoh enantiomer dari gula triosa (perhatikan perbedaan susunan spasial yang
ada)
*.* )enis = )enis Karbohidrat
2&2&' Kar#oi$ra) "e$erana
Karbohidrat sederhana terdiri dari3
*.*.'.' Monosakarida
Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena terdiri atas 8%
rantai atau #in#in karbon. Atom%atom hidrogen dan oksigen terikat pada rantai atau
#in#in ini se#ara terpisah atau sebagai gugus hidroksil /"20. Ada tiga jenis heksosa
yang penting dalam ilmu gi>i, yaitu glukods, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga ma#am
monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu 8 atom
karbon, '* atom hidrogen, dan 8 atom oksigen. erbedaannya hanya terletak pada
#ara penyusunan atom%atom hidrogen dan oksigen di sekitar atom%atom karbon.
?| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
9/37
Fisiologi Mikroba
erbedaan dalam susunan atom inilah yang menyebabkan perbedaan dalam tingkat
kemanisan, daya larut, dan sifat lain ketiga monosakarida tersebut. Monosakarida
yang terdapat di alam pada umumnya terdapat dalam bentuk isomer dekstro /40.
gugus hidroksil ada karbon nomor * terletak di sebelah kanan. Struktur kimianya
dapat berupa struktur terbuka atau struktur #in#in. )enis heksosa lain yang kurang
penting dalam ilmu gi>i adalah manosa. Monosakarida yang mempunyai lima atom
karbon disebut pentosa, seperti ribosa dan arabinosa.
o Glukosa, dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam
dalam jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan
bersamaan dengan fruktosa dalam madu. i.
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
10/37
Fisiologi Mikroba
o ruktosa, dinamakan juga le@ulosa atau gula buah, adalah gula paling manis.
Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, 182'*"8, namun
strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosda merangsang jonjot ke#apan
pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis.
o Galaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa,
akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pen#ernaan laktosa.
o !anosa, jarang terdapat di dalam makanan. 4i gurun pasir, seperti di $srael
terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.
o "entosa, merupakan bagian sel%sel semua bahan makanan alami. )umlahnya
sangat ke#il, sehingga tidak penting sebagai sumber energi.
*.*.'.* 4isakarida
Ada empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa, maltosa, laktosa, dan
trehaltosa.
Trehaltosa tidak begitu penting dalam milmu gi>i, oleh karena itu akan
dibahas se#ara terbatas. 4isakarida terdiri atas dua unit monosakarida yang terikat
satu sama lain melalui reaksi kondensasi. kedua monosakarida saling mengikat
berupa ikatan glikosidik melalui satu atom oksigen /"0. ikatan glikosidik ini biasanya
terjadi antara atom 1 nomor ' dengan atom 1 nomor 6 dan membentuk ikatan alfa,
dengan melepaskan satu molekul air. hanya karbohidrat yang unit monosakaridanya
terikat dalam bentuk alfa yang dapat di#ernakan. 4isakarida dapat dipe#ah kembali
mejadi dua molekul monosakarida melalui reaksi hidrolisis.
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
11/37
Fisiologi Mikroba
#ukrosaatau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Se#ara komersialgula pasir yang B terdiri atas sukrosa dibuat dari keuda ma#am bahan makanan
tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi.
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
12/37
Fisiologi Mikroba
dalam saluran pen#ernaan. 2al ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yang
tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan diare.
Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua. Mlaktosa
adalah gula yang rasanya paling tidak manis /seperenam manis glukosa0 dan lebih
sukar larut daripada disakarida lain.
%rehalosaseperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai
gila jamur. Sebanyak '(B bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa
juga terdapat dalam serangga.
*.*.'.5
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
13/37
Fisiologi Mikroba
o !anitol dan &ulsitoladalah alkohol yang dibuat dari monosakarida manosa dan
galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar, dan !ortel.
Se#ara komersialo manitol diekstraksi dari sejenis rumput laut. Kedua jenis
alkohol ini banyak digunakan dalam industri pangan.
o Inositolmerupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. $nositol terdfapat
dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia.
*.*.'.6 "ligosakarida
"ligosakarida terdiri atas polimer dua hingga sepuluh monosakarida.
o 'afinosa, stakiosa, dan erbaskosaadalah oligosakarida yang terdiri atas unit%unit
glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat du dalam
biji tumbuh%tumbuhan dan ka#ang%ka#angan serta tidak dapat dipe#ah oleh
en>im%en>im pern#ernaan.
o ruktanadalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa unit
fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa. Fruktan terdapat di dalam
serealia, ba!ang merah, ba!ang putih, dan asparagus. Fruktan tidak di#ernakan
se#ara berarti. Sebagian ebsar di dalam usus besar difermentasi.
'5| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
14/37
Fisiologi Mikroba
2&2&2 Kar#oi$ra) Komple*%
*.*.*.' olisakarida
Karbohidrat kompleks ini dapat mengandung sampai tiga ribu unit gula
sederhana yang tersusun dalam bentuk rantai panjang lurus atau ber#abang. )enis
polisakarida yang penting dalam ilmu gi>i adalah pati, dekstrin, glikogen, dan
polisakarida nonpati.
o "atimerupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh%tumbuhan dan merupakan
karbohidrat utama yang dimakan manusia di seluruh dunia. ati terutama terdapat
dalam padi%padian, biji%bijian, dan umbi%umbian.
o )umlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbeda satu sama lain,
bergantung jenis tanaman asalnya. entuk butiran pati ini berbeda satu sama lain
dengan karakteristik tersendiri dalam hal daya larut, daya mengentalkan, dan rasa.
Amilosa merupakan rantai panjang unit glukosa yang tidak ber#abang, sedangkan
amilopektin adfalah polimer yang susunannya ber#abang%#abang dengan '(%5+
unit glukosa pada tiap #abang.
o &ekstrin merupakan produk antara pada peren#anaan pati atau dibentuk melalui
hidrolisis parsial pati. 4ekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam
makanan le!at pipa /tube feeding0. 1airan glukosa dalam hal ini merupakan
#ampuran dekstrin, maltosa, glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar dari
sukrosa dan glukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih ke#il sehingga
tidak mudah menimbulkan diare.
'6| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
15/37
Fisiologi Mikroba
o Glikogen dinamakan juga pati he!an karena merupakan bentuk simpanan
karbohidrat di dalam tubuh manusia dan he!an, yang terutama terdapat di dalam
hati dan otot. 4ua pertiga bagian dari glikogen disimpan dalam otot dan
selebihnya dalam hati.
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
16/37
Fisiologi Mikroba
*.6 roses en#ernaan dan Metabolisme Karbohidrat
Tujuan akhir pen#ernaan dan absorpsi karbohidrat adalah mengubah
karbohidrat menjadi ikatan%ikatan lebih ke#il, terutama berupa glukosa dan fruktosa,
sehingga dapat diserap oleh pembulu darah melalui dinding usus halus. en#ernaan
karbohidrat kompleks dimulai di mulut dan berakhir di usus halus.
Pen+ernaan *ar#oi$ra) ,
a. Mulut
en#ernaan karbohidrat dimulai di mulut. ola makanan yang diperoleh
setelah makanan dikunyah ber#ampurn dengan ludah yang mengandung en>im
amilase /sebelumnya dikenal sebagai ptialin0. Amilase menghidrolisis pati atau
amilum menjadi bentuk karbohidrat lebih sederhana, yaitu dekstrin. ila berada di
mulut #ukup lama, sebagian diubah menjadi disakarida maltosa. &n>im amilase ludah
bekerja paling baik pada p2 ludah yang bersifat netral. olus yang ditelan masuk ke
dalam lambung.
b. Csus 2alus
en#ernaan karbohidrat dilakukan oleh en>im%en>im disakarida yang
dikeluarkan olej sel%sel mukosa usus halus bnerupa maltase, sukrase, dan laktase.
2idrolisis disakarida oleh en>im%en>im ini terjadi di dalam mikro@ili dan
monosakarida yang dihasilkan adalah sebagai berikut 3
Monosakarida glukosa, fruktosa, dan galaktosa kemudian diabsorpsi melalui
sel epitel usus halus dan diangkut oleh sistem sirkulasi darah melalui @ena porta. ila
konsentrasi monosakarida di dalam usus halus atau pada mukosa sel #ukup tinggi,
absorpsi dilakukan se#ara pasif atau fasilitatif. Tapi, bila konsentrasi turun, absorpsi
'8| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
17/37
Fisiologi Mikroba
dilakukan se#ara aktif mela!an gradien konsentrasi dengan menggunakan energi dari
AT dan ion natrium.
#. Csus esar
4alam !aktu '%6 jam setelah selesai makan, pati nonkarbohidrat atau serat
makanan dan sebagian ke#il pati yang tidak di#ernakan masuk ke dalam usus besar.
Sisa%sisa pen#ernaan ini merupakan substrat potensial untuk difermentasi oleh
mikroorganisma di dalam usus besar. Substrat potensial lain yang difermentasi adalah
fruktosa, sorbitol, dan monomer lain yang susah di#ernakan, laktosa pada mereka
yang kekurangan laktase, serta rafinosa, stakiosa, @erbaskosa, dan fruktan.
roduk utama fermentasi karbohidrat di dalam usus besar adalah
karbondioksida, hidrogen, metan dan asam%asam lemak rantai pendek yang mudah
menguap, seperti asam asetat, asam propionat dan asam butirat.
Sekilas )alannya Metabolisme Karbohidrat Mulai 4ari Sistem en#ernaan Sampai ada
Tahapan
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
18/37
Fisiologi Mikroba
"e*ila% !e)a#oli%me Kar#oi$ra)
eranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah menyediakan glukosa bagi
sel%sel tubuh, yang kemudian diubah menjadi energi. im,
oksidasi biologi, dan glukoneogenesis pada situs ini juga.
'?| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
19/37
Fisiologi Mikroba
#iklus asam sitrat sebagai lintasan amfibolik dalam metabolisme (perhatikan jalur
persimpangan jalur katabolisme dan anabolisme) (dipetik dariMurray dkk.iokimia 2arper0
'| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
20/37
Fisiologi Mikroba
Ilustrasi skematis dari lintasan metabolik dasar
Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang tergolong sebagai
katabolisme maupun anabolisme, yaitu glikolisis, oksidasi piru@at, siklus asam sitrat,
glikogenesis, glikogenolisis serta glukoneogenesis.
Se#ara ringkas, jalur%jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut3
'.
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
21/37
Fisiologi Mikroba
5. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. 4alam
tahap ini dihasilkan energi berupa AT.
6. )ika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa
tidak dipe#ah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa /disebut
glikogen0.
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
22/37
Fisiologi Mikroba
**| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
$intasan detail glikolisis (dipetik dariMurray dkk. iokimia 2arper0
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
23/37
Fisiologi Mikroba
Se#ara rin#i, tahap%tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai berikut (pada setiap
tahap, lihat dan hubungkan dengan Gambar $intasan detail metabolisme
karbohidrat)3
1. Glu*o%amasuk lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glu*o%a./ 0o%0a)
dengan dikatalisir oleh en>im e*%o*ina%eatau glu*o*ina%epada sel parenkim
hati dan sel ulau -angerhans pan#reas. roses ini memerlukan ATP sebagai
donor fosfat. AT bereaksi sebagai kompleks Mg%AT. Terminal fosfat
berenergi tinggi pada AT digunakan, sehingga hasilnya adalah ADP. (-1P)
;eaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar berupa kalor,
sehingga dalam kondisi fisiologis dianggap irre@esibel. 2eksokinase dihambat
se#ara alosterik oleh produk reaksi glukosa 8%fosfat.
Mg*
im
0o%0oe*%o%a i%omera%e dalam suatu reaksi isomerasi aldosa%ketosa. &n>im ini
hanya bekerja pada anomer %glukosa 8%fosfat.
%4%glukosa 8%fosfat%4%fruktosa 8%fosfat
3. 1ru*)o%a /.0o%0a) diubah menjadi 1ru*)o%a '/.#i0o%0a) dengan bantuan
en>im 0o%0o0ru*)o*ina%e. Fosfofruktokinase merupakan en>im yang bersifat
alosterik sekaligus bisa diinduksi, sehingga berperan penting dalam laju
glikolisis. 4alam kondisi fisiologis tahap ini bisa dianggap irre@ersible. ;eaksi
ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)
%4%fruktosa 8%fosfat AT4%fruktosa ',8%bifosfat
*5| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
24/37
Fisiologi Mikroba
4. 1ru*)o%a '/.#i0o%0a) dipe#ah menjadi * senya!a triosa fosfat yaitu
gli%era$ei$ 3.0o%0a) dan $ii$ro*%i a%e)on 0o%0a). ;eaksi ini dikatalisir oleh
en>im al$ola%e /fruktosa ',8%bifosfat aldolase0.
4%fruktosa ',8%bifosfat4%gliseraldehid 5%fosfat dihidroksiaseton fosfat
5. Gli%eral$ei$ 3.0o%0a) dapat berubah menjadi $ii$ro*%i a%e)on 0o%0a) dan
sebaliknya /reaksi interkon@ersi0. ;eaksi bolak%balik ini mendapatkan
katalisator en>im 0o%0o)rio%a i%omera%e.
4%gliseraldehid 5%fosfatdihidroksiaseton fosfat
6.
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
25/37
Fisiologi Mikroba
berubah menjadi ',5%bifosfogliserat, maka dari ' molekul glukosa pada bagian
a!al, sampai dengan tahap ini akan menghasilkan * G 5 7 8. (+6P)
7. &nergi yang dihasilkan dalam proses oksidasi disimpan melalui pembentukan
ikatan sulfur berenergi tinggi, setelah fosforolisis, sebuah gugus fosfat berenergi
tinggi dalam posisi ' senya!a '3 #i0o%0ogli%era). Fosfat berenergi tinggi ini
ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut dengan ADP, yang dikatalisir
oleh en>im 0o%0ogli%era) *ina%e. Senya!a sisa yang dihasilkan adalah 3.
0o%0ogli%era).
',5%bifosfogliserat A45%fosfogliserat AT
1atatan3
Karena ada dua molekul ',5%bifosfogliserat, maka energi yang dihasilkan adalah
* G ' 7 *. (+2P)
8. 3.0o%0ogli%era) diubah menjadi 2.0o%0ogli%era)dengan dikatalisir oleh en>im
0o%0ogli%era) mu)a%e. Senya!a *,5%bifosfogliserat /difosfogliserat, 4im
enola%e. ;eaksi ini melibatkan dehidrasi serta pendistribusian kembali energi di
dalam molekul, menaikkan @alensi fosfat dari posisi * ke status berenergi tinggi.
Enola%e $iam#a) ole 0luori$e, suatu unsure yang dapat digunakan jika
glikolisis di dalam darah perlu di#egah sebelum kadar glukosa darah diperiksa.
&n>im ini bergantung pada keberadaan Mg* atau Mn*.
*(| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
26/37
Fisiologi Mikroba
*%fosfogliseratfosfoenol piru@at 2*"
10. Fosfat berenergi tinggi PEP dipindahkan pada ADP oleh en>im piru5a) *ina%e
sehingga menghasilkan ATP. &nol piru@at yang terbentuk dalam reaksi ini
mengalami kon@ersi spontan menjadi keto piru@at. ;eaksi ini disertai
kehilangan energi bebas dalam jumlah besar sebagai panas dan se#ara fisiologis
adalah irre@ersible.
Fosfoenol piru@at A4piru@at AT
1atatan3
Karena ada * molekul & maka terbentuk * molekul enol piru@at sehingga
total hasil energi pada tahap ini adalah * G ' 7 *. (+2P)
11. )ika keadaan bersifat anaero# ()a* )er%e$ia o*%igen0, reoksidasi NA42
melalui pemindahan sejumlah unsure ekui@alen pereduksi akan di#egah.
Piru5a)akan direduksi oleh NADHmenjadi la*)a)&;eaksi ini dikatalisir oleh
en>im la*)a) $ei$rogena%e&
iru@at NA42 2-/0%-aktat NA4
4alam keadaan aero#, piru5a) diambil oleh mitokondria, dan setelah kon@ersi
menjadi a%e)il.KoA, akan dioksidasi menjadi CO2melalui %i*lu% a%am %i)ra)
("i*lu% Kre#6%. &kui@alen pereduksi dari reaksi NA42 2yang terbentuk
dalam glikolisis akan diambil oleh mitokondria untuk oksidasi melalui salah
satu dari reaksi ulang alik /shuttle0.
Kesimpulan3
ada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terin#i sebagai berikut3
- hasil tingkat substrat 3 6
- hasil oksidasi respirasi 3 8
- jumlah 3'+
*8| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
27/37
Fisiologi Mikroba
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 8 3 % *
?
ada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terin#i sebagai berikut3
- hasil tingkat substrat 3 6
- hasil oksidasi respirasi 3 +
- jumlah 3 6
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 8 3 % *
*
O*%i$a%i piru5a)
4alam jalur ini, piru@at dioksidasi /dekarboksilasi oksidatif0 menjadi Asetil%
KoA, yang terjadi di dalam mitokondria sel. ;eaksi ini dikatalisir oleh berbagai
en>im yang berbeda yang bekerja se#ara berurutan di dalam suatu kompleks
multien>im yang berkaitan dengan membran interna mitokondria. Se#ara kolektif,
en>im tersebut diberi nama kompleks piru@at dehidrogenase dan analog dengan
kompleks %keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat.
)alur ini merupakan pengu#ung an)ara gli*oli%i% $engan %i*lu% Kre#6%.
)alur ini juga merupakan kon@ersi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan
sebaliknya dari senya!a non karbohidrat menjadi karbohidrat.
;angkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piru@at adalah
sebagai berikut3
'. 4engan adanya TDP/thiamine diphosphate0, piru5a) didekarboksilasi menjadi
deri@ate i$ro*%ie)il )iamin $i0o%0a) terikat en>im oleh komponen kompleks
en>im piru@at dehidrogenase. roduk sisa yang dihasilkan adalah CO2.
*9| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
28/37
Fisiologi Mikroba
*. Hi$ro*%ie)il )iamin $i0o%0a) akan bertemu dengan lipoami$ )ero*%i$a%i, suatu
kelompok prostetik dihidroksilipoil transasetilase untuk membentuk a%e)il
lipoami$ selanjutnya TDP lepas.
5. Selanjutnya dengan adanya KoA."H, a%e)il lipoami$ akan diubah menjadi
a%e)il KoA, dengan hasil sampingan berupa lipoami$ )ere$u*%i.
6. Siklus ini selesai jika lipoami$ )ere$u*%idireoksidasi oleh fla@oprotein, yang
mengandung FA4, pada kehadiran $ii$rolipoil $ei$rogena%e. Akhirnya
fla@oprotein tereduksi ini dioksidasi oleh NA4, yang akhirnya memindahkan
ekui@alen pereduksi kepada ran)ai re%pira%i.
iru@at NA4 KoAAsetil KoA NA42 2 1"*
*?| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
29/37
Fisiologi Mikroba
"i*lu% a%am %i)ra)
Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus KrebEs dan siklus asam trikarboksilat dan
berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan 7alur #er%ama
o*%i$a%i *ar#oi$ra) lipi$ $an pro)ein&
Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil
KoA, dengan membebaskan sejumlah ekui@alen hidrogen yang pada oksidasi
menyebabkan pelepasan dan penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari
bahan baker jaringan, dalam bentuk AT. ;esidu asetil ini berada dalam bentuk asetil%
*| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
$intasan oksidasi piruat (dipetik dariMurray dkk. iokimia 2arper0
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
30/37
Fisiologi Mikroba
KoA /125%1"KoA, asetat aktif0, suatu ester koen>im A. Ko%A mengandung @itamin
asam pantotenat.
Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi
karbohidrat, lipid dan protein. 2al ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak
asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus
tersebut.
5+| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
31/37
Fisiologi Mikroba
#iklus asam sitrat sebagai jalur bersama metabolisme karbohidrat, lipid dan protein
(dipetik dari !urray dkk* +iokimia arper)
Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekui@alen
pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan en>im
5'| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
32/37
Fisiologi Mikroba
dehidrogenase spesifik. Cnsur ekui@alen pereduksi ini kemudian memasuki rantai
respirasi tempat sejumlah besar AT dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif.
ada keadaan tanpa oksigen /anoksia0 atau kekurangan oksigen /hipoksia0 terjadi
hambatan total pada siklus tersebut.
&n>im%en>im siklus asam sitrat terletak $i $alam ma)ri*% mi)o*on$ria, baik dalam
bentuk bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria
sehingga memfasilitasi pemindahan unsur ekui@alen pereduksi ke en>im terdekat
pada rantai respirasi, yang bertempat di dalam membran interna mitokondria.
$intasan detail #iklus Kreb-s (dipetik dari !urray dkk* +iokimia arper)
5*| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
33/37
Fisiologi Mikroba
;eaksi%reaksi pada siklus asam sitrat diuraikan sebagai berikut3
'& Kondensasi a!al a%e)il KoA dengan o*%aloa%e)a) membentuk %i)ra), dikatalisir
oleh en>im %i)ra) %in)a%emenyebabkan sintesis ikatan karbon ke karbon di antara
atom karbon metil pada asetil KoA dengan atom karbon karbonil pada
oksaloasetat. ;eaksi kondensasi, yang membentuk sitril KoA, diikuti oleh
hidrolisis ikatan tioester KoA yang disertai dengan hilangnya energi bebas dalam
bentuk panas dalam jumlah besar, memastikan reaksi tersebut selesai dengan
sempurna.
Asetil KoA "ksaloasetat 2*"Sitrat KoA
2& "i)ra) dikon@ersi menjadi i%o%i)ra) oleh en>im a*oni)a%e /akonitat hidratase0
yang mengandung besi Fe*dalam bentuk protein besi%sulfur /Fe3S0. Kon@ersi ini
berlangsung dalam * tahap, yaitu3 $ei$ra%i men7a$i %i%.a*oni)a), yang sebagian
di antaranya terikat pada en>im dan rei$ra%i men7a$i i%o%i)ra)&
;eaksi tersebut dihambat oleh fluoroasetat yang dalam bentuk fluoroasetil KoA
mengadakan kondensasi dengan oksaloasetat untuk membentuk fluorositrat.
Senya!a terakhir ini menghambat akonitase sehingga menimbulkan penumpukan
sitrat.
3& I%o%i)ra) mengalami dehidrogenasi membentuk o*%alo%u*%ina) dengan adanya
en>im i%o%i)ra) $ei$rogena%e. 4i antara en>im ini ada yang spesifik NA4,
hanya ditemukan di dalam mitokondria. 4ua en>im lainnya bersifat spesifik
NA4dan masing%masing se#ara berurutan dijumpai di dalam mitokondria serta
55| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
Sitrat Sis%akonitat/terikat en>im0
$sositrat
2*" 2
*"
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
34/37
Fisiologi Mikroba
sitosol. "ksidasi terkait ran)ai re%pira%iterhadap isositrat berlangsung hampir
sempurna melalui en>im yang bergantung NA4.
$sositrat NA4"ksalosuksinat=ketoglutarat 1"* NA42 2
/terikat en>im0
Kemudian terjadi dekarboksilasi menjadi 8*e)oglu)ara) yang juga dikatalisir
oleh en>im i%o%i)ra) $ei$rogena%e. Mn* atau Mg* merupakan komponen
penting reaksi dekarboksilasi. "ksalosuksinat tampaknya akan tetap terikat pada
en>im sebagai intermediate dalam keseluruhan reaksi.
9& Selanjutnya 8*e)oglu)ara) mengalami dekarboksilasi oksidatif
melalui #ara yang sama dengan dekarboksilasi oksidatif piru@at, dengan kedua
substrat berupa asam =keto.
=ketoglutarat NA4 KoASuksinil KoA 1"* NA42 2
;eaksi tersebut yang dikatalisir oleh *omple*% 8*e)oglu)ara) $ei$rogena%e,
juga memerlukan kofaktor yang idenstik dengan kompleks piru@at dehidrogenase,
#ontohnya T4, lipoat, NA4, FA4 serta KoA, dan menghasilkan pembentukan
%u*%inil KoA /tioester berenergi tinggi0. Arsenit menghambat reaksi di atas
sehingga menyebabkan penumpukan =ketoglutarat.
:& Tahap selanjutnya terjadi perubahan %u*%inil KoA menjadi %u*%ina) dengan
adanya peran en>im %u*%ina) )io*ina%e (%u*%inil KoA %in)e)a%e&
Suksinil KoA i A4Suksinat AT KoA
4alam siklus asam sitrat, reaksi ini adalah satu%satunya #ontoh pembentukan
fosfat berenergi tinggi pada tingkatan substrat dan terjadi karena pelepasan energi
bebas dari dekarboksilasi oksidatif =ketoglutarat #ukup memadai untuk
56| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
35/37
Fisiologi Mikroba
menghasilkan ikatan berenergi tinggi disamping pembentukan NA42 /setara
dengan 5.
/& "u*%ina) dimetabolisir lebih lanjut melalui reaksi dehidrogenasi yang diikuti oleh
penambahan air dan kemudian oleh dehidrogenasi lebih lanjut yang menghasilkan
kembali oksaloasetat.
Suksinat FA4Fumarat FA42*
;eaksi dehidrogenasi pertama dikatalisir oleh en>im %u*%ina) $ei$rogena%e
yang terikat pada permukaan dalam membrane interna mitokondria, berbeda dengan
en>im%en>im lain yang ditemukan pada matriks. ;eaksi ini adalah satu%satunya reaksi
dehidrogenasi dalam siklus asam sitrat yang melibatkan pemindahan langsung atom
hydrogen dari substrat kepada fla@oprotein tanpa peran NA4. &n>im ini
mengandung FA4 dan protein besi%sulfur /Fe3S0. 1umara) terbentuk sebagai hasil
dehidrogenasi. 1umara%e /fumarat hidratase0 mengkatalisir penambahan air pada
0umara) untuk menghasilkan mala).
Fumarat 2*"-%malat
&n>im fumarase juga mengkatalisir penambahan unsure%unsur air kepada
ikatan rangkap fumarat dalam konfigurasi trans.
!ala) dikon@ersikan menjadi o*%aloa%e)a) dengan katalisator berupa en>im mala)
$ei$rogena%e, suatu reaksi yang memerlukan NA4.
-%Malat NA4oksaloasetat NA42 2
&n>im%en>im dalam siklus asam sitrat, ke#uali alfa ketoglutarat dan suksinat
dehidrogenase juga ditemukan di luar mitokondria. Meskipun dapat mengkatalisir
reaksi serupa, sebagian en>im tersebut, misalnya malat dehidrogenase padakenyataannya mungkin bukan merupakan protein yang sama seperti en>im
mitokondria yang mempunyai nama sama /dengan kata lain en>im tersebut
merupakan isoen>im0.
5(| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
36/37
Fisiologi Mikroba
ada proses oksidasi yang dikatalisir en>im dehidrogenase, 5 molekul NA42
dan ' FA42*akan dihasilkan untuk setiap molekul asetil%KoA yang dikatabolisir
dalam siklus asam sitrat. 4alam hal ini sejumlah ekui@alen pereduksi akan
dipindahkan ke rantai respirasi dalam membrane interna mitokondria /lihat kembali
gambar tentang siklus ini0.
Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekui@alen pereduksi NA42
menghasilkan 5 ikatan fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi A4 menjadi AT
dalam proses fosforilasi oksidatif. Namun demikian FA42*hanya menghasilkan *
ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi tinggi selanjutnya akan dihasilkan
pada tingkat siklus itu sendiri /pada tingkat substrat0 pada saat suksinil KoA diubah
menjadi suksinat.
4engan demikian rin#ian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah3
'. Tiga molekul NA42, menghasilkan 3 5 H 5 7
*. Satu molekul FA42*, menghasilkan 3 ' G * 7 *
5. ada tingkat substrat 7 '
)umlah 7 '*
Satu siklus KrebEs akan menghasilkan energi 5 5 ' * 5 7 '*.
Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piru@at dan siklus KrebEs, akan dapat
kita hitung bah!a ' mol glukosa jika dibakar sempurna /aerob0 akan menghasilkan
energi dengan rin#ian sebagai berikut3
'.
8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba
37/37
Fisiologi Mikroba
DA1TAR PU"TAKA
2eru, Santoso Wahito Nugroho, S.Kep., Ns., M.M.Kes., akses !eb *++?.
!etabolisme Karbohidrat &isajikan #ebagai bahan Kuliah +iokimia
+agi !ahasis.a &III Kebidanan. ...*herus.n*.eebly*/om .
;ini, Tri Nuringtyas., akses !eb *++?. !etabolisme Karbohidratdi sajikan dalam
o!er oint.
TrimanunipaIyahoo.#om. Akses !eb *++?.+iokimia Karbohidrat.
!!!.!ikipedia.#om. *++?.!etabolisme Karbohidrat.
http://www.heruswn.weebly.com/http://www.heruswn.weebly.com/mailto:[email protected]://www.wikipedia.com/http://www.heruswn.weebly.com/mailto:[email protected]://www.wikipedia.com/