ii
i
METABOLISME KARBOHIDRAT
TUGAS MAKALAH
FEBRINA SANTA THERESIA SIREGAR
4143131014
UNIVERSITAS NEGERI MEDAN
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
JURUSAN KIMIA
MEDAN
2016
ABSTRAK
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam mahluk hidup. Metabolisme juga merupakan perubahan transpormasi kimia menjadi energy yang terjadi diadalam tubuh. Metabolisme meliputi proses sintesis (Anabolisme) dan proses penguraian (katabolisme) senyawa atau komponen dalam sel mahluk hidup. Pada proses pencernaan karbohidrat, Makanan yang kita makan sehari-hari dipecah menjadi partikel-partikel kecil di dalam saluran pencernaan untuk diabsorbsi dan ditransport ke berbagai sel-sel di dalam tubuh. Sel-sel tubuh mentransformasi kedalam energi kimia dalam bentuk sederhana yang dapat dipergunakan segera atau sebagai cadangan makanan. Metabolisme antar karbohidrat dirangkum menjadi 2 bagian yakni penguraian dan pembentukan glukosa, (meliputi : glikolisis, glikolisis anerob, fermentasi alkohol, pernafasan atau respirasi, dan glukoneogenesis) serta pembentukan glikogen (glikogenesis) dan penguraian glikogen (glikogenolis). Adapun organ organ yang terlibat dalam proses metabolisme karbohidrat adalah hati (hepar), pankreas, medulla adrenal, dan kelenjar tiroid.
ABSTRACT
Metabolism is the process of all chemical reactions that occur in living beings. Metabolism is also a change in the chemical transpormasi into energy that occurs diadalam body. Metabolism includes the synthesis process (Anabolisme) and the decomposition (catabolism) substances or components in the cells of living creatures.In the process of digestion of carbohydrates, food we eat everyday is broken down into small particles in the digestive tract to be absorbed and transported to various cells in the body. The body's cells transform into chemical energy in a simple form that can be used immediately or as a backup food.Between carbohydrate metabolism summarized into two parts, namely the decomposition and formation of glucose, (including: glycolysis, anaerobic glycolysis, alcohol fermentation, respiration, and gluconeogenesis) and glycogen formation (glikogenesis) and breakdown of glycogen (glikogenolis). The organs involved in carbohydrate metabolism is the liver (hepatic), pancreas, adrenal medulla, and the thyroid gland.
DAFTAR ISI
BAB Halaman
Abstrak i
Absract ii
Daftar isi iii
Daftar gambar iv
I Pendahuluan 1
1.1 Latar belakang masalah 1
1.2 Rumusan masalah 3
1.3 Tujuan 3
II Tinjauan umum 4
2.1 Pengertian umum metabolisme 4
2.2 Pencernaan karbohidrat 5
2.3 Metabolime karbohidrat 5
2.4 Organ yang terlibat dalam metabolisme karbohidrat 18
III Kesimpulan 20
Daftar Pustaka 21
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Reaksi tahap pertama jalur glikolisis 7
2.2 Reaksi tahap kedua jalur glikolisis 7
2.3 Reaksi tahap ketiga jalur glikolisis 8
2.4 Reaksi tahap keempat dan kelima jalur glikolisis 8
2.5 Reaksi tahap keenam jalur glikolisis 9
2.6 Reaksi tahap ketujuh jalur glikolisis 9
2.7 Reaksi tahap kedelapan jalur glikolisis 9
2.8 Reaksi tahap keseembilan jalur glikolisis 10
2.9 Reaksi tahap kesepuluh jalur glikolisis 10
2.10 Reaksi keseluruhan fermentasi alkohol 11
2.11 Reaksi perubahan piruvat menjadi asam laktat dalam proses
fermentasi asam laktat 12
2.12 Tahap – Tahap respirasi sel 13
2.13 Proses Glukoneogenesis di dalam tubuh 15
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Karbohidrat didefenisikan sebagai zat yang mengandung atom karbon, hidrogen, dan oksigen. Karbohidrat berasal dari kata karbon dan hidrat, karbon artinya adalah ato karbon dan hidrat adalah air. Oleh karena itu rumus umum karbohidrat dapat ditulis Cx(H2O)y. Defenisi ini hanya berlaku untuk sebagian besar kelompok karbohidrat, karena ada beberapa jenis karbohidrat lain yang mengandung bagian oksigen yang lebih rendah dibandingkan dengan yang ada dalam air atau derivat ada derivat karbohidrat yang mengandung nitrogen dan sulfur.
Secara kimia Karbohidrat adalah polihidroksi aldehida atau keton. Nama ini dari fakta bahwa kebanyakan mempunya rumus empiris CnH2On atau Cn(H2O)n, atau (C.H2O)n, sehingga orang prancis menyebut "hydrate de carbone", walaupun tidak menggambarkan secara tepat. Secara struktur, Karbohidrat adalah makromolekul yang dibangun oleh satuan-satuan (unit) molekul dari polihidroksi aldehoda atau keton ( Abun, 2004)
Pada hewan dan manusia, karbohidrat disimpan dalam bentuk glikogen, terutama dihati (2-8%) dan otot (0,5-1%). Glikogen hati terutama berguna untuk mempertahankan agar kadar glukosa darah normal (70-90 mg/100 mL darah), sedangkan glikogen otot bertindak sebagai penyedia energi untuk keperluan kontraksi (Arbianto, 1998).
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam mahluk hidup, mulai dari mahluk bersel satu yang sangat sederhana seperti bakteri, protozoa, jamur, tumbuhan, hewan, sampai kepada manusia, mahluk yang sususnan tubuhnya kompleks. Didalam proses ini mahluk hidup mendapat, mengubah, dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahnkan kelangsungan hidupnya (Wirahadikusumah, 1985).
Metabolisme berperan mengubah zat-zat makanan seperti : glukosa, asam amino, dan asam lemak menjadi senyawa-senyawa yang diperlukan untuk proses kehidupan seperti : sumber energi (ATP). Energi antara lain berguna untuk aktivitas otot, sekresi kelenjar memelihara membran potensial sel saraf dan sel otot, sintesis substansi sel. Hasil metabolisme tersebut kemudian dimanfaatkan oleh tubuh untuk berbagai keperluan antara lain: sumber energi, mengganti jaringan yang rusak, pertumbuhan, dsb.
Metabolisme dapat dibedakan menjadi 2 (dua) macam proses yaitu anabolisme (penyusunan) dan katabolisme (penguraian). Anabolisme adalah sintesis makromolekul seperti protein, polisakarida, dan asam nukleat dari bahan-bahan yang kecil. Proses sintesis yang demikian tidak dapat berlangsung tanpa adanya masukan energi. Secara langsung atau tidak langsung, ATP merupakan sumber energi bagi semua aktifitas anabolik di dalam sel. Metabolisme memerlukan keberadaan enzim agar prosesnya berjalan cepat. Hasil proses metabolisme berupa energi dan zat-zat yang diperlukan oleh tubuh (Baret dkk., 1986).
Fungsi utama karbohidrat pada metabolisme adalah sebagai bahan bakar untuk oksidasi dan menyediakan energi untuk proses-proses metabolisme lainnya. Dalam peranan ini, karbohidrat dipakai oleh sel- sel terutama dalam bentuk glukosa Pada tahap reaksi persiapan, yaitu pada tahap pencernaan, karbohidrat dipecah-pecah menjadi monomer-monomernya seperti glukosa, fruktosa, galaktosa, manosa dan sebagainya. Tiga monosakarida utama yang dihasilkan dari proses pencernaan adalah glukosa, fruktosa dan galaktosa.fruktosa, secara kuantitatif dianggap penting bila intake sukrosa adalah banyak. Galaktosa jumlahnya sangat banyak hanya bila laktosa adalah karbohidrat utama dalam diet. Baik fruktosa maupun galaktosa dapat segera diubah menjadi glukosa oleh hati (Martin dkk.,1983).
Katabolisme karbohidrat, dalam hal ini glukosa, terdapat beberapa tipe jalur penambatan yang antara lain jalur glikolisis atau Embden-Meyerhof-Parnas Pathway (EMP), dan Hexosa Monophospat Pathway (HMP). Oksidasi selankutnya senyawa antara umum yang dihasilkan dari jalur diatas memasuki daur kreb (daur asam trikarboksilat) dan rantai respirasi untuk menghasilkan ATP yang lebih banyak. Proses metabolisme yang berlangsung pada tiap organisme, bergantung kepada aktivitas sistem enzim yang dimiliki oleh organisme tersebut (Arbianto, 1998).
1.2 Rumusan Masalah
1. Bagaimana Pengertian metabolisme secara umum ?
2. Bagaimana Pencernaan karbohidrat dalam tubuh ?
3. Bagaimana metabolisme antar karbohidrat dalam tubuh ?
4. Organ apa sajakah yang terlibat dalam metabolisme karbohidrat dalam tubuh?
1.3. Tujuan
1. Menjelaskan Pengertian metabolisme secara umum
2. menjelaskan bagaimana Pencernaan karbohidrat dalam tubuh
3. Menjelaskan bagaimana metabolisme antar karbohidrat dalam tubuh
4. Menjelaskan Organ apa sajakah yang terlibat dalam metabolisme karbohidrat dalam tubuh
BAB II
TINJAUAN UMUM
2.1 Pengertian umum Metabolisme
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam mahluk hidup, mulai dari mahluk bersel satu yang sangat sederhana seperti bakter, protozoa, jamur, tumbuhan, hewan, sampai kepada manusia, mahluk yang susunan tubuhnya sangat kompleks. Didalam proses ini mahluk hidup mendapat, mengubah, dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan kelangsungan hidupnya (Martin dkk.,1983).
Metabolisme juga merupakan perubahan transpormasi kimia menjadi energy yang terjadi diadalam tubuh. Banyaknya energi yang dibebaskan oleh proses katabolisme makanan di dalam tubuh sama besar dengan jumlah yang dibebaskan diluar tubuh. Energi yang dibebaskan oleh proses katabolisme dalam tubuh, mencerna dan memetabolisme makanan, termoregulasi dan aktivitas fisik (Munawwarah, 2011).
Metabolisme meliputi proses sintesis (Anabolisme) dan proses penguraian (katabolisme) senyawa atau komponen dalam sel mahluk hidup.Semua proses reaksi metabolisme dikatalisis oleh enzim, termasuk reaksi sederhana seperti penguraian asam karbonat menjadi air dan karbondioksida,dll. Hal lain yang penting dalam proses metabolisme adalah peranannya dalam proses penawar racun atau detoksifikasi, yaitu mekanisme reaksi pengubahan zat yang beracun menjadi senyawa yang tak beracun yang dapat dikeluarkan dari tubuh.
Anabolisme dibedakan dari katabolisme dalam beberapa hal : anabolisme merupakan proses sintesis molekul kimia kecil menjadi molekul besar, sedangkan katabolisme adalah sebaliknya, yaitu proses penguraian molekul besar menjadi molekul kecil; anabolisme merupakan reaksi reduksi, katabolisme adalah reaksi oksidasi; hasil akhir dari anabolisme seringkali merupakan senyawa pemula untuk proses katabolisme. Sebagian besar reaksi metabolisme terjadi didalam sel, oleh karena itu mekanisme masuk dan keluarnya zat kimia melalui membran sel mempunyai arti penting dalam mempertahankan keseimbangan energi dan materi didalam tubuh (Wirahadikusumah, 1985).
2.2 Pencernaan Karbohidrat
Makanan yang kita makan sehari-hari dipecah menjadi partikel-partikel kecil di dalam saluran pencernaan untuk diabsorbsi dan ditransport ke berbagai sel-sel di dalam tubuh. Sel-sel tubuh mentransformasi kedalam energi kimia dalam bentuk sederhana yang dapat dipergunakan segera atau sebagai cadangan makanan (Mihardja, 2012).
Dalam tahap persiapan ini, reaksi reaksi yang tejadi merupakan proses pencernaan diluar sel,dimana senyawa-senyawa kompleks (polimer) diubah oleh enzim ekstra sel menjadi senyawa-senyawa lebih sederhana sehingga senyawa-senyawa monomer tersebut dapat masuk kedalam sel melalui membran sitoplasma. Pada manusia, reaksi-reaksi persiapan ini berlangsung pada sistem pencernaan.
Pencernaan karbohidrat dimulai dari dalam mulut oleh enzim dari air liur. Enzim ini merupakan endo enzim α-1,4 glikosidik sehingga produk akhir enzim ini adalah campuran dektrin an monosakarida. Polisakarida yang mempunyai glikosakarida ikatan selain α-1,4 glikosidik, misalnya selulosa dengan ikatan β-1,4 glikosidik tidak akn dipecah oleh enzim ini. Selanjutnya produk enzim ini akan disempurnakan pemecahannya ketika memasuki lambung (dengan asam lambung) dan oleh enzim α-amilase dari usus halus menjadi monomer-monomernya (Arbianto, 1998).
2.3 Metabolisme Antara Karbohidrat
Setelah proses penyerapan melalui dinding halus, sebagian besar monosakarida diabawa oleh aliran darah ke hati. Didalam hati, monosakarida mengalami proses sintesis menghasilkan glikogen, oksidasi menjadi CO2 dan H2O, atau dilepaskan untuk dibawa dengan aliran darah ke bagian tubuh yang memerlukannya. Sebagian lain monosakarida dibawa langsung ke sel jaringan organ tertentu dan mengalami proses metabolisme lebih lanjut. Karena pengaruh berbagai faktor dan hormon insuln yang dihasilkan oleh kelenjar pankreas, hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah. Bila kadar gukosa dalam darah meningkatsebagai akibat naiknya proses pencernaan dan penyerapan karbohidrat, sintesi glikogen, dari glukosa ke hati akan naik. Sebaliknya bila kadar glukosa menurun, umpamanya akibat latihan olah raga, glikogen diuraikan menjadi glukosa untuk selanjutnya mengalami proses katabolisme menghasilkan energi (dalam bentuk energi kimia, ATP) yang dibutuhkan oleh kegiatan olahraga tersebut (Wirahadikusumah, 1985).
2.3.1 Penguraian dan pembentukan glukosa
Proses penguraian glukosa menjadi piruvat, alkohol, laktat, atau CO2 dan air dapat berlangsung melalui beberapa jalan metabolisme, tergantung dari keadaan lingkungan, keadaan dalam sel, atau macam jasadnya. Satu macam jasad hidup dapat melakukan satu atau lebih jalur metabolisme penguraian glukosa tergantung pada diperlukan atau tidaknya proses penguraian tersebut. Dalam hal ini tiap jasad hidup mempunyai sistem kontrolnya sendiri.
2.3.1.1 Glikolisis
Glikolisis adalah proses katabolisme glukosa ( memiliki 6 atom karbon ) secara enzimatik melalui 10 tahap reaksi enzimatik, untuk menghasilkan 2 molekul piruvat ( memiliki 3 atom C) (Simorangkir, 2016).
Glikolisis merupakan suatu lintas pusat universal dari katabolisme glukosa, tidak hanya di dalam hewan dan tumbuhan, tetapi juga di dalam banyak mikroorganisme. Urutan reaksi glikolitik pada setiap spesies berbeda hanya dalam cara pengaturan kecepatan reaksi, dan dalam jalur metabolik selanjutnya dari piruvat yang terbentuk (Lehninger, 1982).
Reaksi – reaksi jalur glikolisis
Dengan adanya oksigen (dalam suasana aerob), glikoslis berlangsung menghasilkan piruvat, atau tanpa oksigen (glikolisis anaerob) menghasilkan laktat. Berikut adalah tahap-tahap proses glikolisis :
- Reaksi tahap pertamanya adalah pemasukan satu gugus fosfat kedalam molekul glukosa menghasilkan glukosa 6-fosfat. Reaksi ini dikalisis oleh glukokinase yang memerlukan ion Mg 2+ sebagai kofaktornya. Sedangkan gugus fosfat dan energi yang diperlukannya didapat dari penguraian ATP menjadi ADP.
Gambar 2.1 Reaksi tahap pertama jalur glikolisis (Admin, 2016).
Reaksi glikolisis tahap 2 merupakan isomerisasi glukosa 6-fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat, dikatalisis oleh fosfoheksoisomerisase yang juga mengkatalisis kebalikannya. Dalam reaksi ini tidak terjadi penguraian maupun pembentukan ATP
Gambar 2.2 Reaksi tahap kedua jalur glikolisis (Admin, 2016).
Reaksi tahap ketiga adalah memasukkan gugus fosfat dari ATP, dikatalisis oleh fosfofruktokinase dengan ion Mg 2+ sebagai kofaktornya menghasilkan 1,6- difosfat
Gambar 2.3 Reaksi tahap ketiga jalur glikolisis (Admin, 2016).
Reaksi tahap keempat adalah pemecahan senyawa karbohidrat beratom enam menjadi dua senyawa beratom tiga, gliserida 3-fosfat dan dihidroksiaseron fosfat. Reaksi ini dikatalis oleh aldolase yang juga bekerja untuk reaksi berkebalikannya . Selanjutnya terjadi isomerasi bolak balik antara kedua senyawa beratom tiga ini dikatalisis oleh triosafosfat isomerase.
Reaksi tahap 5 ini,dihidroksiaseton fosfat diubah seluruhnya menjadi gliseraldehida 3-fosfat sehingga kemungkinan hilangnya setengah dari energi molekul glukosa dapat dicegah. Dapat dikatakan disini pemecahan satu molekul fruktosa 1,6-difosfat menghasilkan dua molekul gliserldehida 3-fosfat.
Gambar 2.4 Reaksi tahap keempat dan lima jalur glikolisis (Admin, 2016).
Reaksi tahap keenam merupakan perubahan gliseraldehida 3-fosfat menjadi asam 1,3-difosfogliserat, yang melibatkan reaksi pemasukan satu gugus fosfat dari asam fosfat (bukan dari ATP), dan oksidasi molekul aldehida menghasilkan asam karboksilat. Raksi oksidasi ini dikatalisis oleh gliseraldehida 3-fosfat dehidrogenase dan dirangkaikan dengan reaksi reduksi pembentukan NADHdari NAD+.
Gambar 2.5 Reaksi tahap keenam jalur glikolisis (Admin, 2016).
Reaksi tahap ketujuh dikatalisis oleh fosfogliserat kinase (dengan ion magnesiumsebagai kofaktor), menghasilkan asam 3-fosfogliserat, reaksi tahap keenam ini merupakan reaksi pertama yang menghasilkan energi. Tahap reaksi sebelumnya memerlukan energi dan gugus fosfat dari penguraian ATP menjdi ADP.
Gambar 2.6 Reaksi tahap ketujuh jalur glikolisis (Admin, 2016).
Reaksi tahap kedelapan adalah isomerisasi asam gliserat 3-fosfat menjadi asam gliserat 2-fosfat, dikatalisis oleh fosfogliserat mutase
Gambar 2.7 Reaksi tahap kedelapan jalur glikolisis (Admin, 2016).
Reaksi tahap kesembilan, enzim enolase melepaskan satu molekul H2O dari asam fosfoenol piruvat. Kedua enzim ini memerlukan adanya ion magnesium (atau ion mangan) sebagai kofaktor.
Gambar 2.8 Reaksi tahap kesepuluh proses glikolisis (Admin, 2016).
Reaksi tahap akhir glikolisis adalah pembentukan asam piruvat dari asam fosfoenolpiruvat melalui senyawa antara asam enolpiruvat. Dalam reaksi yang dikatalisis oleh piruvat kinase ini (dengan ion magnesium sebagai kofaktor) gugus fosfat yang dilepaskan oleh fosfoenolpiruvat dipakai untuk mensintesis ATP dari ADP. Perubahan enolpiruvat ke asam piruvat terjadi secara spontan
Gambar 2.9 Reaksi tahap kesepuluh jalur glikolisis (Admin, 2016).
Adapun Reaksi glokolisis tersebut dapat dirangkai sebagai berikut :
Gambar 2.10 Rangkaian proses glikolisis secara lengkap (Admin, 2016).
2.3.1.2 Glikolisis anaerob
Dalam keadaan tanpa oksigen respirasi terhenti karena proses pengangkutan elektron yang diuraikan dengan fosfolisasi bersifat oksidasi melalui rantai pernafasan yang menggunakan molekul oksigen sebagai penerima elektron terakhir, tidak berjalan. Akibatnya, jalan metabolisme lingkar asam trikarboksilat (daur krebs) akan terhenti pula sehingga piruvat tidak lagi masuk ke dalam daur krebs melainkan dialihkan pemakaiannya yaitu diubah menjadi asam laktat oleh laktat dehidrogenase dengan NADH yang dihasilkan oleh reaksi tahap kelima dalam glikolisis tidak dipakai untuk membentuk ATP melainkan digunakan untuk reaksi reduksi 2 molekul asa piruvat menjadi asam laktat. Jadi pada glikolisis anaerob ini energi yang dihasilkan hanya 2 molekul ATP saja. Jumlah ini jauh lebih kecil jika dibandingkan dengan energi yang dihasilkna oleh glikolisis aerob, yaitu 8 ATP.
Berikut adalah reaksi glikolisis anaerob yakni perubahan piruvat ke laktat dalam proses fermentasi asam laktat.
Gambar 2.11 Reaksi perubahan piruvat menjadi asam laktat dalam proses fermentasi asam laktat (Wirahadikusumah, 1985).
2.3.1.3 Fermentasi Alkohol
Dalam beberapa jasad renik seperti ragi, glukosa dioksidasi menghasilkan etanol dan CO2 dalam proses yang disebut fermentasi alkohol. Jalur metabolisme proses ini sama dengan glikolisis sampai terbentuknya piruvat.Dua tahap reaksi enzim berikutnya adalah reaksi perubahan asam piruvat menjadi asetaldehida, dan reaksi reduksi asetaldehida menjadi alkohol. Dalam reaksi yang pertama piruvat didekarboksilase diubah menjadi asetaldehida dan CO2 oleh piruvat dekarboksilase,suatu enzim yang tidak terdapat pada hewan.
Gambar 2.10 Reaksi keseluruhan fermentasi alkohol (Wirahadikusumah, 1985).
2.3.1.4 Pernafasan atau respirasi
Respirasi adalah proses reaksi kimia yang terjadi bila sel menyerap oksigen, menghasilkan CO2 dan air. Sumber karbon yang dipakai dalam proses ini tidak khusus. Pernafasan dala arti yang lebih khusus adalah proses penguraian glukosa dengan menggunakan oksigen, menghasilkan CO2, air, dan energi (dalam bentuk energi kimia, ATP) yang melibatkan jalan metabolisme glikolisis, daur krebs, dan fosforilasi bersifat oksidasi
Daur asam trikarboksilat atau daur asam sitrat :
Siklus asam sitrat (Siklus Krebs atau siklus asam trikarboksilat) merupakan lints umum terakhir bagi oksidasi gugus asetil, tempat bertemunya molekul bahan bakar organik sel, karbohidrat, asam lemak, dan asam amino, selama katabolisme (Lehninger, 1990).
Gambar 2.11 Tahap – Tahap respirasi sel (Lehninger, 1990).
Berikut ini adalah tahap-tahap siklus asam sitrat,yang terdiri dari 8 tahapan :
- Pembentukan asam sitrat
Reaksi pertama siklus krebs adalah kondensasi asetil Ko-A dengan oksalasetat membentuk sitrat, dikatalisis oleh sitrat sintase. Pada reaksi ini, karbon metil gugus asetil dari asetil Ko-A berkondensasi dengan gugus karbonil pada okasloasetat: secara serentak ikatan tioester dipecahkan untuk membebaskan koenzim A bebas ( Simorangkir, 2016).
- Sitrat diubah menjadi isositrat melalui sis-Akonitat
Enzim akonitase mengkatalisis pengubahan dapat balik sitrat menjadi isositrat, melalui pembentukan senyawa antara asam trikarboksilat sis-akonitat yang biasanya tidak terdisosiasi dari sisi aktif enzim. Akonitase mengkatalisis penambahan H2O secara dapat balik kepada ikatan ganda pada sis-akonitat yang terikat oleh enzim dalam dua cara yang berbeda, yang satu menuju ke pembentukan sitrat, dan yang lain ke pembentukan isositrat
- Isositrat mengalami dehidrogenasi menghasilkan α-ketoglutarat dan CO2
Pada tahap ini, isositrat terhidrogenasi menjadi α-ketoglutarat dan CO2oleh isositratdehidrogenase. Terdapat dua jenis isositrat dehidrogenase, yang satu memerlukan NAD+ sebagai penerima elektron, dan yang lain NADP+ yang lainnya. Reaksi keseluruhan yang dikatalisis oleh kedua isositrat dehidrogenase selain perbedaan diatas, bersifat sama.
- α-ketoglutarat Dioksidasi menjadi suksinat dan CO2
Pada tahap ini, α-ketoglutarat mengalami dekarbosilasi oksidatif, membentuk suksinil-KoA dan CO2 oleh kerja kompleks α-ketoglutarat dehidrogenase, yang mengkatalisis reaksi
- Pengubahan suksinil Ko-A menjadi subsinat
Suksinil Ko-A, produk dari tahap sebelumnya merupakan senyawa berenergi tinggi. Seperti asetil Ko-A, suksinil Ko-A. Didalam sel, suksinil Ko-A tidak kehilangan gugus Ko-A nya melalui hidrolisis sederhana, yang akan membuang energi bebas. Sebaliknya suksinil Ko-A melangsungkan reaksi berkaitan yang menyimpan energi, yaitu pemecahan ikatan tioester yang terjadi bersamaan dengan fosforilasi guanosin difosfat (GDP) menjadi guanosin trifosfat (GTP)
- Dehidrogenasi Suksinat menjadi fumarat
Suksinat yang dibentuk dari suksinil Ko-A didehidrogenasi menjadi funarat oleh suatu flavo-protein suksinat dehidrogenasi yang mengandung flavin adenin dinukleotida yang terikat secara kovalen
- Fumarat terhidrasi membentuk malat
Hidrasi dapat balik fumarat menjadi L-malat, dikatalisis oleh fumarat hidratase. Enzim ini yang lebih umum disebut fumarase.
- Malat mengalami dehidrogenasi membentuk oksaloasetat
Pada reaksi terakhir siklus asam sitrat, L-malat dehidrogenase yang mengikat NAD, yang terdapat didalam matriks mitokondria, mengkatalisis dehidrogenase L-malat menjadi oksaloasetat. ( Lehninger, 1990)
2.3.3.5.Glukoneogenesis
Pada dasarnya glukoneogenesis ialah sintesis glukosa dari senyawa yang bukan karbohidrat, misalnya asam laktat dan beberapa asam amino. Proses glukoneogenesis berlangsung terutama di hati, dan diubah menjadi glukosa kembali melalui serangkaian reaksi dalam proses yaoitu glukoneogenesis
Gambar 2.12 Rangkaian reaksi glukoneogenesis (Djakani, 2013).
Glukoneogenesis terkait dengan banyak enzim yang sama dengan glikolisis, tetapi glukoneogenesis bukan kebalikan dari proses glikolisiskarena terdapat tiga tahap reaksi dalam glikolisis yang tidak reversibel, artinya perlu enzim lain untuk kebalikannnya, yaitu glukokinase, fosfofruktokinase, dan piruvatkinase. Glukagon meransang glukoneogenesis dengan meransang enzim-enzim tersebut terutama fosfoenol piruvat karboksikinase. Biosintesis enzim-enzim tersebut juga dipengaruhi oleh insulin dan hormon glukokortiroid. Defek enzim glikoneogenesis menimbulkan hipoglikemia dan asidosis laktat.
Enam ikatam fosfat berenergi tinggi digunakan untuk pembentukan glukosa dalam reaksi ini. Hubungan antara glikoneogenesis dengan jalur gliokitik dapat diperlihatkan pada Gambar 2.12 tersebut.
Glukokortikoid disekresikan oleh korteks adrenal dan juga disintesis di jaringan adiposa tanpa diregulasi. Hormon ini bekerja dengan meningkatkan glukoneogenesis melalui peningkatan katabolisme asam amino di hati akibat induksi pada aminotransferase (dan enzim lain, misalnya triptofan dioksigenase) serta enzim-enzim kunci pada glukoneogenesis. Hal ini menunjukkan mengapa resistensi insulin sering dijumpai pada obesitas (Djakani dkk.,2013).
2.3.2. Pembentukan Glikogen (Glikogenesis) dan penguraian glikogen (Glikogenolis)
Sintesis dan pemecahan glikogen tidak hanya merupakan pembalikan serangkaian reaksi. Masing-masing proses merupakan suatu jalan metabolisme yang sama sekali terpisah dan dikatalisis oleh enzim- enzim yang berlainan. Pembentukan glikogen terjadi pada hampir setiap jaringan tubuh, tetapi terutama dalam hati dan otot. Pada manusia, hati mengandung sebanyak 6% berat basahnya sebagai glikogen bila dianalisis segera setelah makan banyak karbohidrat. Setelah 12-18 jam puasa, hati hampir tidak mengandung glikogen. Glikogen otot jarang meningkat lebih dari 1% dan hanya berkurang dengan bermakna setelah kerja keras yang berlangsung lama. Fungsi glikogen otot bertindak ebgai sumber unit-unit heksosa untuk glikolisis dalam otot itu sendiri. Glikogen hati sebagian vbesar berurusan dengan ekspor unit-unit heksosa untuk mempertahankan glukosa darah, khususnya diantara waktu makan.
Glikogenesis
Pada saat orang berpuasa atau sedang melakukan aktivitas (latihan olahraga, bekerja dll.) yang berlebihan akan menyebabkan turunnya kadar glukosa dalam darah menjadi 60 mg/100 ml darah. Keadaan ini (kadar gula darah turun) akan memacu hati untuk membebaskan glukosa dari pemecahan glikogen yang disebut proses glikogenesis. Glikogenesis diransang oleh hormon glukagon dan andrenalin (Baret dkk.,1986)
Mekanisme reaksi glikogenesis,gugus fosfat dan energi yang diperlukan dalam reaksi pembentukan glukosa 6-fosfat dari glukosa diberikan oleh ATP yang berperan sebagai senyawa kimia berenergi tinggi, sedang enzim yang mengkatalisisnya adalah glukokinase. Selanjutnya, dengan fosfoglukomutase, glukosa 6-fosfat mengalami reaksi isomerisasi menjadi 1 glukosa 1-fosfat.
Glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP), dikatalisis oleh glukosa 1-fosfat uridil transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa) dan pirofosfat (PPi). Pada tahap terakhir glikogenesis terjadi reaksi kondensasi antara UDP-glukosa dengan unit glukosa nomor satu dalam rantai glikogen primer menghasilkan rantai glikogen baru dengan tambahan satu unit glukosa. Dalam reaksi yang dikatalisis oleh glikogen sintase ini, terjadi ikatan α( 1-4) glikosida baru antara glukosa yang dilepaskan dari UDP-glukosa dengan unit glukosa nomor satu pada rantai glikogen primer (Wirahadikusumah, 1985)..
2.3.2.2 Glikogenolisis
Deretan reaksi hidrolisis glikogen menjadi glukosa merupakan proses katabolisme cadangan sumber energi. Enzim utama yaitu glikogen fosforilase, memecah ikatan 1-4 glikogen. Selanjutnya, enzim transferase akan memindahkan tiga residu glukosil dari cabang terluar ke cabang lain. Pemindahan ini menyebabkan titik cabang 1-6 terpapar. Ikatan 1-6 akan diputus oleh debranching enzyme ( amino 1-6 glukosidase). Transferase dan debranching enzyme akan mengubah struktur bercabang glikogen menjadi lurus, yang membuka jalan untuk pemecahan selanjutnya oleh fosforilase dan menghasilkan glukosa 1 fosfat. Glukosa 1 fosfat secepatnya diubah menjadi glukosa 6 fosfat di hepar dan ginjal. Glukosa 6 fosfate mengeluarkan fosfat dari glukosa 6 fosfat sehingga glukosa berdifusi dari sel ke darah yang berakibat kenaikan gula darah (Djakani dkk., 2013).
2.4. Organ-Organ yang terlibat dalam metabolisme karbohidrat
2.4.1. Hati
Hati (Hepar/liver) merupakan organ homeostatik yang berperan dalam menjaga kadar gula darah (KDG) agar tetap berada pada posisi serasi dan seimbang(hemeostatis). Glukosa (juga fruktosa dan galaktosa) dalam darah masuk lewat vena porta hepatica, sinusoid, kemudian sel hati, selanjutnya oleh sel hati akan diubah menjadi glikogen (Glikogenesis).
Selain itu hati juga berfungsi sebagai berikut ini :
Sintesi protein dan degradasi serta pembentukan urea dari nitrogen
Sintesis, penyimpanan dan penggunaan lipid
Pembentukan empedu untuk digesti lemak
Inaktivasi senyawa kimia, detoksifikasi racun oleh sel retikuloendothelial (SER)
Absorpsi dan penyimpanan zat anti-anemik yang penting untuk pematangan (maturasi) eritosit
2.4.2. Pankreas
Pankreas merupakan organ yang memiliki kemampuan sebagai eksokrin maupun endokrin. Bagian endokrin kelenjar pankreas yakni bagian pulau langerhans tersusun atas sel α dan sel β yang berperan menghasilkan hormon yang mengontrol metabolisme karbohidrat, yaitu :
Glukagon, disekresikan oleh sel α pankreas, berperan sebagai faktor hiperglikemik artinya sebagai faktor yang menyebabkan meningkatnya kadar glukosa darah
Insulin, disekresikan oleh sel β pankreas, merupakan faktor hipoglikemik artinya sebagai faktor yang menyebabkan penurunan kadar glukosa darah. Insulin berperan untuk meningkatkan sintesis glikogen.
2.4.3. Medulla adrenal
Tersusun atas sel kormafin yang berperan menghasilkan hormon epinerfrin (andrenalin) atau disebut juga katekolamin. Sekresi epinerfin diransang oleh saraf simpatis sebagai respon terhadap turunnya kadar glukosa darah. Epinerfin berperan meningkatkan kadar glukosa darah dan asma laktat karena meransang glikogenesis pada hati dan otot sehingga terjadi hiperglikemik.
Mekanismenya sebagai berikut:
Glukosa dibebaskan dari timbunan (cadangan) glikogen melalui mekanisme glikogenolisis di hati
Sekresi inslin dihambat
Penurunan kadar gula darah secara langsung meransang saraf sympatis yang menginervasi medulla andrenal untuk mensikresikan epinerfin
Epinerfin akan meningkatkan glikogenolisis pada otot dan hati sehingga meningkatkan kadar gula darah
Apabila kebutuhan glukosa telah tercapai, maka akan terjadi hiperglikemi, kemudian akan terjadi glikogenesis, sekresi insulin meningkat dan sekresi epinerfin terhambat
2.4.4. Kelenjar tiroid (thyroid)
Kelenjar tiroid mensekresikan hormon tiroksin yang berperan untuk menungkatkna metabolisme teruama oksidasi seluler (Baret dkk., 1986).
BAB III
KESIMPULAN
Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam mahluk hidup. Metabolisme juga merupakan perubahan transpormasi kimia menjadi energy yang terjadi diadalam tubuh. Metabolisme meliputi proses sintesis (Anabolisme) dan proses penguraian (katabolisme) senyawa atau komponen dalam sel mahluk hidup.
Pada proses pencernaan karbohidrat, Makanan yang kita makan sehari-hari dipecah menjadi partikel-partikel kecil di dalam saluran pencernaan untuk diabsorbsi dan ditransport ke berbagai sel-sel di dalam tubuh. Sel-sel tubuh mentransformasi kedalam energi kimia dalam bentuk sederhana yang dapat dipergunakan segera atau sebagai cadangan makanan.
Metabolisme antar karbohidrat dirangkum menjadi 2 bagian yakni penguraian dan pembentukan glukosa (glikolisis, glikolisis anerob, fermentasi alkohol, pernafasan atau respirasi, glukoneogenesis) serta pembentukan glikogen (glikogenesis) dan penguraian glikogen (glikogenolis).
Adapun organ organ yang terlibat dalam proses metabolisme karbohidrat adalah hati (hepar), pankreas, medulla adrenal, dan kelenjar tiroid.
DAFTAR PUSTAKA
Abun. 2008. Karbohidrat pada unggas dan monogastrik. Jurnal Peternakan, 1 : 4-11.
Arbianto,P., (1994), Biokimia Konsep-Konsep dasar. Jakarta : Proyek penelitian tenaga akademik.
Baret, J.M., Peter,M., Kumaran,A.K., Milington, M.F. 1986. Bilogy. Jakarta : Erlangga.
Admin, 2016. Pengertian glikolisis dan 10 langkah glikolisis. http://biologi.budisma.net/pengertian-glikolisis-dan-10-langkah-glikolisis.html. Diakses tanggal 21 April 2016 pukul 23.00 WIB
Djakani, H., Masinem, T.V., Mewo, Y.M. 2013. Gambaran kadar gula darah puasa pada laki-laki usia 40-59 tahun. Jurnal e-Biomedik, 1 : 71-75.
Lehninger,(1990). Dasar-Dasar Biokimia jilid 2. Jakarta : Erlangga.
Martin, DW., (1983). Biokimia . Jakarta : EGC.
Mihardja, L. 2012. Sistem energi dan zat gizi yang diperlukan pada olahraga aerobik dan anaerobik. Jurnal kesehatan, 1: 1-10.
Munawwarah, M. 2011. Penambahan pelatihan kekuatan otot pada pelatihan interval menurunkan trigliserida mahaswi gemuk universitas esa unggul. Jurnal Fisioterapi, 11: 36 – 55.
Simorangkir,M. 2016. Biokimia II metabolisme intermediet. Medan : Unimed.
