BAB
I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Karbohidrat dalam
kehidupan makhluk hidup merupakan molekul yang sangat penting. Karbohidrat
berasal dari kata karbon dan air. Karbohidrat adalah senyawa karbon yang
mengandung sejumlah besar gugus hidroksil, paling sederhana bisa berupa aldehid
(disebut Polihidroksil-aldehid atau aldosa) atau berupa keton (disebut
polihidroksil-keton atau ketosa). Karbohidrat terdapat sebagai polisakarida
yang dibuat dalam tumbuhan dengan cara fotosintesis. Tumbuhan merupakan gudang
yang menyimpan karbohidrat dalam bentuk amilum dan selulosa. Di samping dalam
tumbuhan, dalam 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 kehati 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 dalam 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-reaksi ini enzim-enzim mempunyai peranan sebagai pengatur atau
pengendali. Proses kimia yang terjadi dalam sel ini disebut metabolisme. Jadi
metabolisme karbohidrat mencakup reaksi-reaksi monosakarida, terutama glukosa.
1.2 Rumusan Masalah
1.2.1
Apa yang dimaksud dengan metabolisme
karbohidrat dan bagaimana proses metabolisme karbohidrat tersebut?
1.2.2
Bagaimana proses glikolisis?
1.2.3
Bagaimana proses glikogenesis dan
glikogenolisis?
1.2.4
Bagaimana siklus asam sitrat?
1.2.5
Apa saja energi yang dihasilkan?
1.2.6
Bagaimana implikasi metabolisme
karbohidrat dalam Hiperglikemia?
1.3 Tujuan
1.3.1
Pengertian metabolisme karbohidrat dan
proses metabolisme karbohidrat
1.3.2
Proses glikolisis
1.3.3
Proses glikogenesis dan glikogenolisis
1.3.4
Siklus asam sitrat
1.3.5
Energi yang dihasilkan
1.3.6
Implikasi metabolisme karbohidrat dalam
Hiperglikemia
1.4 Manfaat
Pembaca dapat mengetahui proses metabolisme
karbohidrat dalam tubuh manusia
BAB
II
PEMBAHASAN
2.1
Pengertian Metabolisme Karbohidrat dan Prosesnya
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.
Karbohidrat merupakan hasil sintesis CO2 dan H2O
dengan bantuan sinar matahari dan zat hijau daun (klorofil) melalui
fotosintesis. Jadi, matabolisme karbohidrat adalah suatu proses reaksi secara
mekanis dan kimiawi karbohidrat di dalam tubuh makhluk hidup.
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. Sementara itu,
tahapan metabolisme sendiri terdiri atas beberapa bagian yakni glikolisis,
oksidasi piruvat ke asetil-KoA, glikogenesis, glikogenolisis, hexose
monophosphate shunt dan terakhir adalah Glukoneogenesis.
Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan
sebagai berikut:
1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis
(dipecah) menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan
energi berupa ATP.
2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA.
Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam
sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita
maka glukosa tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa
(disebut glikogen). Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan
energi jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka
karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi
jangka panjang.
5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi,
maka glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami
glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.
6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga
habis, maka sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus
digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru)
karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang
selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.
Metabolisme karbohidrat pada manusia dapat dibagi sebagai berikut :
1) Glikolisis
Oksidasi glukosa atau glikogen menjadi piruvat dan
laktat oleh jalan Embden-Meyerhof. Glikolisis terjadi pada semua jaringan.
2) Oksidasi piruvat menjadi asetil—KoA
Merupakan suatu langkah yang dibutuhkan sebelum
masuknya produk glikolisis ke dalam siklus asam nitrat yang merupakan jalan
akhir bersama untuk oksidasi karbohidrat, lemak dan protein. Sebelum piruvat
dapat memasuki sikluas asam nitrat, ia harus ditranspor ke dalam mitokondria
melalui transpor piruvat khusus yang membantu pasasi melintasi membran bagian
dalam mitokondria. Ini memerlukan mekanisme “symport” dimana satu proton
diangkut bersama. Dalam mitokondria, piruvat di dekarboksilasi secara osidatif
menjadi asetil-KoA. Reaksi ini dikatalisis oleh beberapa enzim yang berbeda
yang bekerja secara berurutan dalam kompleks multienzim. Enzim-enzim ini secara
kolektif disebut kompleks piruvat dehidrogenase dan analog dengan kompleks
alfa-ketoglutarat dehidrogenase dari siklus asam nitrat. Piruvat mengalami
dekarboksilasi dengan adanya tiamin difosfat menjadi derivat hidroksietil
cincin tiazol dari tiamin difosfat yang berikatan dengan enzim, yang
selanjutnya bereaksi dengan lipoamida teroksidasi membentuk asetil lipoamida.
Dengan adanya dihidrolipoil transasetilase, asetil lipoamida bereaksi dengan
koenzim A membentuk asetil-KoA dan lipoamida tereduksi. Siklus reaksi
disempurnakan bila lipoamida tereduksi kembali dioksidasi oleh flavoprotein
dengan adanya dihidropoil dehidrogenase. Akhirnya flavoprotein yang tereduksi
dioksidasi oleh NAD, yang selanjutnya memindahkan ekuivalen pereduksi ke rantai
pernafasan.
Piruvat + NAD+ + KoAà Asetil-KoA + NADH + H+ + CO2
Kompleks piruvat dehidrogenase terdiri dari kurang
lebih 29 mol piruvat dehidrogenase dan kira-kira 8 mol flavoprotein
(dihidripoil dehidrogenase) yang tersebar disekeliling 1 mol transasetilase. Sistem
piruvat dhidrogenase cukup elektronegatif dipandang dari rantai pernapasan
bahwa disamping membebaskan koenzim tereduksi (NADH), ia juga menghasilkan
ikatan tioester berenergi tinggi dalam asetil-KoA.
3) Glikogenesis
Sintesis glikogen dari glukosa
4) Glikogenolisis
Pemecahan/degradasi glikogen. Glukosa merupakan hasil
akhir utama glikogenolisis dalam hati, dan piruvat serta laktat adalah hasil
utama dalam otot.
5) Hexose monophosphate shunt
Jalan lain disamping jalan Embden-Meyerhof untuk
oksidasi glukosa. Fungsi utamanya adalah sintesia perantara penting seperti
NADPH dan ribosa.
6) Glukoneogenesis
Pembentukan glukosa atau glikogen dari sumber bukan
karbohidrat. Jalan yang tersangkut dalam glukoneogenesis terutama siklus asam
nitrat dan kebalikan glikolisis. Substrat utamanya adalah asam amino
glokogenik, laktat, dan gliserol.
2.2
Proses Glikolisis
Glikolisis merupakan
jalur utama metabolisme glukosa yang terjadi di sitosol. Jalur ini dapat
berfungsi baik dalam keadaan aerob(menggunakan oksigen) maupun anaerob(tidak
menggunakan oksigen). Reaksi anaerob terdiri atas serangkaian reaksi yang
mengubah glukosa menjadi asam laktat. Tahap reaksi dalam proses glikolisis ini
menggunakan enzim tertentu, dan akan dibahas satu demi satu.
1)
Heksokinase
Tahap pertama
proses glikolisis adalah pengubahan glukosa menjadi glukosa -6-fosfat dengan
reaksi fosforilasi. Gugus fosfat diterima dari ATP dalam reaksi sebagai
berikut.
Enzim
heksokinase merupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg++
sebagai kofaktor. Enzim ini dapat dikristalkan dari ragi, yang mempunyai berat
molekul 111.000. Heksokinase yang berasal dari ragi merupakan katalis pada
reaksi pemindahan gugus fosfat dari ATP tidak hanya kepada glukosa tetapi juga
kepada fruktosa, manosa dan glukosamina. Dalam otak, otot, dan hati terdapat
enzim heksokinase yang multi substrat. Hati juga memproduksi fruktokinase yang
menghasilkan fruktosa-1-fosfat.
2)
Fosfoheksoisomerase
Reaksi
berikutnya ialah isomerisasi, yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat, dengan enzim
fosfoglukoisomerase. Enzim ini tidak memerlukan kofaktor dan
telah diperoleh dari ragi dengan cara kristalisasi enzim fosfoheksoisomerase
terdapat pada jaringan otot dan mempunyai berat molekul 130.000.
3)
Fosfofruktokinase
Fruktosa-6-fosfat
diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosfofruktokinase dibantu oleh
ion Mg++ sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini gugus fosfat dipindahkan
dari ATP kepada fruktosa-6-fosfat dan ATP sendiri akan berubah menjadi ADP.
Fosfofruktokinase dapat dihambat atau dirangsang oleh beberapa metabolit, yaitu
senyawa yang terlibat dalam proses metabolisme ini. Sebagai contoh, ATP yang
berlebih dan asam sitrat dapat menghambat, di lain pihak adanya AMP, ADP dan
fruktosa-6-fosfat dapat menjadi efektor positif yang merangsang enzim
fosfofruktokinase. Enzim ini adalah suatu enzim alosterik dan mempunyai berat
molekul kira-kira 360.000
4)
Aldolase
Reaksi tahap
keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat
membentuk dua molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan
D-gliseral-dehida-3-fosfat. Dalam tahap ini enzim aldolase yang menjadi
katalis, telah ditemukan dan dimurnikan oleh Warburg. Enzim ini terdapat dalam
jaringan tertentu dan dapat bekerja sebagai katalis dalam reaksi penguraian
beberapa ketosa dan monofosfat, misalnya fruktosa-1,6-difosfat,
sedoheptulosa-1,7-difosfat, fruktosa-1-fosfat, eritrulosa-1-fosfat, hasil
reaksi penguraian tiap senyawa tersebut yang sama adalah dihidroksi aseton
fosfat.
5)
Triosafosfat Isomerase
Dalam reaksi penguraian oleh enzim
aldolase terbentuk dua macam senyawa, yaitu D-gliseraldehida-3-fosfat dan
dihidroksiasetonfosfat. Yang mengalami reaksi lebih lanjut dalam proses
glikolisis ialah D-gliseraldehida-3-fosfat. Andaikata sel tidak mampu mengubah
dihidroksiasetonfosfat menjadi D-gliseraldehida-3-fosfat, tentulah
dihidroksiaseton fosfat akan bertimbun dalam sel. Hal ini tidak berlangsung
karena dalam sel terdapat enzim triosafosfat isomerase yang dapat mengubah
dihidroksiasetonfosfat menjadi D-gliseraldehida-3-fosfat.
6)
Gliseraldehida-3-Fosfat Dehidrogenase
Enzim ini bekerja sebagai katalis pada
reaksi oksidasi gliseraldehida-3-fosfat menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Dalam
reaksi ini digunakan koenzim NAD+ ,
sedangkan gugus fosfat diperoleh dari
asam fosfat. Reaksi oksidasi ini mengubah aldehida menjadi asam karboksilat.
Gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase telah dapat diperoleh dalam bentuk
Kristal dari ragi dan mempunyai berat molekul 145.000.
Enzim ini adalah suatu tetramer yang
terdiri atas empat subunit yang masing-masing mengikat satu molekul NAD+ ,
jadi pada tiap molekul enzim terikat empat molekul NAD+.
7)
Fosfogliseril Kinase
Reaksi yang
menggunakan enzim ini ialah reaksi pengubahan asam 1,3-difosfogliserat menjadi
asam 3-fosfogliserat. Dalam reaksi ini terbentuk satu molekul ATP dari ADP dan
ion Mg++ diperlukan sebagai kofaktor. Oleh karena ATP adalah senyawa
fosfat berenergi tinggi , maka reaksi ini mempunyai fungsi untuk menyimpan
energi yang dihasilkan oleh proses glikolisis dalam benuk ATP.
8)
Fosfogliseril Mutase
Fosfogliseril
Mutase bekerja sebagai katalis pada reaksi pengubahan asam 3-fosfogliserat
menjadi 2-fosfogliserat.
Enzim ini
berfungsi memindahkan gugus fosfat dari satu atom C kepada atom C lain dalam
satu molekul. Berat molekul enzim fosfogliseril mutase yang diperoleh dari ragi
ialah 112.000
9)
Enolase
Reaksi
berikutnya ialah reaksi pembentukan asam fosfoenol-piruvat dari asam
2-fosfogliserat dengan katalis enzim enolase dan ion Mg++ sebagai
kofaktor. Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi
dehidrrasi. Adanya ion F- dapat
menghambat kerjanya enzim enolase, sebab ion F- dengan ion Mg++
dan fosfat dapat membentuk
kompleks magnesium flouro fosfat. Dengan begitu akan
mengurangi jumlah ion Mg++ dalam campuran reaksi dan akibat
berkurangnya ion Mg++ maka efektifitas reaksi berkurang.
10) Piruvat
Kinase
Piruvat kinase
merupakan katalis pada reaksi pemindahan gugus fosfat dari asam
fosfoenolpiruvat kepada ADP sehingga terbentuk molekul ATP dari molekul asam
piruvat. Piruvat kinase telah dapat diperoleh dari ragi dalam bentuk kristal.
Enzim ini adalah suatu tetramer dengan berat molekul 165.000. Dalam reaksi
tersebut di atas, diperlukan ion Mg++ dan K+ sebagai
aktivator.
11) Laktat
Dehidrogenase
Reaksi yang
menggunakan enzim laktat dehidrogenase ini ialah reaksi tahap akhir glikolisis,
yaitu pembentukan asam laktat dengan cara reduksi asam piruvat. Dalam reaksi
ini digunakan NADH sebagai koenzim.
2.3
Proses Glikogenesis dan Glikogenolisis
1)
Glikogenesis
Glikogenesis
adalah proses pembentukan glikogen dari glukosa kemudian disimpan dalam hati
dan otot. Pada proses ini, lintasan metabolisme yang mengkonversi glukosa
menjadi glikogen akan diaktivasi didalam hati oleh hormon insulin sebagai
respon terhadap rasio gula darah yang meningkat, misalnya karena kandungan
karbohidrat setelah makan atau teraktivasi pada akhir siklus cori.
Pada
hati, glikogenesis berfungsi untuk mempertahankan kadar gula darah sedangkan
pada otot bertujuan untuk kepentingan otot sendiri dalam membutuhkan energi.
Proses glikogenesis terjadi apabila jumlah glukosa ( dari makanan ) yang masuk
kedalam tubuh terlalu berlebih maka glukosa tersebut akan disimpan di hati
dalam bentuk glikogen.
Proses
glikogenesis adalah sebagai berikut :
a) Glukosa
mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi juga
pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinase
sedangkan di hati oleh glukokinase.
b) Glukosa
6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan
katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami
fosforilasi dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible
yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.
Enz-P + Glukosa 1-fosfat↔Enz + Glukosa
1,6-bifosfat↔Enz-P + Glukosa 6-fosfat
c) Selanjutnya
glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk uridin
difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim UDPGlc
pirofosforilase.
UTP + Glukosa 1-fosfat↔ UDPGlc + PPid.
UTP + Glukosa 1-fosfat↔ UDPGlc + PPid.
d) Hidrolisis
pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik
reaksi kearah kanan persamaan reaksi.
e) Atom
C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan glikosidik dengan
atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga membebaskan uridin
difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase. Molekul glikogen
yang sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus ada untuk memulai
reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein yang
dikenal sebagai glikogenin.
f) Setelah
rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penumbahan glukosa tersebut
hingga mencapai minimal 11 residu glukosa, maka enzim pembentuk cabang
memindahkan bagian dari rantai 1à4 (panjang minimal 6 residu glukosa) pada
rantai yang berdekatan untuk membentuk rangkaian 1à6 sehingga membuat titik
cabang pada molekul tersebut. Cabang-cabang ini akan tumbuh dengan penambahan
lebih lanjut 1àglukosil dan pembentukan cabang selanjutnya. Setelah jumlah
residuterminal yang non reduktif bertambah, jumlah total tapak reaktif dalam
molekul akan meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis maupun
glikogenolisis.(Murray dkk. Biokimia Harper)
2)
Glikogenolisis
Glikogenolisis merupakan reaksi pemecahan molekul glikogen
menjadi molekul glukosa. Glikogenolisis juga dapat disebut lintasan metabolisme yang digunakan oleh
tubuh, selain glukoneogenosis untuk menjaga keseimbangan kadar glukosa di dalam
plasma darah untuk menghindari simtomahipoglisemia. Jika glukosa dari diet tidak dapat
mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk mendapatkan glukosa
sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis. Glikogenolisis
seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan tetapi sebenarnya tidak demikian.
Untuk memutuskan ikatan glukosa satu
demi satu dari glikogen diperlukan enzim fosforilase. Enzim ini spesifik untuk
proses fosforolisis rangkaian 1à4 glikogen untuk menghasilkan glukosa
1-fosfat. Residu glukosil terminal pada rantai paling luar molekul glikogen
dibuang secara berurutan sampai kurang lebih ada 4 buah residu glukosa yang
tersisa pada tiap sisi cabang 1à6.
(C6)n + Pià (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat
Glikogen Glikogen
Glukan transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit
trisakarida dari satu cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 1à6 terpajan. Hidrolisis ikatan 1à6 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang (debranching
enzyme) yang spesifik. Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja enzim fosforilase selanjutnya
dapat berlangsung.(Murray dkk. Biokimia Harper)
Berikut tahap-tahap glikogenolisis:
1) Tahap
pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1-fosfat. Berbeda dengan
reaksi pembentukan glikogen, reaksi tidak melibatkan UDP-glukosa, dan enzimnya
adalah glikogen fosforilase. Selanjutnya glukosa 1-fosfat diubah menjadi
glukosa 6-fosfat oleh enzim yang sama seperti pada reaksi kebalikannya
(glikogenesis) yaitu fosfoglukomutase.
2) Tahap
reaksi berikutnya adalah pembentukan glukosa dari glukosa 6-fosfat. Berbeda
dengan kebalikannya dengan glukokinase, dalam reaksi ini enzim lain, glukosa 6-
fosfatase, melepaskan gugus fosfat sehingga terbentuk glukosa. Reaksi ini tidak
menghasilkan ATP dari ADP dan fosfat.
3) Glukosa
yang terbentuk inilah nantinya akan digunakan oleh sel untuk respirasi sehingga
menghasilkan energi, yang energi itu terekam / tersimpan dalam bentuk ATP.
2.4
Proses Asam Sitrat
Siklus
asam sitrat adalah serangkaian reaksi kimia dalam sel, yaitu pada mitokondria,
yang berlangsung secara berurutan dan berulang, bertujuan mengubah asam piruvat
menjadi CO2, H2O dan sejumlah energi. Proses ini adalah
proses oksidasi dengan sejumlah oksigen arau aerob. Sikluss asam sitrat ini
juga disebut siklus krebs, menggunakan nama Hans Krebs seorang ahli biokimia
yang banyak jasa atau sumbangannya dalam penelitian tentang metabolisme
karbohidrat.
Reaksi-reaksi
kimia yang berhubungan dengan siklus asam sitrat serta reaksi dalam siklus itu
sendiri akan dibahas satu persatu.
1. Pembentukan
Asetil Koenzim A (Asetil KoA)
Asetil KoA dibentuk pada reaksi antara
asam piruvat dengan Koenzim A. Di samping itu asam lemak juga dapat
menghasilkan Asetil KoA pada proses oksidasi. Reaksi pembentukan Asetil KoA
menggunakan kompleks piruvatdehidrogenase sebagai katalis yang terdiri atas
beberapa enzim. Koenzim yang ikut dalam reaksi ini adalah tiamin
pirofosfat(TPP), NAD+, asam lipoat dan ion Mg sebagai aktivator.
Reaksi ini bersifat tidak reversible dan asetil KoA yang terjadi merupakan
penghubung antara proses glikolisis dengan siklus asam sitrat.
2. Pembentukan
asam sitrat
Asetil KoA adaalah senyawa berenergi
tinggi dan dapat berfungsi sebagai zat pemberi gugus asetil atau dapat ikut
dalam reaksi kondensasi. Asam sitrat dibentuk oleh asetil KoA dengan asam
oksaloasetat dengan cara kondensasi. Enzim yang bekerja sebagai katalis adalah
sitrat sintetase. Asam sitrat yang terbentuk merupakan salah satu senyawa dalam
siklu assam sitrat.
3. Pembentukan
asam isositrat
Asam sitrat kemudian diubah menjadi asam
isositrat melalui asam akonitat. Enzim yang bekerja pada reaksi ini adalah akonitase. Dalam dalam
keadaan keseimbangan terdapat 90% asam sitrat, 4% asam akonitat dan 6% asam
isositrat. Walaupun dalam keseimbangan ini asam isositrat hanya sedikit, tetapi
asam isositran akan segera diubah menjadi asam ketoglutarat sehingga
keseimbangan akan bergeser ke kanan.
4. Pembentukan
asam α. Ketoglutarat
Dalam reaksi ini asam isositrat diubah menjadi asam
oksalosuksinat, kemudian diubah lebih lanjut menjadi asam α. ketoglutarat. Enzim isositrat dehidrogenase
bekerja pada reaksi pembentukan asam oksalosuksinat dengan Koenzim NADP+, sedangkan
enzim karboksilase bekerja pada reaksi selanjutnya. Pada reaksi yang kedua ini
di samping asam α ketoglutarat, dihasilkan pula CO, untuk 1 mol asam isositrat
yang diubah, dihasilkan 1 mol NADPH dan 1 mol CO2. Koenzim yang
digunakan dalam reaksi selain NADP, juga NAD.
5. Pembentukan
suksinil KoA
Asam α ketoglutarat diubah menjadi
suksinil KoA degan jalan dekarboksilasi oksidatif. Reaksi ini analog dengan
reaksi pembentukan asetil KoA dari asam piruvat. Koenzim TPP dan NAD+ diperlukan
juga dalam reaksi pembentukan suksinil KoA. Reaksi berlangsung antara asam α
ketoglutarat dengan koenzim A menghasilkansuksinil KoA dan melepaskan CO2 .
NADH juga dihasilkan pada reaksi ini.
Yang menonjol adalah bahwa reaksi ini tidak reversible.
6. Pembentukan
asam suksinat
Asam suksinat tebentuk dari suksinil KoA
dengan cara melepaskan koenzim A serta pembentukan guanosin trifosfat (GTP)
dari guanosin difosfat (GDP). Gugus fosfat yang terdapat pada molekul GTP
segera dipindahkan kepada ADP. Katalis dalam reaksi ini adalah nukleosida
difosfokinase.
7. Pembentukan
asam Fumarat
Dalam reaksi ini asam suksinat diubah
menjadi asam fumarat melalui proses oksidasi dengan menggunakan enzim suksinat
dehidrogenase dan FAD sebagai koenzim.
8. Pembentukan
asam malat
Asam malat terbentuk dari asam fumarat
dengan cara adisi molekul air. Enzim fumarase bekerja seagai katalis dalam
reaksi ini.
9. Pembentukan
asam Oksaloasetat
Tahap akhir dalam siklus asam sitrat
adalah dehidrogenase asam malat untuk
membentuk asam oksaloasetat. Enzim yang bekerja pada reaksi ini adalah malat
dehidrogenase. Oksaloasetat yang terjadi kemudian bereaksi dengan asetil
koenzim dan asam sitrat yang terbentuk bereaksi lebih lanjut dalam siklus asam
sitrat. Demikian reaksi-reaksi tersebut di atas berlangsun terus-menerus dan
berulang kali.
2.5
Energi yang Dihasilkan
Di depan telah dibahas
bahwa proses glikolisis secara keseluruhan menghasilkan energi dalam bentuk
ATP. Siklus asam sitrat adalah proses yang merupakan kelanjutan dari proses
glikolisis. Reaksi-reaksi dalam siklus asam sitrat juga menghasilkan energi
yang tersimpan dalam bentuk molekul ATP. Untuk mengetahui berapa energi yang
dihasilkan oleh siklus asam sitrat, perlu dilihat reaksi-reaksi yang terjadi
serta hubungannya dengan yang lain. Setiap transport elektron berfungsi
mengoksidasi NADH dan FADH2 dari tahap sebelumnya. Tahap ini
berlangsung di membrane dalam mitokondria. Elektron dan hidrogen dari senyawa
yang tergabung dalam NADH dan FADH2 dialirkan melalui senyawa
penerima elektron seperti NAD, FAD, koenzim Q, dan sitokrom. Oksigen berfungsi
sebagai penerima elektron terakhir pada proses tersebut. Selanjutnya oksigen
bergabung dengan H+ membentuk H2O. Setiap
perpindahan elektron yang terjadi, energi yang terlepas digunakan untuk
membentuk ATP.
Pembentukan ATP dalam
sistem transpor elektron terjadi melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Oksidasi
1 NADH menghasilkan 3 ATP, oksidasi 1 FADH menghasilkan 2 ATP.
Ada perbedaan antara
jumlah ATP yang dihasilkan organisme eukariotik dan prokariotik. Pada organisme
eukariotik, oksidasi NADH dan FADH2 terjadi dalam membrane mitokondria. Namun,
NADH hasil glikolisis dibentuk didalam sitosol. Akibatnya, NADH tersebut harus
dimasukkan kedalam mitokondria. pemindahan 2 NADH hasil glikolisis tersebut
memerlukan 2 ATP . Dengan demikian, jumlah total ATP yang dihasilkan sebanyak
36ATP.
Organisme prokariotik tidak memiliki
mitokondria sehingga tidak terjadi pengurangan ATP untuk pemindahan NADH ke
dalam mitokondria. Jumlah total ATP yang dihasilkan mikroorganisme prokariotik
sebanyak 38ATP.
Kebutuhan karbohidrat
pada tubuh setiap hari:
Ø kalori bayi
usia 0-3 bulan : 116 kkal/kg dari
berat badan perhari.
Ø kalori bayi
usia 3-12 bulan : 100 kkal/kg dari
berat badan perhari.
Karbohidrat yang diperlukan tubuh
bayi berkisar antara 40% dari kebutuhan kalori tadi.
Ø Balita dan
Pra sekolah (1-5 tahun) : biasanya balita membutuhkan sekitar 1.000 samapi
1.400 kalori/hari.
Ø Anak usia sekolah membutuhkan rata-rata
2400 kalori / hari.
Ø Perempuan
usia 11 – 14 tahun membutuhkan
kalori 48 kkal/kgBB/hari
usia 15 – 18 tahun membutuhkan
kalori 38 kkal/kgBB/hari
Ø Laki-laki
usia 11 – 14 tahun membutuhkan
kalori 60 kkal/kgBB/hari
usia 15 – 18 tahun membutuhkan
kalori 42 kkal/kgBB/hari
2.6
Implikasi Metabolisme Karbohidrat dalam Hiperglikemia
Prevalensi penyakit diabetes mellitus (DM)
di dunia semakin meningkat dari tahun ke tahun. Menurut WHO, pada tahun 2000 jumlah
penderita DM di dunia mencapai 171 juta jiwa, dan diperkirakan meningkat
menjadi 366 juta jiwa pada tahun 2030. Penderita DM di Indonesia pada tahun
2000 mencapai 8.426.000 jiwa, dan diperkirakan meningkat menjadi 21.257.000
jiwa pada tahun 2020. Di negara berkembang, prevalensi orang dewasa yang menderita
DM pada tahun 2030 diprediksi akan meningkat sebanyak 69%. Jika tidak segera dikendalikan,
diproyeksikan akan ada 552 juta pengidap DM di tahun 2030 (Shaw et al.
2010).
Penyakit DM merupakan penyakit metabolik
yang ditandai dengan hiperglikemia kronik sebagai akibat disfungsi kinerja
insulin. DM terdiri atas dua tipe yakni DM tipe-1 dan tipe-2. Diabetes tipe-1 merupakan
penyakit diabetes yang disebabkan karena tidak tersedianya insulin, dilatar belakangi
oleh faktor genetik. Sementara DM tipe-2 disebabkan antara lain oleh pola makan
yakni kebiasaan makan yang terlalu banyak mengandung karbohidrat sederhana dan
tidak memenuhi kaidah pola makan seimbang, serta rendahnya aktivitas fisik.
Penyakit DM tipe-2 dapat pula disebabkan oleh dislipidemia yaitu
kelainan metabolisme lipid yang ditandai dengan peningkatan atau penurunan
fraksi lipid dalam plasma. Mekanisme terjadinya DM adalah gangguan sinyal jalur
insulin yang mengakibatkan pengurangan sekresi adiponektin (Toft-Nielsen et
al. 2001). Berbagai jenis asam lemak dapat menyebabkan insulin berubah
sensitivitasnya. Hal ini ditunjukkan pada hewan coba yang diberi asupan lemak jenuh
berlebihan. Studi pada hewan coba menunjukkan bahwa asupan lemak jenuh yang berlebihan
menyebabkan sensitivitas insulin terganggu. Dalam salah satu penelitian yang
dilakukan pada masyarakat Mikronesia diperoleh korelasi yang kuat antara asupan
energi, hidra tarang, dan lemak dengan kejadian penyakit DM. Asupan lemak
seseorang dapat dipakai sebagai petunjuk terjadinya DM tipe-2. DM yang tidak terkontrol
cenderung meningkatkan kadar kolesterol dan trigliserida dalam tubuh. Namun
sebaliknya, kelebihan kolesterol dapat menjadi pemicu terjadinya gangguan
sintesis insulin yang berakibat pada DM (Dewi 2007). Banyak pengidap DM tidak
mendapat perawatan yang baik, bahkan tidak terdeteksi. Dari semua pengidap DM,
hanya separuh yang terdiagnosis. Lebih dari separuh pengidap DM juga mengidap
berbagai penyakit penyerta yaitu gangguan mata, ginjal, gangrene, dan jantung
(Darmono 2005; Kahn et al. 2005).
Berbagai cara dapat dilakukan untuk mencegah
maupun memperlambat progress penyakit DM, baik dengan bantuan obat-obatan maupun
dengan mengubah gaya hidup ke arah yang lebih sehat. Salah satu alternatif yang
dapat digunakan adalah dengan mengonsumsi pangan fungsional yang terbukti dapat
membantu menjaga kadar gula darah dalam kisaran normal. Pangan fungsional
adalah pangan yang secara alamiah maupun telah melalui proses, mengandung satu
atau lebih senyawa yang berdasarkan kajian-kajian ilmiah dianggap mempunyai fungsi-fungsi
fisiologis tertentu yang bermanfaat bagi kesehatan serta dikonsumsi sebagaimana
layaknya makanan atau minuman. Pangan fungsional ini mempunyai karakteristik
sensori berupa penampakan, warna, tekstur, dan cita rasa yang dapat diterima
oleh konsumen, serta tidak memberikan kontra indikasi dan efek samping pada
jumlah penggunaan yang dianjurkan terhadap metabolisme zat gizi lainnya. Salah
satu pangan fungsional yang diduga dapat menurunkan kadar gula darah adalah
minyak zaitun. Minyak zaitun merupakan jenis minyak yang sangat berbeda dari
minyak lainnya, karena cara memperoleh dan komposisinya. Minyak zaitun
merupakan salah satu pangan fungsional yang mempunyai kandungan mono unsaturated
fatty acid (MUFA), yang sebagian besar terdapat dalam bentuk asam oleat
serta mengandung banyak antioksidan (seperti tyrosol, hydroxytyrosol)
serta oleuropein yang beraktivitas sebagai antidiabetik dan antioksidan
(Lamuela-Raventos 2004; Fito et al. 2007; Vossen 2007).
Kejadian penyakit DM pada masyarakat luas
pada umumnya dipicu oleh pola makan tinggi karbohidrat sederhana. Namun
kejadian di negara maju, meningkatnya gula darah dipicu oleh pola makan tinggi
lemak.
Diabetes yang tidak terkontrol dengan
kadar glukosa tinggi cenderung meningkatkan kadar kolesterol dan trigliserida.
Namun sebaliknya, bila terjadi akumulasi lemak jenuh akan meningkatkan kadar acetone
beta hydroxylic acid dan acetoacetic acid yang selanjutnya
menimbulkan keadaan acidosis. Sebagai akibat ketidaknormalan
metabolisme karbohidrat, protein akan dimanfaatkan untuk memenuhi
kebutuhan zat gizi tubuh melalui proses deaminasi asam amino. Pemecahan
protein tersebut akan meningkatkan glukosa darah dan pembakaran
asam lemak yang tidak lengkap (Krall & Richard 1989). Efek yang ditimbulkan
dari kondisi ini adalah meningkatnya gula darah yang mengarah pada munculnya
penyakit diabetes.
Penelitian pre experimental ini menggunakan rancangan post
test only with control group design. Penelitian dilakukan di Laboratorium
PAU Pangan dan Gizi UGM Yogyakarta. Subjek penelitian adalah tikus putih jantan
galur Sprague Dawley berumur 8 minggu dengan berat badan berkisar antara
180-220 g, dan kondisinya sehat. Hewan coba yang digunakan adalah tikus putih
galur Sprague Dawley. Variabel bebas pada penelitian ini adalah pemberian
minyak zaitun ekstra virgin dan variabel terikat adalah kadar gula darah. Jenis
minyak zaitun yang digunakan adalah minyak zaitun ekstra virgin. Hal ini
dikarenakan kandungan asam lemak (MUFA dan poly unsaturated fatty
acid; PUFA) serta senyawa antioksidan lain yang lebih tinggi dibandingkan
jenis minyak zaitun yang lainnya (Massimo et al. 2009; Tripoli et
al. 2005).
Kelompok kontrol (K) diberi akuades,
kelompok perlakuan P1, P2, dan P3 berturut tururt diberi minyak zaitun ekstra
virgin sebanyak 0,5 g/hari; 0,7 g/hari dan 0,9 g/hari). Minyak zaitun diberikan
sebelum diberi pakan, dilakukan dengan sonde lambung. Dosis minyak zaitun
ekstra virgin yang diberikan merupakan hasil perhitungan konversi dosis dari manusia
ke tikus. Pada hari ke-43, tikus dipuasakan selama 12 jam dan diambil darahnya
dari pleksus retroorbitalis. Darah tersebut selanjutnya dibuat serum,
dan diukur kadar glukosanya dengan metode glukosa oksidase (GOD PAP) menggunakan
spektrofotometer. Data kadar glukosa darah dianalisis menggunakan uji
parametrik Kruskal Wallis dan dilanjutkan dengan uji MannWhitney.
Derajat kemaknaan yang digunakan dalam uji statistik ini adalah 95%. Salah satu
penyebab prevalensi penyakit diabetes mellitus meningkat ialah pengelolaan yang
tidak baik. Pengelolaan yang tidak baik merupakan penyebab terjadinya berbagai
komplikasi kronik diabetes. Minyak zaitun telah banyak digunakan
untuk berbagai keperluan kesehatan. Penelitian ini mengkaji efek minyak zaitun
ekstra virgin (yang banyak mengandung asam oleat) terhadap kadar gula darah
tikus galur Sprague Dawley yang dikondisikan dislipidemia dengan induksi
pakan tinggi lemak dari lemak babi.
Pemberian minyak zaitun pada tikus Sprague Dawley dapat
menurunkan kadar glukosa darah. Pada kelompok kontrol yang diberi akuades,
rerata kadar gula darahnya sebesar 138,14 mg/dl. Pemberian minyak zaitun sebanyak
0,5 g/hari; 0,7 g/hari; dan 0,9 g/hari berturut-turut menunjukkan penurunan
glukosa darah sebesar 40,43 mg/dl; 57,30 mg/dl; dan 62,23 mg/dl dibandingkan
kelompok control.
Mekanisme penurunan glukosa darah pada
tikus putih disebabkan oleh peran minyak zaitun dalam memicu produksi hormon
GLP-1 (Glucagon Like Peptide1) (ris-Etherton 2001). GLP-1 berperan
memperlambat pengosongan lambung dan menstimulasi sekresi insulin. Ada kaitan
antara respon glikemik dengan pengosongan lambung. Insulin plasma akan meningkat
seiring dengan peningkatan glukosa plasma, namun glukosa plasma akan menurun bila
terdapat GLP-1. Menurut Toft-Nielsen et al.
(2001), GLP-1 merupakan hormon anti hiperglikemik kuat, bekerja
menstimulasi insulin bila glukosa darah meningkat. Namun, bila kadar glukosa
darah dalam kisaran normal atau kurang maka GLP-1 akan berhenti atau menarik
perannya dalam menstimulasi hormone insulin. Mekanisme aktif dan inaktif pada
GLP-1 dipengaruhi oleh penekanan dan stimulasi glukagon. Mekanisme ini sangat
menarik karena GLP-1 tampaknya berperan mengembalikan sensitivitas glukosa sel B
pankreas, dengan mekanisme yang mungkin melibatkan peningkatan ekspresi GLUT2 (Glucose
transporter 2) dan glukokinase. Hormon GLP-1 juga dikenal sebagai hormone yang
dapat menghambat apoptosis sel B pankreas, merangsang proliferasi dan sekresi insulin
dari sel B pankreas. Selain itu, GLP-1 berperan menghambat sekresi lambung dan motilitas.
Hal ini penting untuk menunda atau memperlambat penyerapan karbohidrat dan
memberikan kontribusi untuk efek mengenyangkan (satiating). Protein
GLUT2 ditemukan di hati, sel B pankreas, hipotalamus membran basolateral dan brush
border usus halus serta membrane basolateral sel tubular ginjal. GLUT2 mempunyai
kapasitas yang tinggi namun afinitasnya rendah, merupakan sensor glukosa pada
sel B pankreas. GLUT2 sangat efisien sebagai pembawa glukosa dengan pembawa glukosamin.
Dislipidemia yang menyertai beberapa penyakit seperti DM, hipotiroidisme,
sindrom nefrotik, dan gagal ginjal kronik disebut dislipidemia sekunder yaitu
dislipidemia yang
disebabkan penyakit atau keadaan lain. Dengan demikian bila
kondisi itu diperbaiki maka dislipidemia akan sembuh. Kondisi dyslipidemia berpengaruh
pada berat badan. Hal ini dapat dipahami karena asupan lemak berlebih akan disimpan
pada jaringan adiposa yang terletak di bawah kulit dan secara perlahan akan meningkatkan
berat badan. Seiring dengan meningkatnya kandungan lemak akan meningkatkan
berat badan.
Karbohidrat merupakan bahan dasar
pembentukan trigliserida sehingga kelebihan asupan karbohidrat akan disimpan dalam
bentuk lemak di bawah kulit. Bila asupan karbohidrat yang berlebihan ini
berlangsung lama, mengakibatkan terjadinya obesitas yang berkaitan erat dengan
peningkatan kadar trigliserida (Waspadji 2003; Hidayati et al. 2006).
Pemberian pakan tinggi lemak, akan menyebabkan akumulasi lemak di bawah kulit dan
berkontribusi pada peningkatan berat badan tikus Sprague Dawley. Salah
satu alternative pangan fungsional yang dapat membantu mengontrol kadar gula
darah adalah minyak zaitun. Minyak zaitun ekstra virgin dipilih karena minyak
ini tinggi kandungan MUFA serta antioksidan yang diduga memiliki efek antidiabetik
dalam bentuk tyrosol, hydroxytyrosol, serta oleuropein dibandingkan
minyak zaitun jenis yang lain. Penelitian ini membuktikan bahwa pemberian
minyak zaitun pada semua kelompok perlakuan dapat menurunkan kadar gula darah
secara signifikan. Semakin besar dosis yang diberikan, semakin besar pula penurunan
kadar gula darah yang dihasilkan.
BAB
III
PENUTUP
3.1
Kesimpulan
1.
Metabolisme karbohidrat yaitu proses yang terdiri dari dua cakupan yakni reaksi
pemecahan (katabolisme) dan reaksi pembentukan (anabolisme).
2.
Tahapan metabolisme karbohidrat dapat dibagi glikolisis, oksidasi piruvat menjadi
asetil-KoA, glikogenesis, glikogenolisis, hexose monophosphate shunt, dan
glukoneogenesis.
3.
Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam
piruvat, dan selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat
(siklus kreb’s).
4.
Glikogenesis adalah proses pembentukan glikogen dari glukosa untuk disimpan di
dalam hati.
5.
Jika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus
dipecah untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan
glikogenolisis.
6.
Siklus asam sitrat adalah serangkaian reaksi kimia dalam sel, yaitu pada
mitokondria, yang berlangsung secara berurutan dan berulang, bertujuan mengubah
asam piruvat menjadi CO2, H2O dan sejumlah energi.
7.
Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat, dan siklus kreb’s,
maka dapat kita hitung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan
menghasilkan energi dengan rincian sebagai berikut:
a) Glikolisis : 8P
b) Oksidasi
piruvat (2x3P) : 6P
c) Siklus
Kreb’s (2x12P) : 24P
Jumlah : 38P
3.2
Saran
Peranan karbohidrat
dalam tubuh sangat penting terutama untuk kesehatan. Selain itu sebagai
mahasiswa, kita juga harus lebih banyak mengetahui dan mempelajari tentang
berbagai hal yang menyangkut molekul atau senyawa dalam tubuh, seperti
karbohidrat.
DAFTAR
PUSTAKA
Poedjiadi,
Anna. 1973. “Dasar-dasar Biokimia”.
Surabaya
Murray
RK, Granner DK, Rodwell VW. 2009. “Biokimia
Harper” Edisi XXV. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC
Rumiyati.
2015. “PR Biologi XII”. Indonesia: PT
Intan Pariwara
(diunduh 29 November 2016 Pukul 15:59 WIB)
(diunduh
29 November 2016 Pukul 16:10 WIB)
(diunduh 29 November 2016 Pukul 16:15
WIB)
What is the merit casino? | Deccasino.com
BalasHapusWhat is the merit casino? What is the merit casino? What is the merit casino? kadangpintar What is deccasino the merit casino? 메리트 카지노 주소 What is the merit casino?