Metabolisme Karbohidrat
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia serta taufik dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah ini yang berjudul “METABOLISME KARBOHIDRAT”. Shalawat serta salam senantiasa kami curahkan kepada panutan kita Nabi Muhammad SAW.
Kami membuat makalah ini bertujuan untuk menyelesaikan tugas mata kuliah Biokimia.Makalah inikami peroleh dari berbagai sumber yang berkaitan dengan Biokimia serta infomasi dari mediamassa.
Kami menyadari makalah ini masih banyak kekurangan, dengan segala kerendahan hati penulis sampaikan bahwa setiap manusia tidak luput dari kesalahan dan kekhilafan. Oleh karena itu, penulis senantiasa mengharapkan kritik dan saran yang konstruktif sehingga penulis dapat berkarya yang lebih baik lagi pada masa yang akan datang dan kami berharap semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kami sendiri dan bagi pembaca khususnya.
Palembang, Oktober 2017
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR............................................................................................. I
DAFTAR ISI .......................................................................................................... II
BAB I PENDAHULUAN...................................................................................... 1
1.1. LATAR BELAKANG..................................................................................... 1
1.2. RUMUSAN MASALAH................................................................................. 2
1.3. TUJUAN........................................................................................................... 2
BAB II PEMBAHASAN........................................................................................ 3
2.1. PENGERTIAN METABOLISME................................................................... 3
2.2. PROSES METABOLISME............................................................................. 4
2.2.4. HMP SHUNT / PPP............................................................................... 4
2.2.5. GIKOGENOLISIS................................................................................ 8
2.2.6. GLIKOGENESIS................................................................................. 10
2.2.7. GLIKONEOGENESIS......................................................................... 13
BAB III PENUTUP................................................................................................ 17
3.1. KESIMPULAN................................................................................................ 17
3.2. SARAN............................................................................................................ 17
DAFTAR PUSTAKA
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Salah satu kebutuhan utama makhluk hidup adalah makanan. Makanan merupakan bahan utama yang kita butuhkan untuk menghasilkan energi guna melaksanakan semua aktivitas hidup. Perubahan makanan menjadi energi, tentu terjadi dalam sel sebagai suatu satuan fungsional dan struktural terkecil yang menyusun tubuh makhluk hidup. Dalam makhluk hidup, sel merupakan unit penyusun terkecil. Di dalam sel tersebutlah terjadi aktivitas perubahan reaksi-reaksi untuk menghasilkan energy yang dibutuhkan oleh manusia. Metabolisme adalah suatu proses perubahan reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh. Metabolisme terdiri dari pembentukan makanan (anabolisme) dan juga penguraian makanan menjadi senyawa yang lebih sederhana (katabolisme). Pentingnya proses metabolisme dalam tubuh berpengaruh penting pada kesehatan. Karena didalamnya menyangkut organ-organ yang dijadikan tempat mesin untuk membantu menguraikan senyawa-senyawa kompleks (karbohidrat, lemak, dan protein) seperti lambung, usus halus, hati, dan pancreas. Berdasarkan uraian di atas, hal inilah yang mendorong penulis untuk membuat makalah yang berjudul Metabolisme Karb
Hidrat.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Apa yang dimaksud dengan metabolisme ?
2. Apa yang dimaksud dengan metabolisme karbohidrat ?
3. Bagaimana proses metabolisme karbohidrat ?
1.3 TUJUAN
1. Untuk mengetahui apa itu metabolisme
2. Untuk mengetahui apa itu metabolisme karbohidrat
3. Untuk mengetahui proses metabolism karbohidrat
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. PENGERTIAN METABOLISME KARBOHIDRAT
Metabolisme adalah suatu proses komplek perubahan makanan menjadi energi dan panas melalui proses fisika dan kimia, berupa proses pembentukan dan penguraian zat didalam tubuh organisme untuk kelangsungan hidupnya.
karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom Karbon, Hidrogen dan Oksigen, dan pada umumnya unsur Hidrogen clan oksigen dalamkomposisi menghasilkan H2O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Sumber karbohidrat nabati dalam glikogen bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari basil reaksi CO2 dan H2O melalui proses foto sintese di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil). Matahari merupakan sumber dari seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak akan dijumpai. Karbohidrat atau Hidrat Arang adalah suatu zat gizi yang fungsi utamanya sebagai penghasil enersi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Walaupun lemak menghasilkan enersi lebih besar, namun karbohidrat lebih banyak di konsumsi sehari-hari sebagai bahan makanan pokok, terutama pada negara sedang berkembang. Di negara sedang berkembang karbohidrat dikonsumsi sekitar 70-80% dari total kalori, bahkan pada daerah-daerah miskin bisa mencapai 90%. Sedangkan pada negara maju karbohidrat dikonsumsi hanya sekitar 40-60%. Hal ini disebabkan sumber bahan makanan yang mengandung karbohidrat lebih murah harganya dibandingkan sumber bahan makanan kaya lemak maupun protein. Karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras gandum, jagung, kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang tersebar luas di alam.
Metabolisme karbohidrat semua jenis karbohidrat diserap dalam bentuk monosakarida, proses penyerapan ini terjadi di usus halus. Glukosa dan galaktosa memasuki aliran darah dengan jalan transfer aktif, sedangkan fruktosa dengan jalan difusi. Para ahli sepakat bahwa karbohidrat hanya dapat diserap dalam bentuk disakarida. Hal ini dibuktikan dengan dijumpainya maltosa, sukrosa dan laktosa dalam urine apabila mengkonsumsi gula dalam jumlah banyak. Akhimya berbagai jenis karbohidrat diubah menjadi glukosa sebelum diikut sertakan dalam proses metabolisme.
2.2. PROSES METABOLISME
2.2.1.GLIKOLISIS
Glikolisis adalah pemecahan glukosa menjadi asam piruvat atau asam laktat. Jalur ini terutama terjadi dalam otot bergaris, yang dimaksudkan untuk menghasilkan energi (ATP). Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasi aerobik yang sempurna. Energi yang dihasilkan disimpan dalam senyawa organik berupa adenosine triphosphate atau yang lebih umum dikenal dengan istilah ATP dan NADH
- Terjadi dalam semua sel tubuh manusia
- Degradasi an-aerob glukosa menjadi laktat
Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses pemecahan glukosa menjadi:
1. Asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen).
2. Asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen).
Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat, dan selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Selain itu glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa.
Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:
Glukosa + 2ADP +2Pi 2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O
2.1.Tahapan reaksi glikolisis.
Secara rinci, tahap-tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai berikut:
1. Glukosa masuk lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa-6 fosfat dengan dikatalisir oleh enzim heksokinase atau glukokinase pada sel parenkim hati dan sel Pulau Langerhans pancreas. Proses ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat.
ATP bereaksi sebagai kompleks Mg-ATP. Terminal fosfat berenergi tinggi pada ATP digunakan, sehingga hasilnya adalah ADP. (-1P)
Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar berupa kalor, sehingga dalam kondisi fisiologis dianggap irrevesibel. Heksokinase dihambat secara alosterik oleh produk reaksi glukosa 6-fosfat.
Mg2+ Glukosa + ATP glukosa 6-fosfat + ADP
2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 6-fosfat dengan bantuan enzim fosfoheksosa isomerase dalam suatu reaksi isomerasi aldosa-ketosa. Enzim ini hanya bekerja pada anomer µ-glukosa 6-fosfat.
µ-D-glukosa 6-fosfat ↔ µ-D-fruktosa 6-fosfat
3. Fruktosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 1,6-bifosfat dengan bantuan enzim fosfofruktokinase. Fosfofruktokinase merupakan enzim yang bersifat alosterik sekaligus bisa diinduksi, sehingga berperan penting dalam laju glikolisis. Dalam kondisi fisiologis tahap ini bisa dianggap irreversible. Reaksi ini memerlukan ATPsebagai donor fosfat, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)
µ-D-fruktosa 6-fosfat + ATP ↔ D-fruktosa 1,6-bifosfat
4. Fruktosa 1,6-bifosfat dipecah menjadi 2 senyawa triosa fosfat yaitu gliserahdehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzimaldolase (fruktosa 1,6-bifosfat aldolase).
D-fruktosa 1,6-bifosfat ↔ D-gliseraldehid 3-fosfat + dihidroksiaseton fosfat
5. Gliseraldehid 3-fosfat dapat berubah menjadi dihidroksi aseton fosfat dan sebaliknya (reaksi interkonversi). Reaksi bolak-balik ini mendapatkan katalisator enzim fosfotriosa isomerase.
D-gliseraldehid 3-fosfat ↔ dihidroksiaseton fosfat
6. Glikolisis berlangsung melalui oksidasi Gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat, dan karena aktivitas enzim fosfotriosa isomerase, senyawa dihidroksi aseton fosfat juga dioksidasi menjadi 1,3-bifosfogliserat melewati gliseraldehid 3-fosfat.
D-gliseraldehid 3-fosfat + NAD+ + Pi ↔ 1,3-bifosfogliserat + NADH + H+
Enzim yang bertanggung jawab terhadap oksidasi di atas adalah gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung kepada NAD.
Atom-atom hydrogen yang dikeluarkan dari proses oksidasi ini dipindahkan kepada NAD+ yang terikat pada enzim. Pada rantai respirasi mitokondria akan dihasilkan tiga fosfat berenergi tinggi. (+3P)
Catatan:
Karena fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki 6 atom C dipecah menjadi Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat yang masing-masing memiliki 3 atom C, dengan demikian terbentuk 2 molekul gula yang masing-masing beratom C tiga (triosa). Jika molekul dihidroksiaseton fosfat juga berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat, maka dari 1 molekul glukosa pada bagian awal, sampai dengan tahap ini akan menghasilkan 2 x 3P = 6P. (+6P)
7. Energi yang dihasilkan dalam proses oksidasi disimpan melalui pembentukan ikatan sulfur berenergi tinggi, setelah fosforolisis, sebuah gugus fosfat berenergi tinggi dalam posisi 1 senyawa 1,3 bifosfogliserat. Fosfat berenergi tinggi ini ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut dengan ADP, yang dikatalisir oleh enzimfosfogliserat kinase. Senyawa sisa yang dihasilkan adalah 3-fosfogliserat.
1,3-bifosfogliserat + ADP ↔ 3-fosfogliserat + ATP
Catatan:
Karena ada dua molekul 1,3-bifosfogliserat, maka energi yang dihasilkan adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
8. 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat dengan dikatalisir oleh enzim fosfogliserat mutase. Senyawa 2,3-bifosfogliserat (difosfogliserat, DPG) merupakan intermediate dalam reaksi ini.
3-fosfogliserat ↔ 2-fosfogliserat
9. 2-fosfogliserat diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase. Reaksi ini melibatkan dehidrasi serta pendistribusian kembali energi di dalam molekul, menaikkan valensi fosfat dari posisi 2 ke status berenergi tinggi.Enolase dihambat oleh fluoride, suatu unsure yang dapat digunakan jika glikolisis di dalam darah perlu dicegah sebelum kadar glukosa darah diperiksa. Enzim ini bergantung pada keberadaan Mg2+ atau Mn2+.
2-fosfogliserat ↔ fosfoenol piruvat + H2O
10. Fosfat berenergi tinggi PEP dipindahkan pada ADP oleh enzim piruvat kinase sehingga menghasilkan ATP. Enol piruvat yang terbentuk dalam reaksi ini mengalami konversi spontan menjadi keto piruvat. Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar sebagai panas dan secara fisiologis adalah irreversible.
Fosfoenol piruvat + ADP → piruvat + ATP
Catatan:
Karena ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvat sehingga total hasil energi pada tahap ini adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
11. Jika keadaan bersifat anaerob (tak tersedia oksigen), reoksidasi NADH melalui pemindahan sejumlah unsure ekuivalen pereduksi akan dicegah. Piruvat akan direduksi oleh NADH menjadi laktat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim laktat dehidrogenase.
Piruvat + NADH + H+ → L(+)-Laktat + NAD+
Dalam keadaan aerob, piruvat diambil oleh mitokondria, dan setelah konversi menjadi asetil-KoA, akan dioksidasi menjadi CO2 melalui siklus asam sitrat(Siklus Kreb’s). Ekuivalen pereduksi dari reaksi NADH + H+ yang terbentuk dalam glikolisis akan diambil oleh mitokondria untuk oksidasi melalui salah satu dari reaksi ulang alik (shuttle).
Kesimpulan:
Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
- hasil tingkat substrat : + 4P
- hasil oksidasi respirasi : + 6P
- jumlah : 4P + 6P = 10 P
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : – 2P
10P – 2P = 8P
Pada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
- hasil tingkat substrat : + 4P
- hasil oksidasi respirasi : + 0P
- jumlah : 4P + 0P = 4P
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : – 2P
4P - 2P = 2 P
2.2.SEL DARAH MERAH
Glikolisis dalam eritrosit sekalipun dalam keadaan aerobik akan menghasilkan asam laktat, karena enzim-enzim yang dapat mengoksidasi asam piruvat secara aerobik tidak ada dalam sel da-rah merah.
Dalam eritrosit golongan mammalia tahapan yang dikatalisis fosfogliserat kinase di " by passed " dengan adanya enzim bisfosfogliserat mutase dan enzim 2,3-bisfosfogliserat fosfatase (gambar-4). Akibat adanya dua enzim ini ATP tidak terbentuk dan ini memungkinkan glikolisis berlangsung apabila kebutuhan ATP minimum. 2,3-bisfosfogliserat bergabung dengan hemoglobin sehingga menyebabkan affinitas hemoglobin terhadap oksigen menurun. Kurve dissosiasi oksigen hemoglobin bergerak ke kanan. Dengan demikian adanya 2,3-bisfosfogliserat dalam sel darah merah membantu pelepasan oksigen untuk keperluan jaringan.
Reaksinya :
Enzim 1
1,3-bisfosfogliserat ( 2,3-bisfosfogliserat
Enzim 2
(
3-fosfogliserat.
Enzim 1 : bisfosfogliserat mutase
Enzim 2: 2,3-bisfosfogliserat fosfatase
Dalam glikolisis ada tiga reaksi boleh dikatakan secara fisiologis satu arah, yaitu reaksi yang dikatalisis enzim-enzim :
1. heksokinase ( dan glukokinase )
2. fosfofruktokinase
3. piruvat kinase
2.2.2 HMP SHUNT / PPP
Jalur pentosa fosfat merupakan jalur metabolisme alternatif untuk oksidasi glukosa di mana tidak ada ATP yang dihasilkan. Produk utamanya adalah NADPH, suatu pereduksi yang diperlukan dalam beberapa proses anabolisme (untuk biosintesis asam lemak, kolesterol, dan steroid lain) dan ribosa-5 fosfat yang merupakan komponen struktural nukleotida dan asam nukleat (Ribosa untuk biosintesis asam nukleat).
Jalur pentosa fosfat merupakan jalur untuk sintesis tiga fosfat pentosa : ribulosa 5 - fosfat, ribose 5 - fosfat, dan xylulose 5 - fosfat. Ribosa 5 – fosfat diperlukan untuk sintesis RNA dan DNA. Jalur pentosa fosfat/heksosa monofosfat menghasilkan NADPH dan ribosa di luar mitokondria. Kepentingan lain jalur pentosa fosfat berlangsung dalam jaringan hepar, lemak, korteks adrenal, tiroid, eritrosit, kelenjar mammae. NADPH juga penting dalam detoksifikasi obat oleh monooksigenase, reduksiglutation.
Lintasan pentosa fosfat merupakan jalur alternatif untuk metabolisme glukosa. Lintasan ini tidak menghasilkan ATP, tetapi mempunyai dua fungsi utama, yaitu :
a. Produksi NADPH untuk sintesis reduktif seperti biosintesis asam lemak serta steroid.
b. Mencegah stress oksidatif dengan mengubah H2O2 menjadi H2O dan jika tidak terdapat NADPH, H2O2 akan di ubah menjadi radikal bebas hidroksin yangakan menyerang sel.
Pada sel darah merah, kegunaan pertama dari NADPH adalah untuk mereduksi bentuk disulfid dari glutathione menjadi bentuk sulfhydril, reduksi glutathione ini adalah untuk mempertahankan struktur normal dari sel darah merah dan untuk menjaga bentuk hemoglobin dalam bentuk Fe2+. NADPH pada hati dan payudara digunakan untuk biosintesis asam lemak.
Reaksi pentosa fosfat terjadi dalam sitosol. Enzim pada lintasan pentosa fosfat seperti pada glikolisis ditemukan di dalam sitosol. Seperti pada glikolisis, oksidasi dicapai lewat reaksi dehidrogenasi, tetapi dalam hal lintasan pentosa fosfat, sebagai akseptor hidrogen digunakan NADP+ dan bukan NAD+. Tidak ada ATP yang digunakan ataupun diproduksi pada jalur ini.
Terdapat 2 fase pada penthosa fosfat :
1. Fase oksidatif yang menghasilkan NADPH
Pada fase yang pertama, glukosa 6-phosphate menjalani proses dehidroginase dan dekarboksilase untuk memberikan sebuah senyawa pentosa, yaitu ribosa 5-phosphate.
2. Fase nonoksidatif yang menghasilkan prekursor ribosa
Pada fase yang kedua, ribulosa 5-fosfat dikonversi kembali menjadi glukosa 6-fosfat oleh serangkaian reaksi yang terutama melibatkan dua enzim yaitu transketolase dan transaldolase.
I. Fase oksidatif yang menghasilkan NADPH
Reaksi dehidrogenasi glukosa 6-fosfat menjadi 6-fosfoglukonat terjadi lewat pembentukan 6-fosfoglukonolakton yang dikatalisis oleh enzim glukosa-6-fosfat dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung NADP. Hidrolisis 6-fosfoglukonolakton dilaksanakan oleh enzim glukonolakton hidrolase.
Tahap oksidasi yang kedua dikatalisis oleh enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase, yang juga memerlukan NADP+ sebagai akseptor hidrogen. Dekarboksilase kemudian terjadi dengan pembentukan senyawa ketopentosa , yaitu ribulosa 5-fosfat. Reaksi mungkin berlangsung dalam dua tahap melalui intermediate 3-keto-6-fosfoglukonat.
Reaktan
Produk
Enzim
Keterangan
Glukosa 6-phosphate + NADP+
6- phosphoglukono- δ-lakton + NADPH
Glukosa 6-phosphate dehydrogenase
Dehidrogenase, dimana terjadi pembuangan H+ dan kemudian direaksikan dengan NADP+ membentuk NADPH
6-phosphoglukono - δ-lactone + H2O
6 phosphoglukonat+ H+
6 phosphoglukolactonase
Hidrolisis
6-phosphoglukonat + NADP+
Ribulosa 5-phosphate + NADPH + CO2
6-phosphoglukonat dehidrogenase
Dekarboksilase oksidatif. NADP+sebagai akseptor electron, membentuk molekul NADPH yang lain serta CO2dan ribulosa 5-phosphate
Ribulosa 5 - phosphate
Ribulosa 5-phosphate
Phosphopentosa isomerase
Isomerase
Secara singkat, reaksi pada proses ini adalah :
Glukosa 6-phosphat + 2 NADP+ +H2O → ribulosa 5-phosphate + 2NADPH + 2H+ + CO2
II. Fase nonoksidatif yang menghasilkan prekursor ribose
Pada fase yang kedua, ribulosa 5-fosfat dikonversi kembali menjadi glukosa 6-fosfat oleh serangkaian reaksi yang terutama melibatkan dua enzim yaitu transketolase dan transaldolase.
Ribulosa 5-fosfat kini berfungsi sebagai substrat bagi dua ennzim yang berbeda. Ribulosa 5-fosfat 3-epimerase mengubah konfigurasi disekitar karbon 3 dari ribulosa 5 fosfat, dengan membentuk epimer xilulosa 5-pospat, yaitu senyawa ketopentosa lainnya. Ribosa 5-fosfat ketoisomerase mengubah ribulosa 5-fosfat menjadi senyawa aldopentosa yang bersesuaian, yaitu ribosa 5-fosfat yang merupakan precursor bagi residu ribosa yang diperlukan dalam sintesis nukleotida dan asam nukleat.
Transketolase memindahkan unit dua-karbon yang terdiri atas karbon 1 dan 2 dari sebuah ketosa kepada atom karbon aldehid pada gula aldosa. Oleh karena itu, enzim ini mempengaruhi konversi gula pentosa menjadi aldosa dengan berkurangnya dua karbon, dan sekaligus mengonversi gula aldosa menjadi ketosa dengan bertambahnya dua atom karbon. Reaksi tersebut memerlukan vitamin B, yaitu tiamin.
Enzim transketolase mengatalisis proses pemindahan unit dua karbon dari xilulosa 5 fosfat kepada ribulosa 5 fosfat yang menghasilkan ketosa sedoheptulosa 7-fosfat 7 karbon dan aldosa gliseraldehid 3-fosfat. Kedua produk ini kemudian memasuki reaksi lainnya yang dikenal sebagai reaksi transaldolasi. Enzim transaldolase memungkinkan pemindahan moietas dihidroksiaseton tiga - karbon (karbon 1-3), dari ketosa sedoheptulosa 7-fosfat kepada aldosa gliseraldehid 3-fosfat untuk membentuk ketosa fruktosa 6-fosfat dan aldosa eritrosa 4-fosfat empat karbon.
Kemudian berlangsung reaksi selanjutnya yang sekali lagi melibatkan enzim transketolase dengan xilulosa 5-fosfat berfungsi sebagai donor glikoaldehid. Pada keadaan ini, eritrosa 4-fosfat yang terbentuk di atas bertindak sebagai akseptor , dan hasil reaksinya adalah fruktosa 6-fosfat serta gliseraldehid 3-fosfat.
Reaktan
Produk
Enzim
Ribulosa 5-phosphate
Ribosa 5-phosphate
Isomerase phosphopentosa
Ribosa 5-phosphate
Xilulosa 5-phosphate
Epimerase phosphopentosa
Xilulosa 5-phosphate + ribosa 5-phosphate
Gliseraldehid 3-phosphate + sedoheptulosa 7-phosphate
Transketolase
Sedoheptulosa 7-phosphate + gliseraldehid 3-phosphate
Eritrosa 4- phosphate + fruktosa 6-phosphate
Transaldolase
Xilulosa 5-phosphate + eritrosit 4-phosphate
Gliseraldehid 3-phosphate + fruktosa 6-phosphate
Transketolase
Tujuan Lintasan Pentosa Fosfat :
1. Menghasilkan metabolit untuk sintesa karbohidrat Ribulosa 5 P yang nantinya reaksi LPF pertama melibatkan glukosa-6-fosfat, yang berasal dari perombakan pati fosforilase di glikolisis, dari penambahan fosfat akhir pada ATP ke glukosa atau langsung dari fotosintesis. Senyawa ini segera dioksidasi oleh glukosa-6-fosfat dehidrogenase menjadi 6-fosfoglukono-laktona (reaksi 1). Laktona ini secara cepat dihidrolisis oleh laktonase menjadi 6-fosfoglukonat (reaksi 2), kemudian senyawa terakhir ini segera didekarboksilasi secara oksidatif menjadi ribulosa-5-fosfat oleh 6-fosfoglukonat dehidrogenase (reaksi 3). Selanjutnya LPF menghasilkan pentosa fosfat dan dikatalisis oleh isomerase (reaksi 4) dan epimerase (reaksi 5), yang merupakan salah satu jenis isomerase. Reaksi ini dan reaksi berikutnya serupa dengan beberapa reaksi di daur Calvin. Enzim yang penting ialah transketolase (reaksi 6 dan 8) dan transaldolasakan diubah menjadi RuDP, sebagai senyawa kunci dalam Fotosintesa
2. Menghasilkan metabolit (pentosa) untuk sintesa senyawa fenol yang mudah dioksidasi menjadi Quinon, membentuk polimer coklat bersifat racun. Pentosa juga merupakan prekursor lignin.
3. Memproduksi NADPH sebagai koenzim yang sangat dibutuhkan dalam berbagai reaksi metabolisme.
4. Menghasilkan Ribosa untuk sintesa asam nukleat dan berbagai koenzim. Peranan LPF sangat penting, karena dapat dianggap sebagai jalur penghubung antara jalur perombakan dengan jalur pembentukan karbohidrat
Hubungan Pentose Phosphate Pathway (PPP) dengan Glikolisis
Hubungan Pentose Phosphate Pathway (PPP) dengan glikolisis adalah PPP merupakan jalur alternatif reaksi tumbuhan dalam memperoleh energi dari oksidasi gula menjadi CO2 dan air selain melalui proses glikolisis.
Reaksi PPP serupa dengan reaksi pada glikolisis. Disamping itu, glikolisis dan PPP mempunyai pereaksi tertentu yang lazim dan keduanya terjadi terutama di sitosol, sehingga kedua lintasan saling terjalin. Satu perbedaan penting ialah di PPP penerima elektonnya selalu NADP+, sedangkan di glikolisis penerima elektonnya adalah NAD+.
2.2.3.Asam uronat( THE URONIC ACID PATHWAY )
Selain dari jalur yang telah diterangkan di atas, glukosa 6-fosfat dapat diubah menjadi asam glukoronat (glucoronic acid), asam askorbat (ascorbic acid) dan pentosa melalui suatu jalur yang disebut "the uronic acid pathway"
Akan tetapi manusia, primata dan guinea pig tidak bisa membuat asam askorbat. Karena ke-kurangan enzim tertentu, maka L-gulonat yang terbentuk tidak bisa diubah menjadi L-asam askorbat. L-gulonat akan dioksidasi menjadi 3-keto-L-gulonat, yang kemudian mengalami dekarboksilasi menjadi L-xylulose.
Reaksi lengkapnya adalah sebagai berikut : glukosa-6fosfat akan diubah menjadi glukosa 1-fosfat. Glukosa 1-fosfat akan bereaksi dengan UTP (uridin trifosfat) dan membentuk nukleotida aktif UDPG (uridin difosfat glukosa). Selanjutnya UDPG akan mengalami oksidasi dua tahap pada atom karbon yang keenam. Asam glukoronat (D-glucoronate) yang terbentuk oleh enzim yang tergantung pada NADPH, direduksi menjadi L-gulonat.
L-gulonat merupakan bahan baku untuk membuat asam askorbat.
Pada manusia, primata dan guinea pig L-gulonat melalui 3-keto L-gulonat akan diubah men-jadi L-xylulose (L silulose) (mungkin lebih baik dipakai istilah bah Ingrisnya, sebab bisa dis-alah artikan dengan selulose=cellulose). D-xylulose merupakan bagian dari HMP Shunt. Untuk bisa masuk ke dalam HMP Shunt,maka L-xylulose harus diubah dulu menjadi D-xylulose me-lalui silitol. Dalam proses ini diperlukan NADPH dan NAD+. Perubahan silitol menjadi D-silulosa dikatalisis enzim silulosa reduktase.
D-xylulose akan diubah menjadi D-xylulose 5-fosfat, ATP bertindak sebagai donor fosfat. Pada suatu penyakit yang menurun yang disebut "essential pentosuria" di dalam urinnya banyak didapatkan L-xylulose, diperkirakan enzim yang mengkatalisis L-xylulose menjadi sili-tol tidak ada pada penderita penyakit ini.
BAB III
PENUTUP
1. Simpulan
Karbohidrat merupakan komponen pangan yang menjadi sumber energi utama dan sumber serat makanan. Komponen ini disusun oleh 3 unsur utama, yaitu karbon (C), hidrogen(H) dan oksigen (O). Atau dengan kata lain, karbohidrat merupakan suatu senyawa yang terdiri dari molekul-molekul karbon (C), hydrogen (H) dan oksigen (O) atau karbon dan hidrat (H2O) sehingga dinamakan karbo-hidrat.
· Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks.
Pada sistem pencernaan, karbohidrat akan menjadi glukosa yang diabsorpsi oleh aliran darah dan ditempatkan ke berbagai organ dan jaringan tubuh. Karbohidrat berfungsi sebagai dasar bagi pembentukan energi di dalam tubuh. Jenis-jenis karbohidrat dapat dibagi menjadi dua yaitu : karbohidrat sederhana (monosakarida yang terdiri dari glukosa, fruktosa, galaktosa dan disakarida) dan karbohidrat kompleks.
lintasan pentosa fosfat merupakan jalur alternatif untuk metabolisme glukosa. Enzim pada lintasan pentosa fosfat ditemukan di dalam sitosol. Rangkaian reaksi pada lintasan ini dapat dibedakan menjadi dua fase, yaitu oksidatif nonreversible dan nonoksidatif reversible. Lintasan ini mempunyai dua fungsi utama, yaitu produksi NADPH untuk sintesis reduktif seperti biosintesis asam lemak serta steroid dan produksi residu ribosa untuk biosintesis nukleotida serta asam nukleat. Lintasan Pentosa Fosfat tidak menghasilkan ATP. Fase oksidatif menghasilkan NADPH dan fase nonoksidatif menghasilkan prekursor.
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. Mahasiswa akan lebih mengetahui mengenai jalur metabolisme khususnya jalur glikolisis , pentosa fosfat dan asam uronat serta semoga makalah ini menjadi referensi untuk proses pembelajaran selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA
Syaifuddin, Drs.H.B.Ac.1997.Anatomi Fisiologi untuk Siswa Perawat.Jakarta:EGC
http://nymtini1822.blogspot.co.id/2014/09/metabolisme-karbohidrat.html
Horton, Robert H., and et all, 2012. Principle of Biochemistry Fifth Edition. United Stated of America : Pearson.
Mc.Kee,Trudy, 2004. Biochemistry The Molecular Basis of Life. New York : The McGraw Hill Companies.
Poedjiadi,A., 2007. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: UI Press.
Rahmat, M., 2010. Biokimia, Hexosa Monoposphat (HMP). http://susanblogs18.blogspot.com. Diakses pada tanggal 25 Oktober 2014. Anwari. 2007. Karbohidrat. http://www.pssplab.com/journal/03.pdf. Diakses tanggal 14 November 2012
Fedril. 2011. Biokimia. http://fedrildwi.blogspot.com/. Diakses tanggal 15 November 2012Fitria,Lailatul. 2012. Biokimia Karbohidrat. http://blog.ub.ac.id/. Diakses tanggal 14 November 2012
Puji syukur kami panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena dengan rahmat, karunia serta taufik dan hidayah-Nya kami dapat menyelesaikan makalah ini yang berjudul “METABOLISME KARBOHIDRAT”. Shalawat serta salam senantiasa kami curahkan kepada panutan kita Nabi Muhammad SAW.
Kami membuat makalah ini bertujuan untuk menyelesaikan tugas mata kuliah Biokimia.Makalah inikami peroleh dari berbagai sumber yang berkaitan dengan Biokimia serta infomasi dari mediamassa.
Kami menyadari makalah ini masih banyak kekurangan, dengan segala kerendahan hati penulis sampaikan bahwa setiap manusia tidak luput dari kesalahan dan kekhilafan. Oleh karena itu, penulis senantiasa mengharapkan kritik dan saran yang konstruktif sehingga penulis dapat berkarya yang lebih baik lagi pada masa yang akan datang dan kami berharap semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kami sendiri dan bagi pembaca khususnya.
Palembang, Oktober 2017
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR............................................................................................. I
DAFTAR ISI .......................................................................................................... II
BAB I PENDAHULUAN...................................................................................... 1
1.1. LATAR BELAKANG..................................................................................... 1
1.2. RUMUSAN MASALAH................................................................................. 2
1.3. TUJUAN........................................................................................................... 2
BAB II PEMBAHASAN........................................................................................ 3
2.1. PENGERTIAN METABOLISME................................................................... 3
2.2. PROSES METABOLISME............................................................................. 4
2.2.4. HMP SHUNT / PPP............................................................................... 4
2.2.5. GIKOGENOLISIS................................................................................ 8
2.2.6. GLIKOGENESIS................................................................................. 10
2.2.7. GLIKONEOGENESIS......................................................................... 13
BAB III PENUTUP................................................................................................ 17
3.1. KESIMPULAN................................................................................................ 17
3.2. SARAN............................................................................................................ 17
DAFTAR PUSTAKA
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Salah satu kebutuhan utama makhluk hidup adalah makanan. Makanan merupakan bahan utama yang kita butuhkan untuk menghasilkan energi guna melaksanakan semua aktivitas hidup. Perubahan makanan menjadi energi, tentu terjadi dalam sel sebagai suatu satuan fungsional dan struktural terkecil yang menyusun tubuh makhluk hidup. Dalam makhluk hidup, sel merupakan unit penyusun terkecil. Di dalam sel tersebutlah terjadi aktivitas perubahan reaksi-reaksi untuk menghasilkan energy yang dibutuhkan oleh manusia. Metabolisme adalah suatu proses perubahan reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh. Metabolisme terdiri dari pembentukan makanan (anabolisme) dan juga penguraian makanan menjadi senyawa yang lebih sederhana (katabolisme). Pentingnya proses metabolisme dalam tubuh berpengaruh penting pada kesehatan. Karena didalamnya menyangkut organ-organ yang dijadikan tempat mesin untuk membantu menguraikan senyawa-senyawa kompleks (karbohidrat, lemak, dan protein) seperti lambung, usus halus, hati, dan pancreas. Berdasarkan uraian di atas, hal inilah yang mendorong penulis untuk membuat makalah yang berjudul Metabolisme Karb
Hidrat.
1.2 RUMUSAN MASALAH
1. Apa yang dimaksud dengan metabolisme ?
2. Apa yang dimaksud dengan metabolisme karbohidrat ?
3. Bagaimana proses metabolisme karbohidrat ?
1.3 TUJUAN
1. Untuk mengetahui apa itu metabolisme
2. Untuk mengetahui apa itu metabolisme karbohidrat
3. Untuk mengetahui proses metabolism karbohidrat
BAB II
PEMBAHASAN
2.1. PENGERTIAN METABOLISME KARBOHIDRAT
Metabolisme adalah suatu proses komplek perubahan makanan menjadi energi dan panas melalui proses fisika dan kimia, berupa proses pembentukan dan penguraian zat didalam tubuh organisme untuk kelangsungan hidupnya.
karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung atom Karbon, Hidrogen dan Oksigen, dan pada umumnya unsur Hidrogen clan oksigen dalamkomposisi menghasilkan H2O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Sumber karbohidrat nabati dalam glikogen bentuk glikogen, hanya dijumpai pada otot dan hati dan karbohidrat dalam bentuk laktosa hanya dijumpai di dalam susu. Pada tumbuh-tumbuhan, karbohidrat di bentuk dari basil reaksi CO2 dan H2O melalui proses foto sintese di dalam sel-sel tumbuh-tumbuhan yang mengandung hijau daun (klorofil). Matahari merupakan sumber dari seluruh kehidupan, tanpa matahari tanda-tanda dari kehidupan tidak akan dijumpai. Karbohidrat atau Hidrat Arang adalah suatu zat gizi yang fungsi utamanya sebagai penghasil enersi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Walaupun lemak menghasilkan enersi lebih besar, namun karbohidrat lebih banyak di konsumsi sehari-hari sebagai bahan makanan pokok, terutama pada negara sedang berkembang. Di negara sedang berkembang karbohidrat dikonsumsi sekitar 70-80% dari total kalori, bahkan pada daerah-daerah miskin bisa mencapai 90%. Sedangkan pada negara maju karbohidrat dikonsumsi hanya sekitar 40-60%. Hal ini disebabkan sumber bahan makanan yang mengandung karbohidrat lebih murah harganya dibandingkan sumber bahan makanan kaya lemak maupun protein. Karbohidrat banyak ditemukan pada serealia (beras gandum, jagung, kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang tersebar luas di alam.
Metabolisme karbohidrat semua jenis karbohidrat diserap dalam bentuk monosakarida, proses penyerapan ini terjadi di usus halus. Glukosa dan galaktosa memasuki aliran darah dengan jalan transfer aktif, sedangkan fruktosa dengan jalan difusi. Para ahli sepakat bahwa karbohidrat hanya dapat diserap dalam bentuk disakarida. Hal ini dibuktikan dengan dijumpainya maltosa, sukrosa dan laktosa dalam urine apabila mengkonsumsi gula dalam jumlah banyak. Akhimya berbagai jenis karbohidrat diubah menjadi glukosa sebelum diikut sertakan dalam proses metabolisme.
2.2. PROSES METABOLISME
2.2.1.GLIKOLISIS
Glikolisis adalah pemecahan glukosa menjadi asam piruvat atau asam laktat. Jalur ini terutama terjadi dalam otot bergaris, yang dimaksudkan untuk menghasilkan energi (ATP). Proses glikolisis sendiri menghasilkan lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan oksidasi aerobik yang sempurna. Energi yang dihasilkan disimpan dalam senyawa organik berupa adenosine triphosphate atau yang lebih umum dikenal dengan istilah ATP dan NADH
- Terjadi dalam semua sel tubuh manusia
- Degradasi an-aerob glukosa menjadi laktat
Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan katabolisme ini adalah proses pemecahan glukosa menjadi:
1. Asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen).
2. Asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen).
Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar terbentuk asam piruvat, dan selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi dalam siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s). Selain itu glikolisis juga menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa.
Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan laktat adalah:
Glukosa + 2ADP +2Pi 2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O
2.1.Tahapan reaksi glikolisis.
Secara rinci, tahap-tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai berikut:
1. Glukosa masuk lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa-6 fosfat dengan dikatalisir oleh enzim heksokinase atau glukokinase pada sel parenkim hati dan sel Pulau Langerhans pancreas. Proses ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat.
ATP bereaksi sebagai kompleks Mg-ATP. Terminal fosfat berenergi tinggi pada ATP digunakan, sehingga hasilnya adalah ADP. (-1P)
Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar berupa kalor, sehingga dalam kondisi fisiologis dianggap irrevesibel. Heksokinase dihambat secara alosterik oleh produk reaksi glukosa 6-fosfat.
Mg2+ Glukosa + ATP glukosa 6-fosfat + ADP
2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 6-fosfat dengan bantuan enzim fosfoheksosa isomerase dalam suatu reaksi isomerasi aldosa-ketosa. Enzim ini hanya bekerja pada anomer µ-glukosa 6-fosfat.
µ-D-glukosa 6-fosfat ↔ µ-D-fruktosa 6-fosfat
3. Fruktosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 1,6-bifosfat dengan bantuan enzim fosfofruktokinase. Fosfofruktokinase merupakan enzim yang bersifat alosterik sekaligus bisa diinduksi, sehingga berperan penting dalam laju glikolisis. Dalam kondisi fisiologis tahap ini bisa dianggap irreversible. Reaksi ini memerlukan ATPsebagai donor fosfat, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)
µ-D-fruktosa 6-fosfat + ATP ↔ D-fruktosa 1,6-bifosfat
4. Fruktosa 1,6-bifosfat dipecah menjadi 2 senyawa triosa fosfat yaitu gliserahdehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzimaldolase (fruktosa 1,6-bifosfat aldolase).
D-fruktosa 1,6-bifosfat ↔ D-gliseraldehid 3-fosfat + dihidroksiaseton fosfat
5. Gliseraldehid 3-fosfat dapat berubah menjadi dihidroksi aseton fosfat dan sebaliknya (reaksi interkonversi). Reaksi bolak-balik ini mendapatkan katalisator enzim fosfotriosa isomerase.
D-gliseraldehid 3-fosfat ↔ dihidroksiaseton fosfat
6. Glikolisis berlangsung melalui oksidasi Gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat, dan karena aktivitas enzim fosfotriosa isomerase, senyawa dihidroksi aseton fosfat juga dioksidasi menjadi 1,3-bifosfogliserat melewati gliseraldehid 3-fosfat.
D-gliseraldehid 3-fosfat + NAD+ + Pi ↔ 1,3-bifosfogliserat + NADH + H+
Enzim yang bertanggung jawab terhadap oksidasi di atas adalah gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung kepada NAD.
Atom-atom hydrogen yang dikeluarkan dari proses oksidasi ini dipindahkan kepada NAD+ yang terikat pada enzim. Pada rantai respirasi mitokondria akan dihasilkan tiga fosfat berenergi tinggi. (+3P)
Catatan:
Karena fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki 6 atom C dipecah menjadi Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat yang masing-masing memiliki 3 atom C, dengan demikian terbentuk 2 molekul gula yang masing-masing beratom C tiga (triosa). Jika molekul dihidroksiaseton fosfat juga berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat, maka dari 1 molekul glukosa pada bagian awal, sampai dengan tahap ini akan menghasilkan 2 x 3P = 6P. (+6P)
7. Energi yang dihasilkan dalam proses oksidasi disimpan melalui pembentukan ikatan sulfur berenergi tinggi, setelah fosforolisis, sebuah gugus fosfat berenergi tinggi dalam posisi 1 senyawa 1,3 bifosfogliserat. Fosfat berenergi tinggi ini ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut dengan ADP, yang dikatalisir oleh enzimfosfogliserat kinase. Senyawa sisa yang dihasilkan adalah 3-fosfogliserat.
1,3-bifosfogliserat + ADP ↔ 3-fosfogliserat + ATP
Catatan:
Karena ada dua molekul 1,3-bifosfogliserat, maka energi yang dihasilkan adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
8. 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat dengan dikatalisir oleh enzim fosfogliserat mutase. Senyawa 2,3-bifosfogliserat (difosfogliserat, DPG) merupakan intermediate dalam reaksi ini.
3-fosfogliserat ↔ 2-fosfogliserat
9. 2-fosfogliserat diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan bantuan enzim enolase. Reaksi ini melibatkan dehidrasi serta pendistribusian kembali energi di dalam molekul, menaikkan valensi fosfat dari posisi 2 ke status berenergi tinggi.Enolase dihambat oleh fluoride, suatu unsure yang dapat digunakan jika glikolisis di dalam darah perlu dicegah sebelum kadar glukosa darah diperiksa. Enzim ini bergantung pada keberadaan Mg2+ atau Mn2+.
2-fosfogliserat ↔ fosfoenol piruvat + H2O
10. Fosfat berenergi tinggi PEP dipindahkan pada ADP oleh enzim piruvat kinase sehingga menghasilkan ATP. Enol piruvat yang terbentuk dalam reaksi ini mengalami konversi spontan menjadi keto piruvat. Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar sebagai panas dan secara fisiologis adalah irreversible.
Fosfoenol piruvat + ADP → piruvat + ATP
Catatan:
Karena ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvat sehingga total hasil energi pada tahap ini adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
11. Jika keadaan bersifat anaerob (tak tersedia oksigen), reoksidasi NADH melalui pemindahan sejumlah unsure ekuivalen pereduksi akan dicegah. Piruvat akan direduksi oleh NADH menjadi laktat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim laktat dehidrogenase.
Piruvat + NADH + H+ → L(+)-Laktat + NAD+
Dalam keadaan aerob, piruvat diambil oleh mitokondria, dan setelah konversi menjadi asetil-KoA, akan dioksidasi menjadi CO2 melalui siklus asam sitrat(Siklus Kreb’s). Ekuivalen pereduksi dari reaksi NADH + H+ yang terbentuk dalam glikolisis akan diambil oleh mitokondria untuk oksidasi melalui salah satu dari reaksi ulang alik (shuttle).
Kesimpulan:
Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
- hasil tingkat substrat : + 4P
- hasil oksidasi respirasi : + 6P
- jumlah : 4P + 6P = 10 P
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : – 2P
10P – 2P = 8P
Pada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
- hasil tingkat substrat : + 4P
- hasil oksidasi respirasi : + 0P
- jumlah : 4P + 0P = 4P
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : – 2P
4P - 2P = 2 P
2.2.SEL DARAH MERAH
Glikolisis dalam eritrosit sekalipun dalam keadaan aerobik akan menghasilkan asam laktat, karena enzim-enzim yang dapat mengoksidasi asam piruvat secara aerobik tidak ada dalam sel da-rah merah.
Dalam eritrosit golongan mammalia tahapan yang dikatalisis fosfogliserat kinase di " by passed " dengan adanya enzim bisfosfogliserat mutase dan enzim 2,3-bisfosfogliserat fosfatase (gambar-4). Akibat adanya dua enzim ini ATP tidak terbentuk dan ini memungkinkan glikolisis berlangsung apabila kebutuhan ATP minimum. 2,3-bisfosfogliserat bergabung dengan hemoglobin sehingga menyebabkan affinitas hemoglobin terhadap oksigen menurun. Kurve dissosiasi oksigen hemoglobin bergerak ke kanan. Dengan demikian adanya 2,3-bisfosfogliserat dalam sel darah merah membantu pelepasan oksigen untuk keperluan jaringan.
Reaksinya :
Enzim 1
1,3-bisfosfogliserat ( 2,3-bisfosfogliserat
Enzim 2
(
3-fosfogliserat.
Enzim 1 : bisfosfogliserat mutase
Enzim 2: 2,3-bisfosfogliserat fosfatase
Dalam glikolisis ada tiga reaksi boleh dikatakan secara fisiologis satu arah, yaitu reaksi yang dikatalisis enzim-enzim :
1. heksokinase ( dan glukokinase )
2. fosfofruktokinase
3. piruvat kinase
2.2.2 HMP SHUNT / PPP
Jalur pentosa fosfat merupakan jalur metabolisme alternatif untuk oksidasi glukosa di mana tidak ada ATP yang dihasilkan. Produk utamanya adalah NADPH, suatu pereduksi yang diperlukan dalam beberapa proses anabolisme (untuk biosintesis asam lemak, kolesterol, dan steroid lain) dan ribosa-5 fosfat yang merupakan komponen struktural nukleotida dan asam nukleat (Ribosa untuk biosintesis asam nukleat).
Jalur pentosa fosfat merupakan jalur untuk sintesis tiga fosfat pentosa : ribulosa 5 - fosfat, ribose 5 - fosfat, dan xylulose 5 - fosfat. Ribosa 5 – fosfat diperlukan untuk sintesis RNA dan DNA. Jalur pentosa fosfat/heksosa monofosfat menghasilkan NADPH dan ribosa di luar mitokondria. Kepentingan lain jalur pentosa fosfat berlangsung dalam jaringan hepar, lemak, korteks adrenal, tiroid, eritrosit, kelenjar mammae. NADPH juga penting dalam detoksifikasi obat oleh monooksigenase, reduksiglutation.
Lintasan pentosa fosfat merupakan jalur alternatif untuk metabolisme glukosa. Lintasan ini tidak menghasilkan ATP, tetapi mempunyai dua fungsi utama, yaitu :
a. Produksi NADPH untuk sintesis reduktif seperti biosintesis asam lemak serta steroid.
b. Mencegah stress oksidatif dengan mengubah H2O2 menjadi H2O dan jika tidak terdapat NADPH, H2O2 akan di ubah menjadi radikal bebas hidroksin yangakan menyerang sel.
Pada sel darah merah, kegunaan pertama dari NADPH adalah untuk mereduksi bentuk disulfid dari glutathione menjadi bentuk sulfhydril, reduksi glutathione ini adalah untuk mempertahankan struktur normal dari sel darah merah dan untuk menjaga bentuk hemoglobin dalam bentuk Fe2+. NADPH pada hati dan payudara digunakan untuk biosintesis asam lemak.
Reaksi pentosa fosfat terjadi dalam sitosol. Enzim pada lintasan pentosa fosfat seperti pada glikolisis ditemukan di dalam sitosol. Seperti pada glikolisis, oksidasi dicapai lewat reaksi dehidrogenasi, tetapi dalam hal lintasan pentosa fosfat, sebagai akseptor hidrogen digunakan NADP+ dan bukan NAD+. Tidak ada ATP yang digunakan ataupun diproduksi pada jalur ini.
Terdapat 2 fase pada penthosa fosfat :
1. Fase oksidatif yang menghasilkan NADPH
Pada fase yang pertama, glukosa 6-phosphate menjalani proses dehidroginase dan dekarboksilase untuk memberikan sebuah senyawa pentosa, yaitu ribosa 5-phosphate.
2. Fase nonoksidatif yang menghasilkan prekursor ribosa
Pada fase yang kedua, ribulosa 5-fosfat dikonversi kembali menjadi glukosa 6-fosfat oleh serangkaian reaksi yang terutama melibatkan dua enzim yaitu transketolase dan transaldolase.
I. Fase oksidatif yang menghasilkan NADPH
Reaksi dehidrogenasi glukosa 6-fosfat menjadi 6-fosfoglukonat terjadi lewat pembentukan 6-fosfoglukonolakton yang dikatalisis oleh enzim glukosa-6-fosfat dehidrogenase, suatu enzim yang bergantung NADP. Hidrolisis 6-fosfoglukonolakton dilaksanakan oleh enzim glukonolakton hidrolase.
Tahap oksidasi yang kedua dikatalisis oleh enzim 6-fosfoglukonat dehidrogenase, yang juga memerlukan NADP+ sebagai akseptor hidrogen. Dekarboksilase kemudian terjadi dengan pembentukan senyawa ketopentosa , yaitu ribulosa 5-fosfat. Reaksi mungkin berlangsung dalam dua tahap melalui intermediate 3-keto-6-fosfoglukonat.
Reaktan
Produk
Enzim
Keterangan
Glukosa 6-phosphate + NADP+
6- phosphoglukono- δ-lakton + NADPH
Glukosa 6-phosphate dehydrogenase
Dehidrogenase, dimana terjadi pembuangan H+ dan kemudian direaksikan dengan NADP+ membentuk NADPH
6-phosphoglukono - δ-lactone + H2O
6 phosphoglukonat+ H+
6 phosphoglukolactonase
Hidrolisis
6-phosphoglukonat + NADP+
Ribulosa 5-phosphate + NADPH + CO2
6-phosphoglukonat dehidrogenase
Dekarboksilase oksidatif. NADP+sebagai akseptor electron, membentuk molekul NADPH yang lain serta CO2dan ribulosa 5-phosphate
Ribulosa 5 - phosphate
Ribulosa 5-phosphate
Phosphopentosa isomerase
Isomerase
Secara singkat, reaksi pada proses ini adalah :
Glukosa 6-phosphat + 2 NADP+ +H2O → ribulosa 5-phosphate + 2NADPH + 2H+ + CO2
II. Fase nonoksidatif yang menghasilkan prekursor ribose
Pada fase yang kedua, ribulosa 5-fosfat dikonversi kembali menjadi glukosa 6-fosfat oleh serangkaian reaksi yang terutama melibatkan dua enzim yaitu transketolase dan transaldolase.
Ribulosa 5-fosfat kini berfungsi sebagai substrat bagi dua ennzim yang berbeda. Ribulosa 5-fosfat 3-epimerase mengubah konfigurasi disekitar karbon 3 dari ribulosa 5 fosfat, dengan membentuk epimer xilulosa 5-pospat, yaitu senyawa ketopentosa lainnya. Ribosa 5-fosfat ketoisomerase mengubah ribulosa 5-fosfat menjadi senyawa aldopentosa yang bersesuaian, yaitu ribosa 5-fosfat yang merupakan precursor bagi residu ribosa yang diperlukan dalam sintesis nukleotida dan asam nukleat.
Transketolase memindahkan unit dua-karbon yang terdiri atas karbon 1 dan 2 dari sebuah ketosa kepada atom karbon aldehid pada gula aldosa. Oleh karena itu, enzim ini mempengaruhi konversi gula pentosa menjadi aldosa dengan berkurangnya dua karbon, dan sekaligus mengonversi gula aldosa menjadi ketosa dengan bertambahnya dua atom karbon. Reaksi tersebut memerlukan vitamin B, yaitu tiamin.
Enzim transketolase mengatalisis proses pemindahan unit dua karbon dari xilulosa 5 fosfat kepada ribulosa 5 fosfat yang menghasilkan ketosa sedoheptulosa 7-fosfat 7 karbon dan aldosa gliseraldehid 3-fosfat. Kedua produk ini kemudian memasuki reaksi lainnya yang dikenal sebagai reaksi transaldolasi. Enzim transaldolase memungkinkan pemindahan moietas dihidroksiaseton tiga - karbon (karbon 1-3), dari ketosa sedoheptulosa 7-fosfat kepada aldosa gliseraldehid 3-fosfat untuk membentuk ketosa fruktosa 6-fosfat dan aldosa eritrosa 4-fosfat empat karbon.
Kemudian berlangsung reaksi selanjutnya yang sekali lagi melibatkan enzim transketolase dengan xilulosa 5-fosfat berfungsi sebagai donor glikoaldehid. Pada keadaan ini, eritrosa 4-fosfat yang terbentuk di atas bertindak sebagai akseptor , dan hasil reaksinya adalah fruktosa 6-fosfat serta gliseraldehid 3-fosfat.
Reaktan
Produk
Enzim
Ribulosa 5-phosphate
Ribosa 5-phosphate
Isomerase phosphopentosa
Ribosa 5-phosphate
Xilulosa 5-phosphate
Epimerase phosphopentosa
Xilulosa 5-phosphate + ribosa 5-phosphate
Gliseraldehid 3-phosphate + sedoheptulosa 7-phosphate
Transketolase
Sedoheptulosa 7-phosphate + gliseraldehid 3-phosphate
Eritrosa 4- phosphate + fruktosa 6-phosphate
Transaldolase
Xilulosa 5-phosphate + eritrosit 4-phosphate
Gliseraldehid 3-phosphate + fruktosa 6-phosphate
Transketolase
Tujuan Lintasan Pentosa Fosfat :
1. Menghasilkan metabolit untuk sintesa karbohidrat Ribulosa 5 P yang nantinya reaksi LPF pertama melibatkan glukosa-6-fosfat, yang berasal dari perombakan pati fosforilase di glikolisis, dari penambahan fosfat akhir pada ATP ke glukosa atau langsung dari fotosintesis. Senyawa ini segera dioksidasi oleh glukosa-6-fosfat dehidrogenase menjadi 6-fosfoglukono-laktona (reaksi 1). Laktona ini secara cepat dihidrolisis oleh laktonase menjadi 6-fosfoglukonat (reaksi 2), kemudian senyawa terakhir ini segera didekarboksilasi secara oksidatif menjadi ribulosa-5-fosfat oleh 6-fosfoglukonat dehidrogenase (reaksi 3). Selanjutnya LPF menghasilkan pentosa fosfat dan dikatalisis oleh isomerase (reaksi 4) dan epimerase (reaksi 5), yang merupakan salah satu jenis isomerase. Reaksi ini dan reaksi berikutnya serupa dengan beberapa reaksi di daur Calvin. Enzim yang penting ialah transketolase (reaksi 6 dan 8) dan transaldolasakan diubah menjadi RuDP, sebagai senyawa kunci dalam Fotosintesa
2. Menghasilkan metabolit (pentosa) untuk sintesa senyawa fenol yang mudah dioksidasi menjadi Quinon, membentuk polimer coklat bersifat racun. Pentosa juga merupakan prekursor lignin.
3. Memproduksi NADPH sebagai koenzim yang sangat dibutuhkan dalam berbagai reaksi metabolisme.
4. Menghasilkan Ribosa untuk sintesa asam nukleat dan berbagai koenzim. Peranan LPF sangat penting, karena dapat dianggap sebagai jalur penghubung antara jalur perombakan dengan jalur pembentukan karbohidrat
Hubungan Pentose Phosphate Pathway (PPP) dengan Glikolisis
Hubungan Pentose Phosphate Pathway (PPP) dengan glikolisis adalah PPP merupakan jalur alternatif reaksi tumbuhan dalam memperoleh energi dari oksidasi gula menjadi CO2 dan air selain melalui proses glikolisis.
Reaksi PPP serupa dengan reaksi pada glikolisis. Disamping itu, glikolisis dan PPP mempunyai pereaksi tertentu yang lazim dan keduanya terjadi terutama di sitosol, sehingga kedua lintasan saling terjalin. Satu perbedaan penting ialah di PPP penerima elektonnya selalu NADP+, sedangkan di glikolisis penerima elektonnya adalah NAD+.
2.2.3.Asam uronat( THE URONIC ACID PATHWAY )
Selain dari jalur yang telah diterangkan di atas, glukosa 6-fosfat dapat diubah menjadi asam glukoronat (glucoronic acid), asam askorbat (ascorbic acid) dan pentosa melalui suatu jalur yang disebut "the uronic acid pathway"
Akan tetapi manusia, primata dan guinea pig tidak bisa membuat asam askorbat. Karena ke-kurangan enzim tertentu, maka L-gulonat yang terbentuk tidak bisa diubah menjadi L-asam askorbat. L-gulonat akan dioksidasi menjadi 3-keto-L-gulonat, yang kemudian mengalami dekarboksilasi menjadi L-xylulose.
Reaksi lengkapnya adalah sebagai berikut : glukosa-6fosfat akan diubah menjadi glukosa 1-fosfat. Glukosa 1-fosfat akan bereaksi dengan UTP (uridin trifosfat) dan membentuk nukleotida aktif UDPG (uridin difosfat glukosa). Selanjutnya UDPG akan mengalami oksidasi dua tahap pada atom karbon yang keenam. Asam glukoronat (D-glucoronate) yang terbentuk oleh enzim yang tergantung pada NADPH, direduksi menjadi L-gulonat.
L-gulonat merupakan bahan baku untuk membuat asam askorbat.
Pada manusia, primata dan guinea pig L-gulonat melalui 3-keto L-gulonat akan diubah men-jadi L-xylulose (L silulose) (mungkin lebih baik dipakai istilah bah Ingrisnya, sebab bisa dis-alah artikan dengan selulose=cellulose). D-xylulose merupakan bagian dari HMP Shunt. Untuk bisa masuk ke dalam HMP Shunt,maka L-xylulose harus diubah dulu menjadi D-xylulose me-lalui silitol. Dalam proses ini diperlukan NADPH dan NAD+. Perubahan silitol menjadi D-silulosa dikatalisis enzim silulosa reduktase.
D-xylulose akan diubah menjadi D-xylulose 5-fosfat, ATP bertindak sebagai donor fosfat. Pada suatu penyakit yang menurun yang disebut "essential pentosuria" di dalam urinnya banyak didapatkan L-xylulose, diperkirakan enzim yang mengkatalisis L-xylulose menjadi sili-tol tidak ada pada penderita penyakit ini.
BAB III
PENUTUP
1. Simpulan
Karbohidrat merupakan komponen pangan yang menjadi sumber energi utama dan sumber serat makanan. Komponen ini disusun oleh 3 unsur utama, yaitu karbon (C), hidrogen(H) dan oksigen (O). Atau dengan kata lain, karbohidrat merupakan suatu senyawa yang terdiri dari molekul-molekul karbon (C), hydrogen (H) dan oksigen (O) atau karbon dan hidrat (H2O) sehingga dinamakan karbo-hidrat.
· Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik kompleks.
Pada sistem pencernaan, karbohidrat akan menjadi glukosa yang diabsorpsi oleh aliran darah dan ditempatkan ke berbagai organ dan jaringan tubuh. Karbohidrat berfungsi sebagai dasar bagi pembentukan energi di dalam tubuh. Jenis-jenis karbohidrat dapat dibagi menjadi dua yaitu : karbohidrat sederhana (monosakarida yang terdiri dari glukosa, fruktosa, galaktosa dan disakarida) dan karbohidrat kompleks.
lintasan pentosa fosfat merupakan jalur alternatif untuk metabolisme glukosa. Enzim pada lintasan pentosa fosfat ditemukan di dalam sitosol. Rangkaian reaksi pada lintasan ini dapat dibedakan menjadi dua fase, yaitu oksidatif nonreversible dan nonoksidatif reversible. Lintasan ini mempunyai dua fungsi utama, yaitu produksi NADPH untuk sintesis reduktif seperti biosintesis asam lemak serta steroid dan produksi residu ribosa untuk biosintesis nukleotida serta asam nukleat. Lintasan Pentosa Fosfat tidak menghasilkan ATP. Fase oksidatif menghasilkan NADPH dan fase nonoksidatif menghasilkan prekursor.
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. Mahasiswa akan lebih mengetahui mengenai jalur metabolisme khususnya jalur glikolisis , pentosa fosfat dan asam uronat serta semoga makalah ini menjadi referensi untuk proses pembelajaran selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA
Syaifuddin, Drs.H.B.Ac.1997.Anatomi Fisiologi untuk Siswa Perawat.Jakarta:EGC
http://nymtini1822.blogspot.co.id/2014/09/metabolisme-karbohidrat.html
Horton, Robert H., and et all, 2012. Principle of Biochemistry Fifth Edition. United Stated of America : Pearson.
Mc.Kee,Trudy, 2004. Biochemistry The Molecular Basis of Life. New York : The McGraw Hill Companies.
Poedjiadi,A., 2007. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: UI Press.
Rahmat, M., 2010. Biokimia, Hexosa Monoposphat (HMP). http://susanblogs18.blogspot.com. Diakses pada tanggal 25 Oktober 2014. Anwari. 2007. Karbohidrat. http://www.pssplab.com/journal/03.pdf. Diakses tanggal 14 November 2012
Fedril. 2011. Biokimia. http://fedrildwi.blogspot.com/. Diakses tanggal 15 November 2012Fitria,Lailatul. 2012. Biokimia Karbohidrat. http://blog.ub.ac.id/. Diakses tanggal 14 November 2012
Komentar
Posting Komentar