BAB I.docx

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Tubuh manusia terdiri dari jutaan sel-sel, di mana masing-masing sel membutuhkan

energi untuk kehidupannya. Energi tersebut berasal dari makanan, terutama zat karbohidrat.

Karbohidrat merupakan senyawa yang terbentuk dari molekul karbon, hidrogen dan oksigen.

Sebagai salah satu jenis zat gizi, fungsi utama karbohidrat adalah penghasil energi di dalam

tubuh. Tiap 1 gram karbohidrat yang dikonsumsi akan menghasilkan energi sebesar 4 kkal

dan energi hasil proses oksidasi (pembakaran) karbohidrat ini kemudian akan digunakan oleh

tubuh untuk menjalankan berbagai fungsi-fungsinya seperti bernafas, kontraksi jantung dan

otot serta juga untuk menjalankan berbagai aktivitas fisik seperti berolahraga atau bekerja.

Karbohidrat adalah komponen dalam makanan yang merupakan sumber energi yang

utama bagi organisme hidup. Dalam makanan kita, karbohidrat terdapat sebagai polisakarida

yang dibuat dalam tumbuhan dengan cara fotosintesis. Tumbuhan merupakan gudang yang

menyimpan karbohidrat dalam bentk amilum dan selulosa. Amilum digunakan oleh hewan

dan manusia apabila ada kebutuhan untuk memproduksi energi. Di samping dalam tumbuhan,

dalam tubuh hewan dan manusia juga terdapat karbohidrat yang merupakan sumber energi,

yaitu glikogen.

Secara sederhana karbohidrat dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu karbohidrat

sederhana dan karbohidrat kompleks dan berdasarkan responnya terhadap glukosa darah di

dalam tubuh, karbohidrat juga dapat dibedakan berdasarkan nilai tetapan indeks glicemik-nya

(glycemic index).

Contoh dari karbohidrat sederhana adalah monosakarida seperti glukosa, fruktosa dan

galaktosa atau juga disakarida seperti sukrosa dan laktosa. Jenis – jenis karbohidrat sederhana

ini dapat ditemui terkandung di dalam produk pangan seperti madu, buah-buahan dan susu.

Sedangkan contoh dari karbohidrat kompleks adalah pati (starch), glikogen (simpanan energi

di dalam tubuh), selulosa, serat (fiber) atau dalam konsumsi sehari-hari karbohidrat kompleks

dapat ditemui terkandung di dalam produk pangan seperti, nasi, kentang, jagung, singkong,

ubi, pasta, roti dsb.

Pada proses pencernaan makanan, karbohidrat mengalami proses hidrolisis, baik

dalam mulut, lambung maupun usus. Hasil akhir proses pencernaan karbohidrat ini ialah

1 | “M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t ”

glukosa, fruktosa, galaktosa, dan manosa serta monosakarida lainnya. Senyawa-senyawa ini

kemudian diabsorbsi melalui dinding usus dan dibawa ke hati oleh darah.

Dalam sel-sel tubuh, karbohidrat mengalami berbagai proses kimia. Proses inilah

yang mempunyai peranan penting dalam tubuh kita. Reaksi-reaksi kimia yang terjadi dalam

sel ini tidak berdiri sendiri, tetapi saling berhubungan dan saling mempengaruhi. Sebagai

contoh apabila banyak glukosa yang teroksidasi untuk memproduksi energi, maka glikogen

dal;am hati akan mengalami proses hidrolisis untuk membentuk glukosa. Sebaliknya apabila

suatu reaksi tertentu menghasilkan produk yang berlebihan, maka ada reaksi lain yang dapat

menghambat produksi tersebut. Dalam hubungan antar reaksi ini enzi-enzim mempunyai

peranan sebagai pengatur dan pengendali. Proses kimia yang terjadi dalam sel ini disebut

metabolisme. Oleh karena itu, dalam makalah ini akan dijelaskan satu persatu tentang proses

metabolisme karbohidrat, sehingga pembaca akan lebih mengerti.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud metabolisme?

2. Apa yang dimaksud karbohidat?

3. Bagaimana proses metabolisme karbohidrat?

4. Bagaimana proses glikolisis?

5. Bagaimana proses glikogenesis dan glikogenolisis?

6. Bagaimana proses glukoneogenesis?

7. Bagaimana siklus asam sitrat?

8. Apa energi yang dihasilkan pada siklus asam sitrat?

9. Bagaimana energy untuk gerakan otot?

1.3 Tujuan

1. Untuk mengetahui tentang metabolisme

2. Untuk mengetahui tentang karbohidat

3. Untuk mengetahui proses metabolisme karbohidrat

4. Untuk mengetahui proses glikolisis

5. Untuk mengetahui proses glikogenesis dan glikogenolisis

6. Untuk mengetahui proses glukoneogenesis

7. Untuk mengetahui siklus asam sitrat

8. Untuk mengetahui energi yang dihasilkan pada siklus asam sitrat

9. Untuk mengetahui energi untuk gerakan otot


BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian Metabolisme

Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk

hidup, mulai makhluk hidup bersel satu hingga yang memiliki susunan tubuh kompleks

seperti manusia. Dalam hal ini, makhluk hidup mendapat, mengubah dan memakai senyawa

kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan hidupnya.

Metabolisme meliputi proses sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme)

senyawa atau komponen dalam sel hidup. Semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim.

Hal lain yang penting dalam metabolisme adalah peranannya dalam penawar racun atau

detoksifikasi.

2.2 Karbohidrat

2.2.1 Pengertian Karbohidrat

Karbohidrat yaitu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon (C), hidrogen (H),

dan oksigen (O). Terdiri atas unsur C, H, O dengan perbandingan 1 atom C, 2 atom H, 1 atom

O. karbohidrat banyak terdapat pada tumbuhan dan binatang yang berperan struktural &

metabolik. Sedangkan pada tumbuhan, untuk sintesis CO2 dan H2O akan menghasilkan

amilum / selulosa melalui proses fotosintesis, sedangkan binatang tidak dapat menghasilkan

karbohidrat sehingga tergantung tumbuhan. Karbohidrat merupakan sumber energi dan

cadangan energi yang diproses melalui proses metabolisme.

Banyak sekali makanan yang kita makan sehari-hari adalah sumber karbohidrat

seperti nasi, singkong, umbi-umbian, gandum, sagu, jagung, kentang, dan beberapa buah-

buahan lainnya.

Rumus umum karbohidrat yaitu (CH2O)n, sedangkan yang paling banyak kita kenal

yaitu glukosa dengan rumus C6H12O6, sukrosa dengan rumus C12H22O11, selulosa dengan

rumus (C6H10O5)n.

2.2.2 Fungsi Karbohidrat


Ada banyak fungsi dari karbohidrat dalam penerapannya di industri pangan, farmasi

maupun dalam kehidupan manusia sehari-hari. Di antara fungsi dan kegunaan itu ialah

sebagai berikut :

a. Sebagai sumber kalori atau energi

b. Sebagai bahan pemanis dan pengawet

c. Sebagai bahan pengisi dan pembentuk

d. Sebagai bahan penstabil

e. Sebagai sumber flavor (karamel)

f. Sebagai sumber serat

2.2.3 Klasifikasi Karbohidrat

Karbohidrat dapat dikelompokkan menurut jumlah unit gula, ukuran dari rantai

karbon, lokasi gugus karbonil (-C=O), serta stereokimia. Berdasarkan jumlah unit gula dalam

rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 4 golongan utama yaitu:

1. Monosakarida : terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi dihidrolisis oleh

larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yang lebih sederhana. Monosakarida yang paling

sederhana ialah gliseraldehida dan dihidroksiaseton. Sedangkan monosakarida yang penting

bagi tubuh adalah glukosa, fruktosa, dan galaktosa.

2. Disakarida : senyawanya terbentuk dari 2 molekul monosakarida yg sejenis ataupun

berbeda. Disakarida dapat dihidrolisis oleh larutan asam dalam air sehingga terurai menjadi 2

molekul monosakarida. Contoh dari disakarida adalah maltosa (glukosa+glukosa), laktosa

(glukosa+galaktosa), dan sukrosa (glukosa+fruktosa).

3. Oligosakarida : senyawa yang terdiri dari gabungan 3 – 10 monosakarida. Misalnya

trisakarida dan tetrasakarida.

4. Polisakarida : senyawa yang terdiri dari gabungan lebih dari 10 molekul- molekul

monosakarida, senyawa ini bisa dihidrolisis menjadi banyak molekul monosakarida.

Polisakarida merupakan jenis karbohidrat yang mempunyai struktur rantai lurus maupun

bercabang. Misanya amilum, glikogen, dekstrin, dan selulosa.

2.2.4 Jenis-Jenis karbohidrat


a. Karbohidrat sederhana

1. Monosakarida

Monosakarida merupakan jenis karbohidrat sederhana yang terdiri dari 1

gugus cincin. Contoh dari monosakarida yang banyak terdapat di dalam sel tubuh

manusia adalah glukosa, fruktosa dan galaktosa.

Glukosa di dalam industri pangan lebih dikenal sebagai dekstrosa atau juga

gula anggur. Di alam, glukosa banyak terkandung di dalam buah-buahan, sayuran dan

juga sirup jagung. Fruktosa dikenal juga sebagai gula buah dan merupakan gula

dengan rasa yang paling manis. Di alam fruktosa banyak terkandung di dalam madu

(bersama dengan glukosa), dan juga terkandung diberbagai macam buah-buahan.

Sedangkan galaktosa merupakan karbohidrat hasil proses pencernaan laktosa sehingga

tidak terdapat di alam secara bebas. Selain sebagai molekul tunggal, monosakarida

juga akan berfungsi sebagai molekul dasar bagi pembentukan senyawa karbohidrat

kompleks pati (starch) atau selulosa.

2. Disakarida

Disakarida merupakan jenis karbohidrat yang banyak dikonsumsi oleh

manusia di dalam kehidupan sehari-hari. Setiap molekul disakarida akan terbentuk

dari gabungan dua molekul monosakarida. Contoh disakarida yang umum digunakan

dalam konsumsi sehari-hari adalah sukrosa yang terbentuk dari gabungan satu

molekul glukosa dan fruktosa dan juga laktosa yang terbentuk dari gabungan 1

molekul glukosa & galaktosa .Di dalam produk pangan, sukrosa merupakan

pembentuk hampir 99% dari gula pasir atau gula meja (table sugar) yang biasa

digunakan dalam konsumsi sehari-hari sedangkan laktosa merupakan karbohidrat

yang banyak terdapat di dalam susu sapi dengan konsentrasi 6.8 gr / 100 ml.

b. Karbohidrat kompleks

1. Pati

Pati yang juga merupakan simpanan energi di dalam sel-sel tumbuhan ini

berbentuk butiran-butiran kecil mikroskopik dengan berdiameter berkisar antara 5-50

nm. Dan di alam, pati akan banyak terkandung dalam beras, gandum, jagung, biji-

bijian seperti kacang merah atau kacang hijau dan banyak juga terkandung di dalam

berbagai jenis umbi-umbian seperti singkong, kentang atau ubi.

Di dalam berbagai produk pangan, pati umumnya akan terbentuk dari dua

polimer molekul glukosa yaitu amilosa (amylose) dan amilopektin (amylopectin).


Amilosa merupakan polimer glukosa rantai panjang yang tidak bercabang sedangkan

amilopektin merupakan polimer glukosa dengan susunan yang bercabangcabang.

Komposisi kandungan amilosa dan amilopektin ini akan bervariasi dalam

produk pangan dimana produk pangan yang memiliki kandungan amilopektin tinggi

akan semakin mudah untuk dicerna.

2. Glikogen

Glikogen merupakan salah satu bentuk simpanan energi di dalam yang dapat

dihasilkan melalui konsumsi karbohidrat dalam sehari-hari dan merupakan salah satu

sumber energi utama yang digunakan oleh tubuh pada saat berolahraga. Di dalam

tubuh glikogen akan tersimpan di dalam hati dan otot. Kapasitas penyimpanan

glikogen di dalam tubuh sangat terbatas yaitu hanya sekitar 350-500 gram atau dapat

menyediakan energi sebesar 1.200-2.000 kkal. Namun kapasitas penyimpanannya ini

dapat ditingkatkan dengan cara memperbesar konsumsi karbohidrat dan mengurangi

konsumsi lemak atau dikenal dengan istilah carbohydrate loading dan penting

dilakukan bagi atlet terutama yang menekuni cabang olahraga bersifat endurans

(endurance) seperti maraton atau juga sepakbola. Sekitar 67% dari simpanan glikogen

yang terdapat di dalam tubuh akan tersimpan di dalam otot dan sisanya akan

tersimpan di dalam hati. Di dalam otot, glikogen merupakan simpanan energi utama

yang mampu membentuk hampir 2% dari total massa otot. Glikogen yang terdapat di

dalam otot hanya dapat digunakan untuk keperluan energi di dalam otot tersebut dan

tidak dapat dikembalikan ke dalam aliran darah dalam bentuk glukosa apabila

terdapat bagian tubuh lain yang membutuhkannya.Berbeda dengan glikogen hati

dapat dikeluarkan apabila terdapat bagian tubuh lain yang membutuhkan. Glikogen

yang terdapat di dalam hati dapat dikonversi melalui proses glycogenolysis menjadi

glukosa dan kemudian dapat dibawa oleh aliran darah menuju bagian tubuh yang

membutuhkan seperti otak, sistem saraf, jantung, otot dan organ tubuh lainnya.

2.3 Metabolisme Karbohidrat

Metabolisme karbohidrat menunjukkan berbagai biokimia proses yang bertanggung

jawab untuk pembentukan, pemecahan dan interkonversi dari karbohidrat dalam hidup

organisme. Karbohidrat paling penting adalah glukosa, gula sederhana (monosakarida) yang

dimetabolisme oleh hampir semua organisme yang dikenal. Glukosa dan karbohidrat lain

adalah bagian dari berbagai jalur metabolik di seluruh spesies tanaman mensintesis


karbohidrat dari gas-gas atmosfer oleh fotosintesis menyimpan energi yang diserap internal,

sering dalam bentuk pati atau lipid.

Komponen tanaman yang dimakan oleh hewan dan jamur, dan digunakan sebagai

bahan bakar untuk respirasi selular. Oksidasi satu gram karbohidrat menghasilkan sekitar 4

kkal energi dan dari lipid sekitar 9 kkal. Energi yang diperoleh dari metabolisme (oksidasi

misalnya glukosa) biasanya disimpan sementara dalam sel dalam bentuk ATP. Organisme

yang mampu respirasi aerobik memetabolisme glukosa dan oksigen untuk melepaskan energi

dengan karbon dioksida dan air sebagai produk sampingan.

Karbohidrat adalah bahan bakar jangka pendek superior untuk organisme karena

mereka mudah untuk metabolisme dari lemak atau bagian-bagian asam amino

dari protein yang digunakan untuk bahan bakar. Pada hewan, karbohidrat paling penting

adalah glukosa.

Tingkat glukosa digunakan sebagai kontrol utama untuk metabolisme hormon

pusat, insulin. Pati dan selulosa dalam beberapa organisme (misalnya, rayap, ruminansia, dan

beberapa bakteri), kedua polimer ini dibongkar selama pencernaan dan diserap sebagai

glukosa. Beberapa karbohidrat sederhana memiliki jalur oksidasi enzimatik sendiri, seperti

yang dilakukan hanya beberapa dari karbohidrat yang lebih kompleks. Karbohidrat biasanya

disimpan sebagai polimer panjang molekul glukosa dengan ikatan glikosidik untuk dukungan

struktural (misalnya kitin dan selulosa ) atau untuk penyimpanan energi (misalnya glikogen

dan pati ). Namun, afinitas yang kuat karbohidrat yang paling untuk membuat penyimpanan

air dalam jumlah besar karbohidrat tidak efisien karena berat molekul besar dari kompleks

karbohidrat terlarut air.

Pada sebagian besar organisme, kelebihan karbohidrat secara teratur dikatabolisme

untuk membentuk asetil-KoA , yang merupakan bahan baku untuk sintesis asam

lemak jalur, asam lemak , trigliserida, dan lipid yang biasanya digunakan untuk penyimpanan

jangka panjang energi.Karakter hidrofobik lipid membuat mereka bentuk yang lebih kompak

dari penyimpanan energi dari karbohidrat hidrofilik. Namun, hewan, termasuk manusia,

kurangnya mesin enzimatik yang diperlukan dan sehingga tidak mensintesis glukosa dari

lemak. Semua karbohidrat berbagi rumus umum sekitar C n H 2n O n glukosa adalah

C 6 H 12 O 6. Monosakarida dapat secara kimiawi berikatan bersama untuk

membentuk disakarida seperti sukrosa dan lebih lanjut polisakarida seperti pati dan selulosa.

2.3.1 Glikolisis


Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6 atom

C) menjadi asam piruvat (senyawa yang memiliki 3 atom C), NADH, dan ATP. NADH

(Nikotinamida Adenina Dinukleotida Hidrogen) adalah koenzim yang mengikat elektron (H),

sehingga disebut sumber elektron berenergi tinggi. ATP (adenosin trifosfat) merupakan

senyawa berenergi tinggi. Setiap pelepasan gugus fosfatnya menghasilkan energi. Pada

proses glikolisis, setiap 1 molekul glukosa diubah menjadi 2 molekul asam piruvat, 2 NADH,

dan 2 ATP. Glikolisis memiliki sifat-sifat, antara lain: glikolisis dapat berlangsung

secara aerob maupun anaerob, glikolisis melibatkan enzim ATP dan ADP, serta peranan ATP

dan ADP pada glikolisis adalah memindahkan (mentransfer) fosfat dari molekul yang satu ke

molekul yang lain. Glikolisis terjadi melalui 10 tahapan yang terdiri dari 5 tahapan

penggunaan energi dan 5 tahapan pelepasan energi. Berikut ini reaksi glikolisis secara

lengkap: Dari skema tahapan glikolisis menunjukkan bahwa energi yang dibutuhkan pada

tahap penggunaan energi adalah 2 ATP. Sementara itu, energi yang dihasilkan pada tahap

pelepasan energi adalah 4 ATP dan 2 NADH. Dengan demikian, selisih energi atau hasil

akhir glikolisis adalah 2 ATP + 2 NADH.

b. Tahapan Glikolisis


Glikolisis secara harfiah berarti pemecahan glukosa atau dekomposisi. Melalui proses

ini, satu molekul glukosa sepenuhnya dipecah untuk menghasilkan dua molekul asam piruvat,

dua molekul ATP dan dua NADH (Reduced nikotinamida adenin dinukleotida) radikal yang

membawa elektron yang dihasilkan.

Tahap1: Fosforilasi Glukosa

Tahap pertama adalah fosforilasi glukosa (penambahan gugus fosfat). Reaksi ini

dimungkinkan oleh heksokinase enzim, yang memisahkan satu kelompok fosfat dari ATP

(Adenosine Triphsophate) dan menambahkannya ke glukosa, mengubahnya menjadi glukosa

6-fosfat. Dalam proses satu ATP molekul, yang merupakan mata uang energi tubuh,

digunakan dan akan ditransformasikan ke ADP (Adenosin difosfat), karena pemisahan satu

kelompok fosfat. Reaksi keseluruhan dapat diringkas sebagai berikut:

Glukosa (C6H12O6) + + ATP heksokinase → Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) + ADP

Tahap 2: Produksi Fruktosa-6 Fosfat

Tahap kedua adalah produksi fruktosa 6-fosfat. Hal ini dimungkinkan oleh aksi dari

enzim phosphoglucoisomerase. Kerjanya pada produk dari tahap sebelumnya, glukosa 6-

fosfat dan berubah menjadi fruktosa 6-fosfat yang merupakan isomer nya (Isomer adalah

molekul yang berbeda dengan rumus molekul yang sama tetapi susunan berbeda dari atom).

Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut:

Glukosa 6-Fosfat (C6H11O6P1) + Phosphoglucoisomerase (Enzim) → Fruktosa 6-Fosfat

(C6H11O6P1)

Tahap 3: Produksi Fruktosa 1, 6-difosfat

Pada tahap berikutnya, Fruktosa isomer 6-fosfat diubah menjadi fruktosa 1, 6-difosfat

dengan penambahan kelompok fosfat. Konversi ini dimungkinkan oleh fosfofruktokinase

enzim yang memanfaatkan satu molekul ATP lebih dalam proses. Reaksi ini diringkas

sebagai berikut:

Fruktosa 6-fosfat (C6H11O6P1) + fosfofruktokinase (Enzim) + ATP → Fruktosa 1, 6-difosfat

(C6H10O6P2)


Tahap 4: Pemecahan Fruktosa 1, 6-difosfat

Pada tahap keempat, adolase enzim membawa pemisahan Fruktosa 1, 6-difosfat

menjadi dua molekul gula yang berbeda yang keduanya isomer satu sama lain. Kedua gula

yang terbentuk adalah gliseraldehida fosfat dan fosfat dihidroksiaseton. Reaksi berjalan

sebagai berikut:

Fruktosa 1, 6-difosfat (C6H10O6P2) + Aldolase (Enzim) → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1) +

Dihydroxyacetone fosfat (C3H5O3P1)

Tahap 5: interkonversi Dua Glukosa

Fosfat dihidroksiaseton adalah molekul hidup pendek. Secepat itu dibuat, itu akan

diubah menjadi fosfat gliseraldehida oleh enzim yang disebut fosfat triose. Jadi dalam

totalitas, tahap keempat dan kelima dari glikolisis menghasilkan dua molekul gliseraldehida

fosfat.

Dihidroksiaseton fosfat (C3H5O3P1)+ Triose Fosfat → gliseraldehida fosfat (C3H5O3P1)

Tahap 6: Pembentukan NADH & 1,3-Diphoshoglyceric

Tahap keenam melibatkan dua reaksi penting. Pertama adalah pembentukan NADH

dari NAD + (nicotinamide adenin dinukleotida) dengan menggunakan enzim dehydrogenase

fosfat triose dan kedua adalah penciptaan 1,3-diphoshoglyceric asam dari dua molekul

gliseraldehida fosfat yang dihasilkan pada tahap sebelumnya. Reaksi keduanya adalah

sebagai berikut:

Fosfat dehidrogenase Triose (Enzim) + 2 NAD + + 2 H-→ 2NADH (Reduced nicotinamide

adenine dinucleotide) + 2 H +

Triose fosfat dehidrogenase gliseraldehida fosfat + 2 (C3H5O3P1) + 2P (dari sitoplasma) → 2

molekul asam 1,3-diphoshoglyceric (C3H4O4P2)

Tahap 7: Produksi ATP & 3-fosfogliserat Asam

Tahap ketujuh melibatkan penciptaan 2 molekul ATP bersama dengan dua molekul 3-

fosfogliserat asam dari reaksi phosphoglycerokinase pada dua molekul produk 1,3-

diphoshoglyceric asam, dihasilkan dari tahap sebelumnya.


2 molekul asam 1,3-diphoshoglyceric (C3H4O4P2) + 2ADP phosphoglycerokinase → 2

molekul 3-fosfogliserat acid (C3H5O4P1) + 2ATP (Adenosine Triphosphate)

Tahap 8: Relokasi Atom Fosfor

Tahap delapan adalah reaksi penataan ulang sangat halus yang melibatkan relokasi dari atom

fosfor dalam 3-fosfogliserat asam dari karbon ketiga dalam rantai untuk karbon kedua dan

menciptakan 2 - asam fosfogliserat. Reaksi seluruh diringkas sebagai berikut:

2 molekul 3-fosfogliserat acid (C3H5O4P1) + phosphoglyceromutase (enzim) → 2 molekul

asam 2-fosfogliserat (C3H5O4P1)

Tahap 9: Penghapusan Air

The enolase enzim datang ke dalam bermain dan menghilangkan sebuah molekul air dari 2-

fosfogliserat acid untuk membentuk asam yang lain yang disebut asam phosphoenolpyruvic

(PEP). Reaksi ini mengubah kedua molekul 2-fosfogliserat asam yang terbentuk pada tahap

sebelumnya.

2 molekul asam 2-fosfogliserat (C3H5O4P1)+ enolase (enzim) -> 2 molekul asam

phosphoenolpyruvic (PEP) (C3H3O3P1) + 2H2O

Tahap 10: Pembentukan piruvat Asam & ATP

Tahap ini melibatkan penciptaan dua molekul ATP bersama dengan dua molekul asam

piruvat dari aksi kinase piruvat enzim pada dua molekul asam phosphoenolpyruvic dihasilkan

pada tahap sebelumnya. Hal ini dimungkinkan oleh transfer dari atom fosfor dari asam

phosphoenolpyruvic (PEP) untuk ADP (Adenosin trifosfat).

2 molekul asam phosphoenolpyruvic (PEP) (C3H3O3P1) + + 2ADP kinase piruvat (Enzim) →

2ATP + 2 molekul asam piruvat.

Rangkaian I

Rangkaian I Reaksi Glikolisis (pelepasan energi) berlangsung di dalam sitoplasma

(dalam kondisi anaerob) yaitu diawali dari reaksi penguraian molekul glukosa menjadi


glukosa-6-fosfat yang membutuhkan (-1) energi dari ATP dan melepas 1 P. Jika glukosa-6-

fosfat mendapat tambahan 1 P menjadi fruktosa-6-fosfat kemudian menjadi fruktosa 1,6

fosfat yang membutuhkan (-1) energi dari ATP yang melepas 1 P. Jadi untuk mengubah

glukosa menjadi fruktosa 1,6 fosfat, energi yang dibutuhkan sebanyak (-2) ATP. Selanjutnya

fruktosa 1,6 fosfat masuk ke mitokondria dan mengalami lisis (pecah) menjadi dehidroksik

aseton fosfat dan fosfogliseraldehid.

Rangkaian II

Rangkaian II Reaksi Glikolisis (membutuhkan oksigen) berlangsung di dalam

mitokondria (dalam kondisi awal), molekul fosfogliseraldehid yang mengalami reaksi

fosforilasi (penambahan gugus fosfat) dan dalam waktu yang bersamaan, juga terjadi reaksi

dehidrogenasi (pelepasan atom H) yang ditangkap oleh akseptor hidrogen, yaitu koenzim

NAD. Dengan lepasnya 2 atom H, fosfogliseraldehid berubah menjadi 2×1,3-asam

difosfogliseral kemudian berubah menjadi 2×3-asam fosfogliseral yang menghasilkan (+2)

energi ATP. Selanjutnya 2×3-asam fosfogliseral tersebut berubah menjadi 2xasam piruvat

dengan menghasilkan (+2) energi ATP serta H2O (sebagai hasil sisa). Jadi, energi hasil akhir

bersih untuk mengubah glukosa menjadi 2 x asam piruvat, adalah:

Energi yang dibutuhkan Tahap I : (-2) ATP

Energi yang dihasilkan Tahap II : (+4) ATP

Energi hasil akhir bersih : 2 ATP

Pada perjalanan reaksi berikutnya, asam piruvat tergantung pada ketersediaan oksigen

dalam sel. Jika oksigen cukup tersedia, asam piruvat dalam mitokondria akan

mengalami dekarboksilasi oksidatif yaitu mengalami pelepasan CO2 dan reaksi oksidasi

dengan pelepasan 2 atom H (reaksidehidrogenasi). Selama proses tersebut berlangsung, maka

asam piruvat akan bergabung dengan koenzim A (KoA–SH) yang membentuk asetil koenzim

A (asetyl KoA). Dalam suasana aerob yang berlangsung di membran krista mitakondria

terbentuk juga hasil yang lain, yaitu NADH2 dari NAD yang menangkap lepasnya 2 atom H

yang berasal dari reaksi dehidrogenasi. Kemudian kumpulan NADH2 diikat oleh rantai

respirasi di dalam mitokondria. Setelah asam piruvat bergabung dengan koenzim dan

membentuk asetil Co-A kemudian masuk dalam tahap siklus Krebs.

Keseluruhan reaksi glikolisis, dapat dibuat persamaaan reaksi sebagai berikut:

Glukosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ → 2 Piruvat + 2H2O + 2ATP + 2NADH + 2H+


2.3.2 Glikogenesis dan Glikogenolisis

1. Glikogenesis

Glikogenesis adalah sintesis protein dari glukosa, seperti yang di temukan pada otot,

tempat glukosa di simpan sebagai glikogen.Glikogenesis adalah proses pembentukan

glikogen dari glukosa kemudian disimpan dalam hati dan otot. Glikogen merupakan bentuk

simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan.

Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%.

Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati, maka besarnya simpanan

glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak.

Struktur glikogen

Glikogen bentuk penyimpanan glukosa adalah polisakarida glukosa bercabang yang

terdiri dari rantai-rantai unit glukosil yang disatukan oleh ikatan α-1,4 dengan cabang α-1,6 di

setiap 8-10 residu.

Dalam molekul dengan struktur bercabang –cabang lebat ini, hanya satu residu glukosil yang

memiliki sebuah karbon anomerik yang tidak terkait ke residu glukosa lainnya. Karbon

anomerik di awal rantai melekat ke protein glikogenin. Ujung lain pada rantai itu disebut

ujung nonpereduksi. Struktur yang bercabang-cabang ini memungkinkan penguraian dan

sintesis glikogen secara cepat karena enzim dapat bekerja pada beberapa rantai sekaligus dari

ujung-ujung nonpereduksi.


http://2.bp.blogspot.com/-EwGStk34wvY/T4_UqieuqrI/AAAAAAAAABc/xkD4nVPyqrc/s1600/ikatanalfa1-4.jpg

Gambar 2.2 Ikatan α 1,4 dan α 1,6 glikosida

Fungsi Glikogen pada Otot Rangka dan Hati

Di hati berlainan dengan di otot rangka dan jaringan lainnya. Glikogen hati

merupakan sumber glukosa yang pertama dan segera untuk mempertahankan kadar glukosa

darah. Di hati, glukosa 6-fosfat yang dihasilkan dari penguraian glikogen dihidolisis menjadi

glukosa oleh glukosa 6-fosfatase, suatu enzim yang hanya terdapat di hati dan ginjal. Dengan

demikian, penguraian glikogen merupakan sumber glukosa darah yang dimobilisasi dengan

cepat pada waktu glukosa dalam makanan berkurang atau pada waktu olahraga dimana terjadi

peningkatan penggunaan glukosa oleh otot.

Glikogen otot adalah sumber heksosa untuk proses glikolisis di dalam otot itu sendiri.

Sedangkan glikogen hati adalah simpanan sumber heksosa untuk dikirim keluar guna

mempertahankan kadar glukosa darah, khususnya di antara waktu makan.

Tujuan Glikogenesis

Proses glikogenesis terjadi jika kita membutuhkan energi, misalnya untuk berpikir, mencerna

makanan, bekerja dan sebagainya. Jika jumlah glukosa melampaui kebutuhan, maka

dirangkai menjadi glikogen untuk menambah simpanan glikogen dalam tubuh sebagai

cadangan makanan jangka pendek melalui proses glikogenesis.

Jika kadar glukosa darah meningkat (hiperglikemia) glukosa akan di ubah dan di simpan

sebagai sebagai glikogen atau lemak, glikogenesis (produksi glikogen) terjadi terutama dalam

sel otot dan hati. Glikogenesis akan menurunkan kadar glukosa darah dan proses ini di

stimulasi oleh insulin yang disekresi dari pangkreas.

Proses Glikogenesis(Pemecahan Glikogen)

Rangkaian proses terjadinya glikogenesis digambarkan sebagai berikut:

1. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi

juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir oleh heksokinasesedangkan

di hati oleh glukokinase.

ATP + D-glukosa → D-glukosa 6- fosfat + ADP


2. 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 ( glukosa 1,6-bisfosfat b ertindak sebagai koenzim).

Glukosa 6-fosfat → Glukosa 1- fosfat

Enz-P + Glukosa 1-fosfat→ Enz + Glukosa 1,6-bifosfat →Enz-P + Glukosa 6-fosfat

3. 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 + PPi

4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan

menarik reaksi kea rah kanan persamaan reaksi

5. 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.

UDPGlc + (C6)n à UDP + (C6)n+1

Glikogen Glikogen

Pada otot rangka glikogenin tetap melekat pada pusat molekul glikogen,

sedangkan di hati terdapat jumlah molekul glikogen yang melebihi jumlah molekul

glikogenin.

6. Setelah rantai dari glikogen primer diperpanjang dengan penambahan 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 residu


terminal yang non reduktif bertambah, jumlah total tapak reaktif dalam molekul akan

meningkat sehingga akan mempercepat glikogenesis maupun glikogenolisis.

Tahap-tahap perangkaian glukosa demi glukosa digambarkan pada bagan berikut.

Tampak bahwa setiap penambahan 1 glukosa pada glikogen dikatalisir oleh enzim

glikogen sintase. Sekelompok glukosa dalam rangkaian linier dapat putus dari glikogen

induknya dan berpindah tempat untuk membentuk cabang. Enzim yang berperan dalam tahap

ini adalah enzim pembentuk cabang (branching enzyme).

Glukosa 6-fosfat dan glukosa 1-fosfat merupakan senyawa antara dalam

prosesglikogenesis atau pembentukan glikogen dari glukosa.

Proses kebalikannya, penguraian glikogen menjadi glukosa yang disebutglikogenolisis juga

melibatkan terjadinya kedua senyawa antara tersebut tetapi dengan jalur yang berbeda seperti

digambarkan pada Gambar dibawah.

Senyawa antara UDP-glukosa (Glukosa Uridin Difosfat) terjadi pada jalur pembentukan

tetapi tidak pada jalur penguraian glikogen. Demikian pula enzim yang berperan dalam kedua

jalur tersebut juga berbeda.

Gugus fosfat dan energi yang diperlukan dalam reaksi pembentukan glukosa 6-fosfat dsari

glukosa diberikan oleh ATP yang berperan sebagai senyawa kimia berenergi tinggi.

Sedang enzim yang mengkatalisnya adalah glukokinase. Selanjutnya, dengan

fosfoglukomutase, glukosa 6-fosfat mengalami reaksi isomerasi menjadi glukosa 1-fosfat.


http://1.bp.blogspot.com/-eS9r97BUNkM/T4_UXT5_weI/AAAAAAAAABQ/mFU9JX9z00w/s1600/pembentukanglikogen.jpeg

Gambar 2.7 Pembentukan Uridin Di Phosphat Glucosa

Glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin tri fosfat (UTP) dikatalis oleh glukosa 1-fosfat uridil

transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa)dan pirofosfat (PPi).

Mekanisme reaksi glikogenesis juga merupakan jalur metabolisme umum untuk biosintesis

disakarida dan polisakarida.

Dalam berbagai tumbuhan seperti tanaman tebu, disakarida sukrosa dihasilkan dari glukosa

dan fruktosa melalui mekanisme biosintesis tersebut.

Dalam hal ini UDP-glukosa abereaksi dengan fruktosa 6-fosfat, dikatalis oleh sukrosa fosfat

sintase, membentuk sukrosa 6-fosfat yang kemudian dengan enzim sukrosa fosfatase

dihidrolisis menjadi sukrosa.

2. Glikogenolisis

Kata "Glikogenolisis" di jabarkan menjadi Glikogen yaitu glikogen dan lisis yaitu

pemecahan atau penguraian. Sehingga Glikogenolisis merupakan proses pengubahan dari

polisakarida yaitu glikogen menjadi mononosakarida yaitu glukosa.

Proses glikogenolisis ini terjadi dalam tubuh karena kadar glukosa dalam tubuh sudah

mulai kekurangan akan kandungan glukosa akibat berbagai aktivitas baik dalam maupun luar

tubuh. Aktivitas dari luar tubuh seperti berlari, berjalan, bersepeda, berenang, dll. Sedangkan

aktivitas dari dalam tubuh sendiri meliputi proses respirasi, pencernaan, sistem kerja syaraf,

dll. Tujuan dari glikogenolisis ini terbagi menjadi dua yaitu:

a. Di otot : proses ini digunakan untuk keperluan menghasilkan energi

b. Di hati : proses ini dilakukan untuk mempertahankan kadar gula dalam darah

pada saat jeda waktu makan.

Glikogenesis adalah proses pemecahan glikogen. Glikogen adalah bentuk karbohidrat

yang tersimpan dalam sel hewan. Glikogenolisis terjadi jika asupan makanan tidak cukup

memenuhi energi yang dibutuhkan tubuh sehinggah untuk mendapatkan energi tubuh

mengambil alternatif lain yaitu dengan menggunakan simpanan glikogen yang terdapat dalam

hati atau otot.


Glikogenolisis merupakan reaksi hidrolisis glikogen menjadi glukosa, perubahan glikogen

menjadi sumber energi merupakan proses katabolisme cadangan sumber energi. Enzim utama

yang berperan dalam glikogenolisis ini adalah glikogen fosforilase. Proses glikogenolisis

terkadang menyebabkan meningkatnya kadar gula dalam darah yang dapat menyebabkan

penyakit diabetes. Glikogen dalam hati akan di glikogenolisis setelah 12-18 jam puasa.

Glikogen dalam otot hanya akan mengalami glikogenolisis setelah seseorang melakukan

olahraga yang berat dan lama. Proses glikogenolisis yang terjadi secara terus- menerus akan

dapat menyebabkan kerusakan pada liver.

Pada saat seseorang berpuasa atau sedang melakukan aktivitas berat (latihan, olahraga,

bekerja) yang berlebihan akan menyebabkan turunnya kadar gula darah dalam darah menjadi

60 mg /100 ml darah keadaan ini (kadar gula darah turun) akan memacu hati untuk

membebaskan glukosa dari pemecahan glikogen yang disebut proses glikogenolisis.

Glikogenolisis dirangsang oleh hormon glukagon dan aderenalin. Glukagon (glucagon)

adalah suatu hormon yang dikeluarkan oleh pankreas yang berguna untuk meningkatkan

kadar glukosa darah. Sedangkan hormon adrenalin adalah hormon yang merangsang

glukagon untuk bekerja

Proses Terjadinya Glikogenolisis

Pemecahan glikogen menjadi Glukosa 1 p

Ada tiga enzim yang menkatalisis ( hormon glukaden -> C-AMP-enzim posporilase)

1. Glikogen fosforilase : Glikogen (α 1,4 glikosidik) -> Glukosa 1-P

2. Transferase : memindahkan 3 residu glukosa cabang lain lebih peka difosrilasi

3. Debranching enzyme ( α 1,6 gilokosilase) ikatan α 1.6 glikosidik

Tahap pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1-fosfat. Berbeda

dengan reaksi pembentukan glikogen, reaksi ini 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.

Tahap reaksi berikutnya adalah pembentukan glukosa dari glukosa 6-fosfat. Berbeda

dengan reaksi kebalikannya dengan glukokinase, dalam reaksi ini enzim lain, glukosa 6-

fosfatase, melepaskan gugus fosfat sehigga terbentuk glukosa. Reaksi ini tidak menghasilkan

ATP dari ADP dan fosfat.


Glukosa yang terbentuk inilah nantinya akan digunakan oleh sel untuk

respirasi sehingga menghasilkan energy , yang energy itu terekam / tersimpan dalam bentuk

ATP

Istilah yang berhubungan dengan metabolisme penguraian glukosa Dibagi menjadi dua :

1. Fermentasi ( Respirasi Anaerob)

2. Respirasi Aerob

Fermentasi atau peragian adalah proses penguraian senyawa kimia glukosa tanpa oksigen

melalui proses Glikolisis yang menghasilkan asam Piruvat , namun tidak berlanjut dengan

siklus krebs dan tra nsport Elektron karena suasana reaksi tanpa oksigen.

Asam Piruvat kemudian akan diproses tanpa oksigen menjadi Asam piruvat ( Fermentasi

Asam Piruvat ) atau Asam Piruvat menjadi Asetal dehide kemudian Alkohol dalam

Fermentasi Alkohol

Fermentasi menghasilkan gas CO2. Dalam Fermentasi Alkohol

Respirasi aerob adalah proses reaksi kimia yang terjadi apabila sel menyerap O2,

menghasilkan CO2 dan H2O. Respirasi dalam arti yang lebih khusus adalah proses penguraian

glukosa dengan menggunakan O2, menghasilkan CO2, H2O, dan energi (dalam bentuk energy

kimia, ATP)

2.3.3 Glukogeogenesis


Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka

tubuh adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia,

barulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai

pembangun tubuh.

Glukoneogenesis adalah lintasan metabolisme yang digunakan oleh tubuh, selain

glikogenolisis, untuk menjaga keseimbangan kadar glukosa di dalam plasma darah untuk

menghindari simtoma hipoglisemia. Pada lintasan glukoneogenesis, sintesis glukosa terjadi

dengan substrat yang merupakan produk dari lintasan glikolisis, seperti asam piruvat, asam

suksinat, asam laktat, asam oksaloasetat, terkecuali:

Fosfopiruvat + Piruvat kinase + ADP → Piruvat + ATP

Fruktosa-6P + Fosfofrukto kinase + ATP → Fruktosa-1,6-BPt + ADP

Glukosa + Heksokinase + ATP → Glukosa-6P + ADP

Enzim glikolitik yang terdiri dari glukokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase

mengkatalisis reaksi yang ireversibel sehingga tidak dapat digunakan untuk sintesis glukosa.

Dengan adanya tiga tahap reaksi yang tidak reversibel tersebut, maka proses glukoneogenesis

berlangsung melalui tahap reaksi lain. Reaksi tahap pertama glukoneogenesis merupakan

suatu reaksi kompleks yang melibatkan beberapa enzim dan organel sel (mitokondrion), yang

diperlukan untuk mengubah piruvat menjadi malat sebelum terbentuk fosfoenolpiruvat.

Proses Glukoneogenesis


Asam laktat yang terjadi pada proses glikolisis dapat dibawa oleh darah ke hati. Disini asam

laktat diubah menjadi glukosa kembali melalui serangkaian reaksi dalam suatu proses yang

disebut glukoneogenesis (pembentukan gula baru).

Pada dasarnya glukoneogenesis ini adalah sintesis glukosa dari senyawa-senyawa bukan

karbohidrat, misalnya asam laktat danbeberapa asam amino. Proses glukoneogenesis

berlangsung terutama dalam hati.

Walaupun proses glukoneogenesis ini adalah sintesis glukosa, namun bukan kebalikandari

proses glikolisis karena ada tiga tahap reaksi dalam glikolisis yang tidak reversible, artinya

diperlukan enzim lain untuk kebalikannya.

• Glukosa + ATP → heksokinase Glukosa-6-Posfat + ADP

• Fruktosa-6-posfat + ATP fosforuktokinase → fruktosa 1,6 diposfat + ADP

• Fosfoenol piruvat + ADP piruvatkinase → asam piruvat + ATP

Dengan adanya tiga tahap reaksi yang tidak reversible tersebut, maka proses glukoneogenesis

berlangsung melalui tahap reaksi lain, yaitu :

Fosfoenolpiruvat dibentuk dari asam piruvat melalui pembentukan asam oksaloasetat.

a. asam piruvat + CO2+ ATP + H2O asam oksalo asetat +ADP + Fosfat + 2H+

b. oksalo asetat + guanosin trifosfat fosfoenol piruvat +guanosin difosfat + CO2

Reaksi (a) menggunakan katalis piruvatkarboksilase dan reaksi(b) menggunakan

fosfoenolpiruvat karboksilase. Jumlah reaksi (a) dan (b) ialah : asam piruvat + ATP + GTP +

H2O fosfoenol piruvat + ADP +GDP + fosfat+ 2H+

Fruktosa-6-fosfat dibentuk dari fruktosa-1,6-difosfat dengan cara hidrolisisoleh enzim

fruktosa-1,6-difosfatase.

fruktosa-1,6-difosfat + H2O ↔ fruktosa-6-fosfat + fosfat.

Glukosa dibentuk dengan cara hidrolisis glikosa-6-fosfat dengan katalisglukosa-6-

fosfatase.glukosa-6-fosfat + H2O ↔ glukosa + fosfat


2.3.4 Siklus Asam Sitrat

Pada siklus asam sitrat, asetil KoA akan bereaksi dengan oksaloasetat. Dimana akan

menghasilkan KoA-SH dan terjasi pelepasan 2 atom C dari asetel KoA. 2 atom C tersebut

akan masuk ke dalam siklus asam sitat yang kemudian akan membentuk sitat.

Siklus asam sitrat (siklus krebs/ siklus asam trikarboksilat ) adalah serangkaian

serangkaian reaksi di mitokondria yang mengoksidasi gugus asetil pada asetil KoA dan

mereduksi koenzim yang teroksidasi melalui rantai transpor electron yang berhubungan

dengan pembentukan ATP. Fungsi utama siklus ini adalah untuk menghasilkan energi dan

juga dapat menjadi prekursos pada sintesis makromolekul lain, missal: sitrat untuk sintesis

asam lemak.

Siklus asam sitrat atau yang disebut juga dengan siklus asam trikarboksilat

(tricarboxylic acid cycle = TCA cycle) atau siklus krebs, berlangsung di dalam mitokondria.

Siklus asam sitrat merupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan protein.

Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil KoA,

dengan membebaskan sejumlah ekuivalen hidrogen yang pada oksidasi menyebabkan

pelepasan dan penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari bahan bakar jaringan,

dalam bentuk ATP. Residu asetil ini berada dalam bentuk asetil-KoA (CH3-CO~KoA, asetat

aktif), suatu ester koenzim A. Ko-A mengandung vitamin asam pantotenat.

Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi

karbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak asam

amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.

Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekuivalen pereduksi dalam

bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan enzim dehidrogenase spesifik. Unsur

ekuivalen pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi tepat sejumlah besar ATP

dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan tanpa oksigen (anoksia) atau

kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi hambatan total pada siklus tersebut.

Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks mitokondria, baik dalam bentuk

bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria sehingga

memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim terdekat pada rantai respirasi,

yang bertempat di dalam membran interna mitokondria.

2.1 Tahapan Siklus Asam Sitrat

Tahap 1 Sitrat sintase


Asetil KoA + oksaloasetat + H2O sitrat + KoA-SH. Merupakan reaksi kondensasi aldol yang

disertai hidrolisis dan berjalan searah

Tahap 2

Sitrat diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase yang mengandung Fe++ caranya: mula-

mula terjadi dehidrasi menjadi cis-akonitat (yang tetap terikat enzim) kemudian terjadi

rehidrasi menjadi isositrat

Tahap 3

Isositrat dioksidasi menjadi oksalosuksinat (terikat enzim) oleh isositrat dehidrogenase yang

memerlukan NAD+. Reaksi ini diikuti dekarboksilasi oleh enzim yang sama menjadi α-

ketoglutarat. Enzim ini memerlukan Mn++ atau Mg++

• Ada 3 jenis isozim isositrat dehidrogenase :

- satu jenis isozim menggunakan NAD+ isozim ini hanya ditemukan di dalam mitokondria

NADH + H+ yang terbentuk akan diteruskan dalam rantai respirasi

- dua jenis isozim yang lain menggunakan NADP+ dan ditemukan dalam mitokondria dan

sitosol

Tahap 4

Dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat (caranya seperti pada dekarboksilasi oksidatif piruvat)

menjadi suksinil KoA oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks. Enzim ini

memerlukan kofaktor seperti: TPP, Lipoat, NAD+, FAD dan KoA-SH. Reaksi ini secara

fisiologis berjalan searah. Reaksi ini dapat dihambat oleh arsenit mengakibatkan akumulasi

atau penumpukan α-ketoglutarat.

Tahap 5 Suksinat thikonase

Suksinil KoA Suksinat. Reaksi ini memerlukan ADP atau GDP yang dengan Pi akan

membentuk ATP atau GTP. Juga memerlukan Mg++. Reaksi ini merupakan satu-satunya

dalam siklus asam sitrat yang membentuk senyawa fosfat berenergi tinggi pada tingkat

substrat. Pada jaringan dimana glukoneogenesis terjadi (hati dan ginjal) terdapat 2 jenis

isozim suksinat thiokonase, satu jenis spesifik GDP, satu jenis untuk ADP. Pada jaringan

nonglukoneogenik hanya ada isozim yang menggunakan ADP


Tahap 6 Suksinat dehydrogenase

Suksinat + FAD Fumarat + FADH2. Reaksi ini tidak lewat NAD, dihambat oleh malonat

Tahap 7 Fumarase

Fumarat + H2O L-Malat

Tahap 8 Malat dehydrogenase

L-Malat + NAD+ Oksaloasetat + NADH + H+. Reaksi ini membentuk kembali oksaloasetat

Jadi semua tahapan siklus asam sitrat menghasilkan reaksi total :

Asetil KoA + 3NAD+ + FAD + ADP (atau GDP) + Pi + H2O → 2CO2 + KoA-SH + 3

NADH + 3 H+ + FADH2 + ATP (atau GTP) atau dengan gambar seperti di bawah ini:

Penjelasan :

1. Reaksi Dehidroginase, menggunakan NAD+ 3 ATP, yang menggunakan FAD (tidak

lewat

NAD+) 2 ATP

2. Suksinat thikonase : 1 ATP atau 1 GTP


3. Reaksi yang menghasilkan CO2 (dekarboksilasi oksidatif): reaksi yang dikatalisis oleh

isositrat dehidrogenase dan α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks

4. Vitamin B yang berperan pada siklus asam sitrat sebagai bentuk koenzimnya: Thiamin

TPP, Niacin NAD, Riboflavin FAD, Asam pantotenat KoA.

Jumlah energi yang terbentuk dari Siklus Asam Sitrat:

1. Oksidasi 1 mol asetil KoA lewat siklus asam sitrat menghasilkan :

- 3 mol (NADH + H+) yang akan masuk rantai respirasi menghasilkan 3 x 3 mol ATP = 9

mol ATP

- 1 mol FADH2 yang akan masuk rantai respirasi menghasilkan 2 mol ATP

- Enzim suksinat thiokinase menghasilkan 1 mol ATP ( atau GTP )

2. Jadi dari 1 mol asetil KoA dihasilkan 12 mol senyawa fosfat berenergi tinggi

2.2 Fungsi Utama Siklus Asam Sitrat

Oksidasi asetil KoA menjadi CO2, H2O dan energy (1 mol asetil KoA menghasilkan

12 mol ATP oleh karena daur ini banyak melepas H+ dan elektron yg akan masuk

rantai respirasi)

Anggota siklus asam sitrat bersifat amfibolik, artinya: dapat dioksidasi lebih lanjut

menjadi energi, atau disintesis menjadi senyawa lain. Dapat dioksidasi lebih lanjut

menjadi energi, contohnya: katabolisme asam amino anggota siklus asam sitrat energy

oksidasi beta asam lemak asetil KoA

anggota siklus krebs energy

oksidasi glukosa piruvat asetil KoA anggota siklus krebs energi

Dapat disintesis menjadi senyawa lain, misalnya menjadi :

glukosa (melalui glukoneogenesis)

asam amino tertentu

asam lemak (lipogenesis)


Faktor penghambat Siklus Asam Sitrat :

Fluoroasetat, dengan KoA-SH membentuk fluoroasetil-KoA. Fluoroasetil-KoA

berkondensasi dengan oksaloasetat membentuk fluorositrat (dikatalisis oleh sitrat sintase).

Fluorositrat menghambat akonitase terjadi akumulasi sitrat. Fluoroasetat didapatkan

misalnya pada pestisida

Malonat : menghambat suksinat dehydrogenase

Arsenit : menghambat α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks

2.3.5 Energi yang Dihasilkan

Pada proses oksidasi asetil KoA, dihasilkan 3 molekul NADH dan 1 FADH2.

Sejumlah ekuivalen pereduksi dipindahkan ke rantai respirasi dalam membran interna

mitokondria. Ekuivalen pereduksi NADH menghasilkan 3 ikatan fosfat berenergi tinggi

(esterifikasi ADP menjadi ATP). FADH2 menghasilkan 2 ikatan fosfat berenergi tinggi.

Fosfat berenergi tinggi juga dihasilkan pada tingkat siklus (tingkat substrat) saat suksinil KoA

diubah menjadi suksinat.

Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:

1. Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 X 3P = 9P

2. Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 x 2P = 2P

3. Pada tingkat substrat = 1P

Jumlah = 12P

Satu siklus Kreb’s akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P= 12P.

Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Kreb’s, akan dapat

kita hitung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan menghasilkan energi

dengan rincian sebagai berikut:

1. Glikolisis : 8P

2. Oksidasi piruvat (2 x 3P) : 6P

3. Siklus Kreb’s (2 x 12P) : 24P

Jumlah : 38P


2.3.6 Energi untuk Gerakan Otot

Otot yang bergerak karena digunakan untuk bekerja memerlukan sejumlah energi.

Dalam keadaan anaerob, asam laktat banyak terjadi sehingga menimbulkan rasa lelah dan

dalam hal ini glikogen dalam otot berkurang. Dengan jalan beristirahat rasa lelah hilang,

karena adanya oksigen yang cukup maka proses kimia dalam siklus asam sitrat akan berjalan

dengan baik dan hal ini mengakibatkan berkurangnya asam laktat dalam otot karena diubah

kembali menjadi asam piruvat dan sejumlah glikogen disintesis kembali. Dalam otot terdapat

juga senyawa berenergi tinggi yaitu kreatinfosfat. Konsentrasi ATP dalam otot hanya sedikit,

sedangkan konsentrasi kreatinfosfat jauh lebih besar. Oleh karena itu kekurangan ATP dalam

otot diimbangi oleh adanya kreatinfosfat.

HN – P –O3H2 NH2

HN = C NH = C

N – CH2 – COH ADP ATP N –CH2COOH

CH3 CH3

kreatinfosfat keratin

Kreatinfosfat dapat bereaksi dengan ADP secara reversible untuk membentuk ATP

dengan jalan memberikan gugus fosfat kepadaADP dan berubah menjadi keratin. Apabila

ATP banyak dibutuhkan maka reaksi berkisar ke kanan, sedangkan apabila ATP telah dapat

terbentuk kembali oleh proses glikolisis dan siklus asam sitrat, maka reaksi tersebut berjalan

ke kiri, artinya kreatinfosfat terbentuk kembali.

Secara makroskopis gumpalan otot memiliki ujung0ujung otot yang disebut tendon.

Di antara dua tendon terdapat bagian pusat otot yang disebut belli. Bagian ini memiliki

kemampuan berkontraksi. Ujung-ujung otot melekat pada tulang dengan dua tipe perlekatan,

yatu origo dan insersio.


a.Origo

Ujung otot (tendon) yang melekat pada tulang-tulang yang posisinya tetap atau sedikit

bergerak saat otot berkontraksi

b. Insersio

Ujung otot (tendon) yang melekat pada tulang-tulang yang mengalami perubahan posisi

saat otot berkontraksi


http://4.bp.blogspot.com/-2D3cfxu2SK4/Ti7XRBca9iI/AAAAAAAAApU/7n_JPwbsu1s/s1600/gambar4.19.jpg

http://4.bp.blogspot.com/-Op0N_oU-JG0/Ti7XtSk8-UI/AAAAAAAAApc/rhQ3spNuKGA/s1600/gambar4.20.jpg

Secara mikroskopis otot lurik tampak tersusun atas tiga garis-garis gelap dan terang

seperti pada Gambar 4.20. Penampakan tersebut disebabkan adanya miofibril. Setiap

miofibril tersusun atas satuan kontraktil yang disebut sarkomer. Sarkomer dibatasi dua garis

Z (perhatikan gambar). Sarkomer mengandung dua jens filamen protein tebal disebut miosin

dan filamen protein tipis disebut aktin. Kedua jenis filamen ini letaknya saling bertumpang

tindih sehingga sarkomer tampak sebagai gambaran garis gelap dan terang. Daerah gelap

pada sarkomer yang mengandung aktin dan myosin dinamakan pita A, sedangkan daerah

terang hanya mengandung aktin dinamakan zona H. Sementara itu, diantara dua sarkomer

terdapat saerah terang yang dinamakan pita I.

Ketika otot berkontraksi, aktin dan myosin bertautan dan saling menggelincir satu

sama lain. Akibatnya zona H dan pita I memendek, sehingga sarkomerpun juga memendek.

Dalam otot terdapat zat yang sangat peka terhadap ransang disebut aseetilkolin. Otot

yang terangsang menyebabkan asetilkolin terurai membentuk miogen yang merangsang

pembentukan aktomiosin. Hal ini menyebabkan otot berkontraksi sehingga otot yang melekat

pada tulang bergerak

Kontraksi otot terjadi ketika rangsangan saraf mencapai otot. Miosit yang merupakan

sinyal seperti serabut otot, memiliki retikulum yang rumit dan gelembung tubular.

Rangsangan dihantarkan dengan cepat dan silutan ke seluruh miofibril aktin dan misin

didalam otot. Hal ini menyebabkan otot saling menyelip, memendekkan sarkometer, dan

berkontraksi. Proses ini membutuhkan banyak energi. Itulah sebabnya, sel otot memiliki

banyak mitokondria untuk menghasilkan energi secara efisen. Untuk kontraksi, diperlukan

metabolisme kalsium yang tinggi.

Secara makroskopis gumpalan otot dibungkus oleh selaput transparan yang

dinamakan fasia. Ujung-ujung otot diikat ke tulang oleh tendon yang berupa origo dan

insersi. Origo merupakan tempat perlekatan tendon pada tulang yang tidak mengalami

gerakan. Insersi merupakan tempat perlekatan tendon pada bagian tulang akan mengalami

pergerakan.

Ketika otot skelet (rangka) berkontraksi, akan terjadi hubungan antar aktin dan miosin

oleh troponin dan tropomiosin. Aktin dan miosin kan bergerak sehingga jarak aktin dan

miosin menjadi rapat. hal ini menyebabkan sel otot memendek.


Energi berasal dari pemecahan molekul ATP (Adenosin trifosfat) menjadi ADP

(Adenosin difosfat) yang berada di dalam otot. ATP yang digunakan barasal dari ATP yang

dibentuk oleh mitokondria sel otot.

Jika kontraksi terus berlangsung, energi diambil dari senyawa glukosa yang terdapat

dalam otot. Glukosa akan mengalami glikolisis menjadi asam piruvat dan ATP yang

kemudian akan digunakan untuk kontraksi otot. Asam piruvat dalam sel otot dapat berubah

menjadi asam laktat. Timbunan asam laktat dapat menyebabkan rasa pegal.

Apabila otot bekerja terus menerus dalam waktu yang lama, asam piruvat dapat

dioksidasi secara aerob menjadi CO2+H2O+ATP. Jika cadangan glukosa dalam otot habis,

sumber ATP dapat diperoleh dari senyawa kreatin fosfat yang ada dalam hati. Otot yang terus

menerus dirangsang untuk melakukan kontraksi dapat menyebabkan kejang otot.

Jika otot dirangsang berulang-ulang secara teratur dengan interval waktu yang cukup,

otot akan berelaksasi sempurna di antara 2 kontraksi. Namun jika jarak rangsang singkat, otot

tidak berelaksasi melainkan akan berkontraksi maksimum atau disebut ttonus. Jika otot terus-

menerus berkontraksi disebut tetanus.

Saat berkontraksi otot membutuhkan energi dan oksigen. Oksigen diberikan oleh

darah, sedangkan energi diperoleh dari penguraian ATP (Adenosin Trifosfat) dan

kreatinfosfat. ATP terurai menjadi ADP (Adesonin Difosfat) + Energi. Selanjutnya, ADP

teruarai menjadi AMP (Adenosin Monofosfat) + Energi. Kreatinfosfat terurai menjadi keratin

+ fosfat + energi. Energi-energi ini semua digunakan untuk kontraksi otot.

Pemecahan zat-zat akan menghasilkan energi untuk kontraksi otot berlangsung dalam

keadaan anaerob sehingga fase kontraksi disebut juga fase anaerob.

Energi yang membentuk ATP berasal dari penguraian gula otot atau glikogen yang

tidak larut. Glikogen dilrutkan menjadi laktasidogen (pembentuk asam laktat) dan diubah

menjadi glukosa (gula darah) + asam laktat. Glukosa akan dioksidasi menghasilkan energi

dan melepaskan CO2 dan H2O.

Perhatikan skema di bawah.


Secara singkat proses penguraian glikogen sebagai berikut. Proses penguraian

glikogen terjadi pada saat otot dalam keadaan relaksasi. Pada saat relaksasi diperlukan

oksigen sehingga disebut fase aerob.

Asam laktat atau asam susu merupakan hasil samping penguraian laksidogen.

Penimbunan asam laktat di dalam otot dapat mengakibatkan pegal dan linu atau

menyebabkan kelelahan otot. Asam laktat memerlukan banyak oksigen.

Teori Kontraksi otot disebut Sliding filament model (model filamen meluncur). Teori itu

yakni mengatakan bahwa Mekanisme kontraksi otot secara singkat adalah sebagai berikut.

Ujung miosin dapat mengikat ATP dan menghidrolisasinya menjadi ADP. Setelah itu,

pangkal miosin terikat pada filamen aktin. Filamen aktin bergerak karena adanya tegangan.

Pangkal misin terlepas dari aktin ketika ATP lain terikat pada miosin, selanjutnya siklus dimu


http://3.bp.blogspot.com/-RAr6DHR8kZU/Ti7XZxL7ZNI/AAAAAAAAApY/masT18QmHvQ/s1600/gambar+skema.jpg

BAB IV

PENUTUP

4.1 Kesimpulan

Karbohidrat merupakan senyawa Senyawa karbon yang mengandung gugus hidroksil

yang terdiri dari molekul karbon, hidrogen dan oksigen. Fungsi utama karbohidrat adalah

penghasil energi di dalam tubuh. Metabolisme karbohidrat menunjukkan

berbagai biokimia proses yang bertanggung jawab untuk pembentukan, pemecahan dan

interkonversi dari karbohidrat dalam hidup organisme. Karbohidrat paling penting

adalah glukosa, gula sederhana (monosakarida) yang dimetabolisme oleh hampir semua

organisme yang dikenal.

4.2 Saran

Sebaiknya kita banyak mengkonsumsi makanan yang mengandung karbohidrat,

karena karbohidrat merupakan sumber utama energi bagi tubuh.


http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Monosaccharide&usg=ALkJrhjvq2mQChiIwyTQh66el6N1kz8s9g

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Glucose&usg=ALkJrhgIlvjuvxeBneE4RQUIwGQ8UiVYLw

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Organism&usg=ALkJrhirWQxVUwhzFxGDPgur2EFwWii8Xw

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Life&usg=ALkJrhg3W8UbN2v9YRXXAKWi5K8xvEe1jA

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Carbohydrates&usg=ALkJrhhxrR9bq3CggOVgMZdTQwC3_QGqzw

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Catabolism&usg=ALkJrhg_lRsDEx5aj-NOX9hCn1tA9gn9nw

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Anabolism&usg=ALkJrhi-tyLA2gSvQVfwxWh8PQGR6oUpLA

http://translate.googleusercontent.com/translate_c?hl=id&langpair=en%7Cid&rurl=translate.google.co.id&u=http://en.wikipedia.org/wiki/Biochemistry&usg=ALkJrhgBe8Zls_qTw8txhX2HhZScyuy8BQ

BAB I.docx

Documents

Transcript of BAB I.docx