METABOLISME KARBOHIDRAT

Sebagai salah satu sumber energi bagi tubuh, karbohidrat merupakan salah satu

sumber energi bagi tubuh yang terpenting. Namun untuk bisa menggunakan karbohidrat

sebagai salah satu sumber energi, karbohidrat harus melalui beberapa proses. Karbohidrat

yang kita makan berada dalam bentuk polisakarida, atau yang biasanya disebut sebagai

karbohidrat kompleks, sedangkan karbohidrat yang bisa digunakan oleh tubuh untuk

menghasilkan energi adalah karbohidrat sederhana.Oleh sebab itu ada proses

pencernaan/digestif yang digunakan untuk memecah karbohidrat yang kompleks itu menjadi

karbohidrat yang sederhana. Setelah suatu senyawa berada di dalam bentuk yang paling

sederhana, yaitu dalam bentuk monosakarida untuk karbohidrat, maka senyawa tersebut akan

masuk ke dalam suatu rantai pemecahan yang berikutnya, yaitu tahapan penghasilan energi.

Pada dasarnya, terdapat enam jalur oksidasi karbohidrat, yang terdiri atas :

1. Glikolisis anaerob

Sering pula dikenal sebagai jalur Embden Meyerhof. Merupakan proses glikolisis

yang terjadi karena sedikitnya jumlah oksigen.

2. Glikolisis aerob

Biasanya dikenal sebagai Siklus Krebs atau TCA cycle(Tri-carbocylic acid cycle atau

siklus asam trikarboksilat). Merupakan proses glikolisis yang terjadi dikarenakan

banyaknya jumlah oksigen.

3. Jalur glikogenesis dan glikogenolisis

4. Jalur asam glukoronat

5. Jalur HMP-Shunt

6. Jalur glukoneogenesis

Namun saya hanya akan membahas tiga dari enam cara yang disajikan tersebut, yang akan

saya bahasa adalah proses glikolisis anaerob, jalur glikogenesis, dan glikogenolisis, dan jalur

glukoneogenesis.

Glikolisis

Biasanya juga disebut sebagai jalur Embden-Meyerhof, berlangsung di dalam sitosol

sel pada jaringan-jaringan tubuh. Biasanya proses ini dibagi menjadi dua kelompok deretan

reaksi, yaitu :

1. Kelompok deretean reaksi heksosa dengan kelengkapannya

1

Dimulai pada saat terjadinya perubahan glukosa menjadi glukosa-6-fosfat, dan

berakhir pada pembentukkan fruktosa-1,6-bisfosfat dari fruktosa-6-fosfat. Reaksi ini

dikatalis oleh dua enzim, yaitu enzim glukokinase, dan enzim heksokinase. Enzim

glukokinase bekerja spesifik pada glukosa(terjadi pada hepar), dan enzim heksokinase

bekerja secara umum pada semua jenis heksosa(terjadi pada otot) dan mengaitkan

ATP sebagai sumber gugus fosfat atom C6(carbon ke-6) molekul glukosa-6-fosfat

yang dihasilkannya.

2. Kelompok deretean reaksi triosa dengan kelengkapannya

Dimulai pada saat pembentukkan 1 molekul gliseraldehid-3-fosfat, dan 1 molekul

dihidroksiaseton fosfat yang berasal dari pemecahan molekul fruktosa-1,6-bisfosfat

dan berakhir pada pemebntukkan asam laktat dari asam piruvat. Mula-mula proses ini

terjadi pada saat dihidroksi aseton fosfat diubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat, reaksi

ini dikatalis dengan menggunakan enzim isomerase yang bersifat reversibel. Secara

umum reaksi ini menggambarkan bahwa 1 molekul glukosa-6-fosfat akan

menghasilkan 2 buah molekul gliseraldehid-3-fosfat(1 molekul heksosa akan

menghasilkan 2 molekul triosa).

Berikut ini adalah gambar rangkaian reaksi yang terjadi di dalam glikolisis, yaitu :

2

Judoasetat

Fluorida

Deretan reaksi heksosa dan pelengkapnya

Deretan reaksi triosa dan pelengkapnya

Beberapa tahapan reaksi yang terjadi pada jalur Embden Meyerhof dapat dihambat

oleh beberapa senyawa tertentu, diantaranya adalah :

1. Judoasetat menghambat kerja enzim gliseraldehid-3-fosfat dehidrogenase.

2. Fluorida menghambat kerja enzim enolase

Glikogenesis

Glikogenesis merupakan suatu tahapan yang berkaitan dengan kadar gula dalam darah

seseorang. Tugas utamanya adalah untuk menjaga kestabilan gula dalam darah tubuh

seseorang. Glukosa-6-fosfat merupakan senyawa intermediet yang menjadi titik temu antara

jalur glikogenesis, dan glikogenolisis. Berikut ini adalah penjelasan mengenai proses

glikogenesis.

Awal reaksi ini mirip dengan reaski yang terjadi pada jalur Embden Meyerhof, yaitu

reaksi pembentukkan glukosa-6-fosfat dari glukosa yang dikatalis oleh enzim

heksokinase atau enzim glukokinase, dimana reaksinya bersifat irreversibel.

3

Gugus fosfat karbon-6 dimutasi intermolekuler ke karbon-1 molekul glukosa yang

menghasilkan glukosa-1-fosfat dari glukosa-6-fosfat(perpindahan nomor atom karbon

yang berikatan dengan fosfat). Reaksi ini dikatalis oleh enzim fosfoglukomutase yang

bersifat irreversibel.

Glukosa-1-fosfat dikatalis dengan enzim UDPG pirofosforilase yang bersifat

reversibel, dan menghasilkan UDPG(Uridin Di Phosphat Glukosa) yang dikenal pula

sebagai “glukosa aktif”.

Atom karbon-1 molekul glukosa dari molekul UDPG dengan dikatalis oleh enzim

glikogen sintase, akan membentuk ikatan glukosidat dengan karbon-4 residu glukosa

terminal dari molekul glikogen primer(yang sudah tersedia sebelumnya), ini

merupakan reaksi awal dari reaksi pemebentukkan glikogen yang seutuhnya. Jika

rantai glukosida tersebut telah mencapai panjang rantai yang minimal terdiri dari 11

residu glukosa, maka dibentuklah suatu titik pencabangan yang dikatalis oleh

branching enzyme(amilo 1,4-1,6-transglukosidase).

Cabang baru ini memperpanjang rantai glukosa dengan cara yang pertama tadi,

hingga rantai yang terbentuk minimal berjumlah 11 residu glukosa. Hal ini

berlangsung terus menerus hingga pohon molekul glikogen terbentuk secara tuntas.

4

Glikogenolisis

Sama seperti pada glikogenesis, glikogenolisis berperan dalam pengaturan kadar gula

di dalam darah seseorang, namun proses glikogenolisis bukan merupakan suatu proses yang

berkebalikan dengan glikogenesis karena kerja enzim yang bersifat reversibel, melainkan

keduanya merupakan proses yang berbeda dengan mempunyai jalurnya masing-masing.

Pemecahan ikatan glukosida-1,4- yang dimulai dari bagian terminal setiap rantai cabang yang

mengarah ke pangkal percabangan rantai, hingga dihasilkannya 4 residu glukosa tersisa dari

titik percabangan rantai. Reaksi ini dikatalis oleh enzim fosforilase spesifik dan dihasilkan

glukosa-1-fosfat.

5

Gambar pohon glikogen

Unit trisakarida dari residu 4 molekul glukosa yang tersisa tadi dipindahkan ke rantai

cabang lainnya, reaksi ini dikatalis oleh enzim glukan transferase, yang mengakibatkan titik

cabang -1,6- menjadi terbuka. Selanjutnya titik cabang -1,6- glukosida yang terbuka ini di

hidrolisis oleh “debranching enzyme” yang bersifat spesifik, berupa enzim amino-1,6-

glukosidase. Selanjutnya gugus fosfat pada atom C-1(atom karbon ke-satu) dari molekul

glukosa-1-fosfat dimutasi intermolekuler membentuk glukosa-6-fosfat, reaksi ini dikatalis

oleh enzim fosfoglukomutase yang bersifat irreversibel. Enzim adenilat siklase dapat

mempengaruhi proses glikogenolisis, dan glikogenesis secara tidak langsung, karena adenilat

siklase merangsang pembentukan AMP siklis dari ATP yang bersifat merangsang fosforilasi,

dan menekan glikogen sintase.

6

Gambar proses glikogenolisis

7

Gambar hubungan antara jalur glikogenolisis, dengan glikogenesis

Jalur glukoneogenesis

Berdasarkan namanya, jalur glukoneogenesis merupakan suatu reaksi pembentukan

glukosa yang berasal dari senyawa-senyawa non-karbohidrat, misalnya adalah asam-asam

amino, dan senyawa-senyawa intermediet yang dijumpai di jalur-jalur metabolisme.

Glukoneogenesis berlangsung pada keadaan tubuh yang sedang mengalami kekurangan

glukosa untuk memenuhi energi yang diperlukan oleh tubuh. Pada jalur glikolisis anaerob,

yang berlangsung di sitosol, terdapat satu kendala yang tidak mungkin untuk proses

pembentukkan kembali glukosa, karena enzim-enzim piruvat kinase yang mengkatalis

perubahan PEP menjadi keto-piruvat, bersifat irreversibel dan tidak dijumpai enzim lain yang

membalikkan secara langsung reaksi yang dikatalisnya tersebut. Hal ini dapat diatasi dengan

cara dimana asam piruvat dari sitosol memasuki mithokondria lebih dahulu. Selanjutnya di

dalam mithokondria, asam piruvat membentuk oksaloasetat yang dikatalis oleh enzim piruvat

karboksilase. Proses berikutnya adalah oksaloasetat tersebut membentuk malat yang dikatalis

oleh enzim malat dehidrogenase dengan Ko-DH-ase, dan NADH.

Selanjutnya, malat akan keluar menembus mithokondria ke dalam sitosol, dan di

dalam sitosol, malat membentuk oksaloasetat kembali yang dikatalis oleh eznim malat DH-

ase(malat dehidrogenase) dengan Ko-DH-ase, dan NAD+. Proses terakhir terjadi di sitosol,

dimana oksaloasetat membentuk fosfoenolpiruvat yang dikatalis oleh enzim fosfoenol piruvat

karboksikinase dengan GTP, sebagai sumber gugus fosfat di terikat di dalam molekul PEP,

dengan demikian untuk selanjutnya jalur glikolisis anaerob EM(Embden Meyerhof) dapat

dikembalikan sampai terbentuknya glukosa yang diperlukan.

Perlu diingat, bahwa proses ini tidak terjadi pada glukosa yang terdapat di dalam otot,

karena setelah terbentuknya glukosa-6-fosfat dari reaksi balik glikolisis anaerob EM(Embden

Meyerhof) tidak dapat membentuk glukosa, karena otot tidak mengandung enzim glukosa-6-

fosfatase, yang mengkatalis perubahan glukosa-6-fosfat menjadi glukosa. Glukoneogenesis

pada mamalia, terjadi terutama di hati, dan ginjal.

8

9

Gambar proses jalur glukoneogenesis

10

Gambar hubungan antara siklus krebs dan glukoneogenesis

Daftar Pustaka

Murray Robert K, Granner Daryl K, Mayes Peter A, Rodwell Victor W. Biokimia Harper.

Edisi-25. Jakarta : EGC, 2000

Hardjasasmita Panjita. Ikthisar Biokimia Dasar B. Edisi-8. Jakarta : Balai penerbit Fakultas

Kedokteran Universitas Indonesia, 1999.

Iskandar Yul. Biokimia BAG I. Edisi-8. Jakarta : Yayasan Dharma Graha, 1980

Hardjasasmita Panjita. Ikthisar Biokimia Dasar A. Jakarta : Balai penerbit Fakultas

Kedokteran Universitas Indonesia, 2000

11