BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

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.

Pada proses pencernaan makanan, karbohidrat mengalami proses hidrolisis, baik

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

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

ini kemudian diabsorbsi melalui dinding usus dan dibawa 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.

BAB II

ISI

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 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.

2.3 Fungsi Karbohidrat

Fungsi karbohidrat sangat beragam dalam kehidupan kita untuk menunjang

aktivitas sehari-hari. Karbohidrat merupakan asupan yang dibutuhkan tubuh untuk

mendapatkan energi selain protein dan lemak. Karbohidrat sendiri bisa kita dapatkan dari

beberapa makanan-makanan pokok yang biasa kita konsumsi.

Pada umunya, kandungan yang ada di dalam karbohidrat yang didapat melalui

proses kimiawi antara CO2 dan HO2 bersifat manis. Karbohidrat sendiri juga berperan

penting dalam menjaga sistem imun tubuh. Sedangkan untuk fungsi lain dari karbohidrat

untuk tubuh adalah:

- Mempunyai peran penting untuk proses metabolisme, atau proses yang berfungsi

sebagai penyeimbang asam dan basa di dalam tubuh, serta proses untuk membentuk

jaringan sel, struktur dan juga organ-organ dalam tubuh.

- Karbohidrat dapat mencegah terjadinya ketidaksempurnaan proses oksidasi lemak

- Fungsi karbohidrat yang utama adalah sebagai pemasok energi. Dalam 1 gram

karbohidrat mampu menghasilkan 4 kkalori yang melalui proses pembakaran kimiawi

di dalam tubuh akan menjadi sumber energi.

- Makanan ber-karbohidrat dan serat tinggi dapat membantu memperlancar proses pada

pencernaan

- Karena sifat kandungan yang ada dalam karbohidrat yang manis, maka fungsi

karbohidrat kali ini adalah sebagai pemanis alami, khususnya dengan kandungan

monosakarida dan disakarida

- Fungsi karbohidrat juga berperan penting untuk mengoptimalkan kerja protein.

Karena apabila tubuh mengalami kekurangan asupan karbohidrat, maka protein akan

menggantikan fungsi karbohidrat sebagai penghasil energi dan zat pembentuk tubuh.

- Fungsi karbohidrat yang lain yang bisa langsung dirasakan oleh kita semua adalah

memberikan efek kenyang dengan kandungan selulosa-nya.

- Karbohidrat juga berfungsi sebagai pencegah terbentuknya proses ketosis. Proses

ketosis sebisa mungkin harus dicegah, karena malalui proses ini, fungsi utama dari

karbohidrat sebagi pemasok energy yang paling utama telah tergantikan oleh protein

sepenuhnya. Sedangkan fungsi protein hanya sebagai cadangan sedangkan fungsi

utama protein adalah memperbaiki sel-sel tubuh yang rusak.

2.4 Metabolisme Karbohidrat

Metabolisme mengakar pada kata “metabole” dari bahasa Yunani yang berarti

berubah. Dalam dunia ilmu pengetahuan, secara sederhana metabolisme diartikan sebagai

proses kimiawi yang berlangsung di dalam tubuh makhluk hidup yang bertujuan untuk

menghasilkan energi. Proses metabolisme karbohidrat secara garis besar terdiri dari dua

cakupan yakni reaksi pemecahan atau katabolisme dan reaksi pembentukan atau

anabolisme. Pada proses pembentukan, salah satu unsur yang harus terpenuhi adalah

energi. Energi ini dihasilkan dari proses katabolisme.

Lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori:

1. Lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan)

Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pembentuk struktur dan

mesin tubuh. Salah satu contoh dari kategori ini adalah sintesis protein.

2. Lintasan katabolik (pemecahan)

Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas,

biasanya dalam bentuk fosfat energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi, seperti

rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif.

3. Lintasan amfibolik (persimpangan)

Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan

metabolisme sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan anabolik dan

lintasan katabolik. Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat.

Metabolisme Karbohidrat meliputi :

• Glikolisis (prtubahan glukosa menjadi piruvat dan laktat)

• Dekarboksilasi oksidatif piruvat (perubahan piruvat menjadi asetyl Ko-A)

• Glikogenesis

• Glikogenolisis

• Glukoneogenesis

• Jalur Pentosa Fosfat

• Jalur Asam Uronat

• Metabolisme fruktosa dan galaktosa

2.4.1 Glikolisis

Glikolisis adalah proses pemecahan glukosa menjadi asam piruvat. Melalui

beberapa tahap. Tahap awal glikolisis yaitu mengikat ATP (membutuhkan energi,

biasanya mengikat ATP dari lemak) sehingga membentuk Glukosa Fosfat. Glukosa

Fosfat atom C nya 6 ATP, kemudan diubah menjadi 2 Triose Fosfat ( karena masing-

masing Triosa Fosfat atom C nya 3). Kemudian setelah menjadi Triosa Fosfat, maka

akan menjadi asam piruvat. Nah, ini yang disebut glikolisis.

Kemudian, dari asam piruvat akan menjadi asetil ko-A yang disebut

dekarboksilasi Piruvat (Disebut Dekarboksilasi karena melepaskan CO2). Asetil ko-A

kemudian menjadi substrat dari Siklus Krebs, yang selanjutnya oleh siklus krebs ini

diteruskan menjadi rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif. Jadi, Yang dikatakan

oksidasi sempurna glukosa itu tidak berhenti sampai glikolisis saja, tapi metabolisme

lengkap sampai fosforilasi poksidatif.

Kemudian, dari piruvat menjadi laktat, ini jika pada glikolisis anaerob.

Glikolisis anaerob membutuhkan NADH yang berasal dari NAD (NAD= suatu

enzyme derivat vitamin B3). Jadi, NAD mengalami reduksi menjadi NADH,

kemudian NADH merubah piruvat menjadi laktat. Tujuan utama dari hal ini supaya

NADH bisa terus diubah menjadio NAD, dan NAD bisa erus melangsungkan reaksi.

Metabolisme Glikolisis :

Tahap 1 : Glukosa butuh ATP

Tahap 2 : Denagn bantuan enzim hexokinase dan glucokinase, ATP

diubah menjadi ADP.

Tahap 3 : Glukosa dari lemak menjadi Glukosa-6-Phosphate

(artinye: Fosfat menempel pada atom C no.6 dari

Glukosa.

Tahap 4 : Dari Glukosa-6-Fosfat menjadi Fruktosa-6-Fosfat

(Enzimnya berisomerase)

Tahap 5 : Fruktosa-6-Fosfat diubah menjadi Fruktosa-6-fosfatase.

Tahap 6 : kemudian diubah menjadi Glyceral

dehyde-3-phosphate dan Dihydroxyaceton fosfat

Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat mengalami interkonversi

dengan bantuan enzim fosfotriosa isomerase. Glikolisis berlangsung melalui oksidasi

gliseraldehid 3-fosfat menjadi 1,3 bisfosfogliserat, dan karena aktivitas enzim

fosfotriosa isomerase, senyawa dihidroksiaseton fosfat dioksidasi menjadi 1,3

bisfosfogliserat juga. Enzim yang bertanggung jawab adalah gliseraldehid 3-fosfat

dehidrogenase, yang merupakan enzim yang bergantung pada NAD. Enzim ini

mempunyai rumus bangun yang terdiri atas 4 polipeptida identik. Dimana setiap

polipeptida terdapat gugus –SH. Mula-mula substrat akan bergabung dengan gugus –

SH ini sehingga terbentuk senyawa tiohemiasetal yang dikeluarkan dalam reaksi ini

ke NAD+. Melalui fosforilasi terbentuk 1,3 bisfosfogliserat yang akan dikatalisis oleh

enzim fosfogliserat kinase menjadi senyawa 3-fosfogliserat. Karena setiap molekul

glukosa yang mengalami glikolisis menghasilkan 2 molekul triosa fosfat, maka akan

dihasilkan 2 molekul ATP per molekul glukosa, Senyawa 3-fosfogliserat diubah

menjadi 2-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat mutase.

Kemudian 2-fosfogliserat dikatalisis oleh enzim enolase dan melibatkan

dehidrasi serta pendistribusian energi di dalam molekul, terbentuklah

fosfoenolpiruvat. Fosfat berenergi tinggi pada fosfoenolpiruvat dipindah ke ADP oleh

enzim piruvat kinase. Status redoks jaringan menentukan lintasan mana yang akan

diikuti. Jika keadaan bersifat anaerob, reoksidasi NADH melalui pemindahan

sejumlah unsur ekuivalen pereduksi melalui rantai respirasi oksigen akan dicegah.

Piruvat direduksi oleh NADH menjadi laktat oleh enzim laktat dehidrogenase. Dalam

keadaan aerob, piruvat diambil oleh mitokondria, dikonversi menjadi Asetil ko-A,

akan dioksidasi menjadi karbondioksida lewat siklus krebs.

keterangan : meskipun kebanyakan reaksi glikolisis bersifat reversibel tapi

tiga diantaranya merupakan reaksi irreversibel. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim

heksokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase.

Tahap persiapan

• Memerlukan 2 molekul ATP

• Memecah gula heksosa menjadi molekul 2 triose fosfat

Tahap pengembalian / pay off

• 4 ATP

• 2 molekul piruvat

• 2 molekul NADH + H

Oksidasi sempurna glukosa melibatkan rx

• Glikolisis, menghasilkan 8 ATP

• Dekarboksilasi oksidatif piruvat, 6 ATP

• Siklus Krebs, 24 ATP

• Fosforilasi Oksidatif dan RR

Total ATP = 38 ATP (Aerob)

Total ATP an aerob = 2 ATP

Intermediary metabolism, emphasizing pathways in carbohydrate biosynthesis.

2.4.2 Glikogenesis

Glikogenesis merupakan proses pembentukan glikogen dari glukosa

Keterangan :

Glukosa akan mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat. Reaksi ini

dikatalisis oleh enzim heksokinase di otot dan glukokinase di hati. Glukosa 6-fosfat

akan diubah menjadi glukosa 1-fosfat yang dikatalisis oleh enzim fosfoglukomutase.

Selanjutnya, senyawa glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) yang

dikatalisis oleh enzim UDPGIc pirofosforilase membentuk nukleotida aktif uridin

difosfat glukosa (UDOGIc). Hidrolisis pirofosfat inorganik berikutnya oleh enzim

pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi ke arah kanan persamaan reaksi.

Dengan kerja enzim glikogen sintase, atom C1 pada glukosa yang diaktifkan

UDPGIc membentuk ikatan dengan C4, sehingga membebaskan uridin difosfat.

Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya atau glikogen primer harus ada untuk

memulai reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada primer protein

yang dikenal sebagai glikogenin.

Keterangan :

Ikatan lurus : 1 – 4

Ikatan Cabang : 1 - 6

Glukosa sisa disimpan dalam bentuk glikogen. Sebelumnya sudah ada

glikogen primer, jadi glukosa hanya menambahkan cabang-cabangnya jika sudah

berjumlah delapan. 1 – 4, maksudnya glukosa akan berikatan pada atom C no.1 dan

atom C no.4 Glikogen disimpan di hepar dan otot. Insulin memacu pembentukan

glikogen. Selain itu juga berperan menghambat CAMP, CAMP menghambat

glikogenesis ( sintesis glikogen )

Table of Glycogen Storage Diseases TYPE ENZYM ORGAN MANIFESTASI

Type 0 glycogen synthase

liver hypoglycemia, early death, hyperketonia

Type Ia:von Gierke's

glucose-6-phosphatase

liver hepatomegaly, kidney failure, thrombocyte dysfunction

Type IIIa:Cori's or Forbe's

liver and muscle debranching enzyme

liver, skeletal and cardiac muscle

infant hepatomegaly, myopathy

Type IV:Anderson's

branching enzyme

liver, muscle hepatosplenomegaly, cirrhosis

2.4.3 Glukoneogenesis

Glukoneogenesis merupakan pembentukan glukosa dari bahan bukan karbohidrat.

Yaitu dari

-Gliserol,

-Laktat,

-Asam-asam amino glukogenik, dan

-Propionat (khusus Propionat untuk hewan memamah biak)

Glukoneogenesis terjadi jika intake karbohidrat rendah

Glukoneogenesis memenuhi kebutuhan tubuh akan gllukosa pada saat

karbohidrat tidak tersedia dalam jumlah yang cukup pada makanan. Pasokan

glukosa terus menerus diperlukan untuk sumber energi, khususnya bagi sistem

saraf dan eritrosit. Selain itu, mekanisme glukoneogenik dipakai untuk

membersihkan berbagai produk metabolisme ringan, misalnya, laktat yang

dihasilkan oleh otot dan eritrosit, gliserol yang diproduksi oleh kelenjar adiposa.

Enzim kunci Glukoneogenesis :

1. Piruvat -- > oksalat ( oleh enzim Piruvat karboksilase )

2. oksalo PEP ( enzim PEP karbisikinase )

3. Fruktosa 1,6 bifosfat Fruktosa 1,6 fosfat ( enzim Fruktosa-1,6-bifosfatase)

4. Glukosa 6 fosfat -- > Glukosa (enzim Glukosa-1,6-fosfatase)

GLUKONEOGENESIS, HUBUNGAN DENGAN SIKLUS KREBS DAN GLIKOLISIS

Keterangan :

Karena glukolisis dan glukoneogenesis menggunakan lintasan yang sama tapi bekerja

dengan arah yang berlawanan, maka aktivitas keduanya harus diatur secara timbal-

balik. Cara ini dicapai melalui 3 mekanisme utama yang mempengaruhi aktivitas

enzim-enzim yang penting, yaitu induksi atau represi sintesis enzim, modifikasi

kovalen oleh fosforilasi yang reversible dan efek alosteri.

Glukoneogenesis

- Universal ditemukan di hewan, tumbuhan , fungi dan mikroorganisme lainnya

- 10 tahap reaksi, dan 7 diantaranya merupakan kebalikan glikolisis