METABOLISME KARBOHIDRAT

Oleh:

Prof. Dr. Ir. SITI CHUZAEMI, MS

Fakultas PeternakanUniversitas Brawijaya

Metabolisme Adalah sejumlah proses yg meliputi sintesa (anabolisme) dari protoplasma dan perombakan (katabolisme) dlm organisme hidupTahap 1 dr metabolisme adalah pencernaan dan hasil pencernaan diabsorpsi melalui usus halus kedlm tubuhDi dalam tubuh mengalami metabolisme intermediair

Proses Pencernaan Mekanik di mulut Enzimatik: dilakukan oleh enzim yg disekresikan oleh sel sel tubuh hewan dan oleh mikroba di dalam saluran pencernaan Tempat utama pencernaan mikrobial adalh di rumen, retikulum dan omasum pada ternak ruminansia

Metabolisme KH. pd TernakAda beda mendasar antara Rum dan Monogastrik pada jalur Met. maupun produk yang dihasilkan.Ruminansia mempunyai M.O dlm reticulo-rumen yg mensekresikan enzim shg dpt mencerna makanan yg masuk.Bagian terbesar KH adalah mudah larut (gula pati) dan sukar lar. Selul. & hemisel.

DEGRADASI KH DI DALAM RUMEN60 75 % ransum ruminansia KH

Hasil utama fermentasi KH : VFAAsam asetat : 65 %Asam propionat : 20 %Asam butirat: 10 %

Hasil lain : 5 %Asam iso butiratAsam iso valeratAsam laktat

KarbohidratSelulosaHemiselulosaPatiPektin

SELULOSAKomponen serat pembentuk dinding sel tanamanPolimer dengan BM tinggiTerdiri dari b 1,4 unit-unit glukosa(b 1,4 glukosida)1 mol = 10.000 unitNDF= Neutral Detergent Fiber (dd seL): selulosa, hemisel, ligninADF = Acids Detergent Fiber (selulosa, L) ADL = Acids Detergent Lignin (lignin)

SELULOSA

SELULOSAEnzim : Selulase, pH 6.5 6.9Exo 1,4 glukonasemenyerang satu sisi / ujungEndo 1,4 glukonasemenyerang secara acak

KEGUNAAN SELULOSA :Meningkatkan kadar lemak susuMencegah displaced abomasumMempertahankan papila rumenMencegah rumen parakeratosis

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI DEGRADASI SELULOSA :LigninSilikaKristalinitasKadar NKadar lemakLama kontak dengan mikrobaAlkali treatment

HemiselulosaMerupakan komponen dari: - Hexosa : glukosa, galaktosa, fruktosa - Pentosa : xylosa, arabinosa - Asam uronat: asam glukoronat, asam galakturonat

Starch (amylum = pati)Terdiri dari - 1,4 unit-unit glukosa( - 1,4 glukosida)Enzim : - amylase, maltase, phosphorilase (Pi)Mudah larut dalam airAda 2 macam strach: - amylose: rantai lurus - amylopektin: rantai lebih bercabang

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI DEGRADASI PATIProsessing : meningkatkan laju aliran partikel, menurunkan laju degradasi

Frekuensi feeding

Macam pati:Rantai lurus (amilosa : kurang larut)Rantai bercabang (amilopektin : mudah larut)

DEGRADASI KH DI DALAM RUMENSELULOSAPATIPEKTINHEMISELULOSAFRUKTOSA-PPYRUVATCH4ASETATBUTIRATPROPIONATMALTOSASELOBIOSAAS.PEKTIKXYLOBIOSAXILOSAGLUKOSAPHOSPATAS.LAKTAT

Metil malonil KoA

CO2

PiruvatAsetoAsetil KoAMetaneAsetil KoA

Oksaloasetat

FormatMalonil KoALaktat

LaktilKoAMalatAsetil Fosfat

Beta hidroksi butiril KoAAkrililKoAFumaratKrotonilKoAPropionilKoASuksinatSuksinilKoAButiratPropionatButinilKoAAsetatH2

Perubahan asam piruvat menjadi asam lemak atsiri (VFA) dalam rumen

METABOLISME KH PADA RUMINANSIA

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PRODUKSI VFA DAN CH4Tipe pakan :> Pati : Propionat meningkat, CH4 turun> Selulosa : asetat meningkat, CH4 meningkatProsessing (grinding, pelleting): propionat meningkatPenambahan aditif (rumensin) : propionat meningkat, CH4 turunpH: mempengaruhi mikroba proporsi VFAPenambahan tanin , saponin : CH4 turun

ABSORBSI

Mekanisme : difusi, lewat dinding rumenBentuk Absorbsi :Cairan rumen Jar.Epit.Rumen DarahAsam asetat As. AsetatAs. AsetatAs. Propionat As. Laktat

As. BUtirat +

As. Valerat As. ValeratAs. valerat PROPIONAT

Faktor yang mempengaruhi absorbsi:

Konsentrasi asam : konsentrasi asam >> absorbsi naikpH rumen: - pH turun: meningkatkan laju absorpsi - pH 7 atau > menurunkan laju absorpsi - pH 6 - 6,8 absorpsi normal - pH 5 absorpsi cepat

Faktor yang mempengaruhi absorbsi:

3. Panjang rantai C dari VFA: Butirat > propionat > asetat Makin panjang rantai C absorpsi makin cepat

Proses-Proses dalam metabolisme karbohidrat(1)Glikolisisoksidasi glukosa asam piruvat* terjadi dalam sitosol* kondisi anaerobHexosa Monophosphat Shunt = HMP = Pentosa Phosphate = Phospho Gluconat (jalur lain glikolisis) untuk oksidasi glukosa

Proses-Proses dalam metabolisme karbohidrat (1)Glikolisisoksidasi glukosa asam piruvat* terjadi dalam sitosol* kondisi anaerobHexosa Monophosphat Shunt = HMP = Pentosa Phosphate = Phospho Gluconat (jalur lain glikolisis) untuk oksidasi glukosa

Proses-Proses dalam metabolisme karbohidrat (2)Siklus KrebsGlikogenolisis / Glikogenesisglikogen glukosa

Glukoneogenesispembentukan glukosa dari sumber non KHGlukogenesis : Sintesis glukosa dari KHOksidasi Piruvat Asetil Ko.A

Gb. Jalur Glikolisis Embden Meyerhof Parnase

Jalur Lain Metabolisme Glukosa Pentosa Posfat = Heksosa Monoposfat = HMP Posfo Glukonat ( Tidak Perlu ATP)

Rangkaian jalur pentosa posfat = 36 mol ATP dimana satu mol ATP untuk posforilasi glukosa sehingga menghasilkan 35 mol ATP

Jalur HPS Merupakan proses yang sangat penting karena :1.Menghasilkan NADPH untuk sintesis asam lemak

2.Menghasilkan Ribose untuk pembentukan nukleotida dan asam nukleat

Gambar: Jalur Heksosa Monofosfat Shunt

Siklus KrebsTerjadi dlm mitokondria (jaringan pernafasan)

Jalur reaksi : kondensasi dr asetil-CoA dg oksalat sitrat dikarboksilasi alfaketoglutarat, dikarboksilasi suksinat dioksidasi fumarat, dehidrasi malat dioksidasi oksaloasetat

Gb. Jalur Siklus Krebs (TCA Cycle)

GlukoneogenesisProses pmbentukan glukosa dr sumber non KHDigunakan utk mbersihkan hasil metabolisme jar. Lain dlm darah, spt :Laktat diubah menjadi ototEritrosit & gliserol dhasilkan jar. adiposaMerupakan sumber utama glukosa pd kondisi laparTerjadi dbag. Korteks ginjal dan hati dg adanya enzim glukosa 6 fosfat

Oksidasi sempurna dari 1 mol glukosa = 36 ATP2 ATP dari glikolisis6 ATP dari piruvat Asetil Ko.A24 ATP dari 2 putaran siklus krebs untuk oksidasi 2 unit asetil4 ATP dari oksidasi dalam mitokondria dari 2 NADH selama glikolisis

Oksidasi 1 mol glukosa = 38 ATPKonsumsi ATP = 2 mol / mol glukosaProduksi ATP = 10 mol / mol glukosaProduksi ATP bersih = 8 ATP/ mol glukosa 1 mol glukosa = * Glikolisis = 8 ATP Siklus Krebs = 30 ATPtotal = 38 ATP

1 mol ATP = 7,4 kkal 38 ATP = 38 x 7,4 kkal = 280 kkal

Secara teoritis :energi pembakaran glukosa = 690 kkal / mol

Efisiensi pembentukan energi ATP = 280 / 690 x 100% = 40%

VFA (1) :Asetat (Lipogenik) 10 ATP (siklus krebs) LemakPropionat (Glukogenik) 15 ATP Glukosa(Glikogen)

34 ATP

VFA (2) :Butirat (Ketogenik) 25 ATP asetat lewat b-oksidasi10 atom C Asetyl CoA= 10/2 =5 putaran =5 1 = 41 x putaran = 5 ATP 1 NAD = 3 ATP 1 FAD = 2 ATP1 mol asetyl CoA dlm siklus krebs = 12 ATP

ATP = Adenosine Tri PhosphateADP = Adenosine Di PhosphateUTP = Uridine Tri PhosphateUDP = Uridine Di PhosphateGTP = Guanosine Tri PhosphateGDP = Guanosine Di PhosphateCTP = Cytidine Tri PhosphateCDP = Cytidine Di PhosphateFAD = Flavine Adenine Di Nucleotida

Singkatan

******