BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Secara biokimia karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-keton, atau

senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis. Karbohidrat mengandung

gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan banyak gugus hidroksil. Pada

awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan senyawa yang mempunyai rumus

(CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul

air.[3] Namun demikian, terdapat pula karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan

ada pula yang mengandung nitrogen, fosforus, atau sulfur. Karbohidrat menyediakan

kebutuhan dasar yang diperlukan tubuh makhluk hidup. Monosakarida, khususnya glukosa,

merupakan nutrien utama sel. Misalnya, pada vertebrata, glukosa mengalir dalam aliran darah

sehingga tersedia bagi seluruh sel tubuh. Sel-sel tubuh tersebut menyerap glukosa dan

mengambil tenaga yang tersimpan di dalam molekul tersebut pada proses respirasi selular

untuk menjalankan sel-sel tubuh. Selain itu, kerangka karbon monosakarida juga berfungsi

sebagai bahan baku untuk sintesis jenis molekul organik kecil lainnya, termasuk asam amino

dan asam lemak. Sebagai nutrisi untuk manusia, 1 gram karbohidrat memiliki nilai energi 4

Kalori. Dalam menu makanan orang Asia Tenggara termasuk Indonesia, umumnya

kandungan karbohidrat cukup tinggi, yaitu antara 70–80%. Bahan makanan sumber

karbohidrat ini misalnya padi-padian atau serealia (gandum dan beras), umbi-umbian

(kentang, singkong, ubi jalar), dan gula.

1.2. Tujuan

Tujuan dari pembuatan makalah ini ialah :

1. Memenuhi tugas matakuliah biokimia

2. Mengetahui pengertian karbohidrat

3.Mengetahui metabolism karbohidrat

1

BAB II

PEMBAHASAN MASALAH

2.1. Pengertian Karbohidrat

Karbohidrat atau sakarida adalah polihidroksi aldehid atau polihidroksi keton atau senyawa

yang dihidrolisis dari keduanya. Unsur utama penyusun karbohidrat adalah karbon, hidrogen,

dan oksigen. Jumlah atom hidrogen dan oksigen memiliki perbandingan 2 : 1 seperti molekul

air misalnya glukosa 12 : 6 atau 2 : 1; sukrosa 12 : 11 atau 2 : 1. Karena perbandingan tesebut

orang dulunya menduga karbohidrat merupakan penggabungan dari “karbon” dan “hidrat

atau air” sehingga molekul ini disebut karbohidrat. Walaupun penamaan ini tidak tepat,

molekul ini tetap dinamakan karbohidrat hingga sekarang.

Karbohidrat merupakan pusat metabolisme tanaman hijau dan organisme fotosintetik lain

yang menggunakan energi matahari untuk melakukan pembentukan karbohidrat. Karbohidrat

yang terdapat dalam bentuk pati dan gula berfungsi sebagai bagian utama energi yang

dikonsumsi oleh kebanyakan organisme di muka bumi ini. Sebagai pati dan glikogen,

karbohidrat berfungsi sebagai penyedia sementara glukosa. Karbohidrat dapat juga berfungsi

sebagai penyangga di dalam dinding sel bakteri dan tanaman serta pada jaringan pengikat

dan dinding sel organisme hewan. Karbohidrat jenis lain dapat berperan sebagai pelumas

sendi kerangka, sebagai perekat diantara sel, dan senyawa pemberi spesifitas biologi pada

permukaan sel hewan.

Sifat kimia karbohidrat berhubungan erat dengan gugus fungsi yang dimilikinya, seperti

gugus –OH, gugus aldehida dan gugus keton. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai sifat

dapat mereduksi, terutama dalam suasana basa karena adanya gugus aldehida atau keton

bebas dalam molekul karbohidrat. Sifat ini dapat digunakan untuk identifikasi karbohidrat

dan tampak pada reaksi reduksi ion-ion logam misalnya ion Cu ++dan ion Ag+.

Metabolisme karbohidrat seperti halnya metabolisme lainnya terdiri dari reaksi katabolisme

dan anabolisme. Tujuan katabolisme karbohidrat adalah untuk mendapatkan energi yang

tersimpan dalamm senyawanya. Energi yang dihasilkan biasanya disimpan lagi dalam

senyawa energi tinggi sebelum digunakan. Sementara anabolisme karbohidrat bertujuan

untuk memasok karbohidrat pada makhluk hidup sebagai salah satu nutrien utama yang

dibuat dari senyawa-senyawa yang amat sederhana seperti CO2 atau senyawa lainnya.

2

2.2. Biokimia Karbohidrat

Karbohidrat terdiri dari beberapa senyawa yang sangat melimpah di alam. Senyawa yang

termasuk dalam biomolekul ini dapat digolongkan dalam berbagai macam. Penggologan

karbohidrat dapat dilakukan berdasarkan bentuk cincin sikliknya, yaitu golongan furanosa,

bila karbohidrat tersebut mempunyai cincin beranggota 5 dan firanosa, bila mempunyai

cincin beranggota 6. Atom karbon suatu molekul gula dinomori mulai dari ujung yang paling

dekat dengan aldehid atau keton.

Struktur Furan dan Piran

Sebagai suatu molekul polimer seperti asam nukleat dan protein maka karbohidrat dapat juga

digologkan berdasarkan jumlah monomer penyusunnya, ada 3 jenis karbohidrat berdasarakan

penggolongan ini yaitu: monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida.

Monosakarida

Monosakarida merupakan senyawa karbohidrat yang paling sederhana yang tidak dapat

dihidrolisis lagi. Beberapa molekul monosakarida mengandung unsur nitrogen dan sulfur.

Monosakarida mempunyai rumus kimia (CH2O)n dimana n=3 atau lebih. Jika gugus karbonil

pada ujung rantai monosakarida turunan aldehida maka monosakarida ini disebut aldosa. Dan

bila gugusnya merupakan turunan keton maka monosakarida tersebut dinamakan ketosa.

Monosakarida aldosa yang paling sederhana adalah gliseraldehida, sedangkan monosakarida

ketosa yang paling sederhana adalah dihidroksiaseton.

Kedua monosakarida sederhana tersebut masing-masing mempunyai 3 atom karbon (triosa).

Monosakarida lain mempunyai 4 atom karbon (tetrosa) dan 5 atom karbon (pentosa) dan 6

atom karbon (heksosa). Heksosa, zat manis dan berbentuk kristalin adalah salah satu

monosakarida terpenting. Beberapa contoh heksosa sehari-hari adalah: gula tebu, gula

gandum, gula susu, pati, dan selulosa. Pentosa yang umum adalah ribosa yaitu salah satu unit

penyusun mononukleotida asam nukleat.

Kelompok aldoheksosa penting misalnya glukosa (dekstrosa, gula anggur, gula darah).

Fungsi utama glukosa adalah sumber energi dalam sel hidup. Di alalm glukosa banyak

3

terdapat dalam buah-buahan dan madu lebah. Monosakarida ini mengandung 5 gugus

hidroksilia dan sebuah gugus aldehida yang di lekatkan pada rantai 6 karbon.

Struktur Glukosa Siklik

Senyawa kelompok ketoheksosa misalnya fruktosa (levulosa, gula buah). Fruktosa

mengandung 5 gugus hidroksil dan gugus karbonil keton pada C-2 dari rantai enam-karbon.

Molekul ini kebanyakan berada dalam bentuk siklik.

Struktur Fruktosa Siklik

Oligosakarida

Karbohidrat yang terbentuk dari dua sampai sepuluh monosakarida digolongkan dalam

kelompok oligasarida. Termasuk kelompok oligosakarisa adalah disakarida, trisakarida, dan

seterusnya sesuai dengan satuan monosakarudanya. Molekul ini terdiri atas dua satuan

monosakarida yang dihubungkan oleh ikatan glikosida. Disakarida yang dikenal diantaranya

adalah sukrosa (gula tebu), maltosa (gula gandum), laktosa (gula susu), dan selobiosa.

Keempat disakarida ini mempunyai rumus molekul sama (C12H22O11) tetapi struktur

molekulnya berbeda.

Maltosa terbentuk melalui ikatan glikosida α antara atom karbon nomor satu dari glukosa satu

dengan atom karbon nomor empat dari glukosa yang lain. Maltosa merupakan unit ulangan

dalam amilosa pati. Selobiosa juga tersusun dari dua monosakarida glukosa berikatan

glikosida β antara karbon satu dengan karbon empat. Selobiosa merupakan unit ulangan

dalam selulosa. Laktosa terbentuk dari ikatan glikosida antara karbon nomor 1 pada galaktosa

4

dan atom karbon nomor 4 pada glukosa. Laktosa merupakan hdrat utama dalam air susu

hewan. Sukrosa terbentuk dari ikatan glikosida antara karbon nomor 1 pada glukosa dengan

karbon nomor 2 pada fruktosa.

Struktur Beberapa Disakarida

Polisakarida

Polisakarida merupakan karbohidrat bentuk polimer dari satuan monosakarida yanng sangat

panjang. Polisakarida berfungsi sebagai: bahan bangunan, bahan makanan, dan sebagai zat

spesifik. Contoh polisakarida bahan bangunan adalah selulosa yang memberikan kekuatan

pada kayu dan dahan bagi tumbuhan dan kitin, komponen struktur kerangka luar serangga.

Polisakarida nutrisi yang lazzim adalah pati (starch pada padi dan kentang) dan dlikogen pada

hewan. Contoh polisakarida zat spesifik adalah heparin yang berfungsi mencegah koagulasi

darah.

Struktur Amilosa

5

Strukur Amilopektin

Rumus kimia Polisakarida adalah (C6H10O5)n. Molekul ini dapat digolongkan menjadi

polisakarida struktural seperti selulosa, asam hialuronat dan sebagainya. Dan polisakarida

nutrien seperti amilum (pada tumbuhan dan bakteri), glikogen (hewan), dan paramilium

(jenis protozoa).

Amilum terdiri atas dua macam polisakarida, yaitu amilosa dan amilopektin. Kedua-duanya

merupkan polimer glukosa. Amilosa terdiri atas 250-3000 unit D-glukosa. Sedangkan

amilopektin terdiri atas lebih dari 1000 unit glukosa. Unit glokosa amilosa dirangkaikan

dalam bentuk linier dalalm bentuk ikatan glikosida α(1→4). Amilosa mempunyai ujung

nonreduksi dan ujung reduksi. Berat molekulnya bervariasi dari beberapa ratus sampai

150.000. amilopektin adalah polisakarida bercabang. Dalam molekul ini, rantai pendek dari

rangkaian glikosida α(1→4) unit glukosa digabungkan dengan rangkaian glikosida lain

melalui ikatan glikosida α(1→6).

Selulosa adalah polisakarida yang tersusun dari unit-unit glukosa yang dirangkaikan melalui

ikatan glikosida β(1→4). Selulosa terdapat dalam tumbuhan sebagai bahan pembentuk

dinding sel. Dalam tubuh manusia selulosa tidak dapat dicernakan karena tidak ada enzzim

pencerna selulosa. Meskipun demikian selulosa yang berbentuk serat tumbuhan seperti

sayuran atau buah-buahan, dapat digunakan sebagai senyawa pelancar pencernaan makanan.

6

Struktur Selulosa

Asam hialuronik merupakan mukopolisakarida (heteropolisakarida) yaitu suatu senyawa

gelatin dengan berat molekul tinggi. Asam hialuronik disusun oleh unit asam glukuronik dan

asetil-glukosamin. Dua monosakarida berbeda tersebut dirangkaikan oleh ikatan β(1→3).

Unntuk membentuk disakarida yang terikat β(1→4) dengan unit ulangan berikutnya.

Selain itu polisakarida dapat digolongkan berdasarkan pada penyusun monomer polisakarida

tersebut. Bila monomer dari polisakarida identik maka polisakarida ini digolongkan ke dalam

homopolisakarida. Dan sebaliknya juga monosakaridanya berbeda, maka disebut

heteropolisakarida. Contoh homopolisakarida adalah selulosa dan khitin. Sedangkan

heteropolisakarida misalnya asam mukopolisakarida, glikoprotein, glikolipid, peptidoglikan.

Glikogen adalah bentuk cadangan glukosa pada sel-sel hewan. Pada tumbuhan terdapat

cadangan glukosa bentuk lain seperti amilosa, amilopektin atau selulosa. Perbedaan antara

polisakarida ini adalah glikogen merupakan α-1 dari glukosa dan umumnya mempunyai

ikatan cabang α-1,6 untuk setiap satuan glukosa.

Struktur Glikogen

Amilosa yaitu polimer glukosa yang tidak bercabang dan terikat satu dengan yang lain

melalui ikatan α-1,4 ; amilopektin adalah polimerglukosa yang berhubungan melalui ikatan

7

α-1,4 dan mengandung cabang yang lebih sedikit dari glikogen. Sedangkan glukosa adalah

polimer glukosa yang mempunyai ikatan glikosida β-1,4. Amilosa dan amilopektin dapat

dicernakan oleh manusia sedangkan selulosa tidak dapat dicernakan oleh manusia dan

sebagian besar binatang lain.

Polisakarida lain yanng dihasilkan oleh sel-sel eukariot adalah glikoprotein, protoeglikan dan

glikosaminoglikan. Glikoprotein adalah protein yang mengandung polisakarida. Karbohidrat

ini terikat pada protein melalui ikatan glikosidik ke serin, treonin, hidroksilisin atau

hidroksipolin. Preteoglikan atau mukopolisakarida terdiri atas rantai protein dengan

polisakarida berulang. Sedangkan glikosaminoglikan adalah satuan berulang polisakarida

proteoglikan tanpa rantai proteinnya.

Gugus karbonil yang ada pada semua karbohidrat sangat reaktif dan dapat membentuk

hemiasetal atau asetal degan senyawa lain (XOH).

Sifat struktur cincin karbohidrat dibawa melalui reaksi gugus karbonil dengan gugus alkohol

kedua pada C-4 atau C-6 yang menghasilkan hemiasetal antar molekul, dimana XOH

bertindak sebagai sisa molekulnya. Gugus hidroksil baru pada C-1 cukup reaktif, pada

kondisi yang baik gugus tersebut dapat ftergabung dengan gugus hidroksil gula yang lain,

dengan kehilangan air untuk membentuk ikatan glikosida (-O-) dan terbentuk molekul

disakarida.

2.3. Katabolisme Karbohidrat

Pencernaan karbohidrat mulai dari mulut dengan menggunakan katalis enzim amilase atau

ptialin. Di mulut karbohidrat terurai dengan putusnya ikatan α-1,4, glikosida menjadi

karbohidrat sederhana dan oligosakarida serta glukosa dekstran terbatas. Dekstran merupakan

glukosa bercabang karena memiliki ikatan glikosida α-1,6. Enzim amilase tidak dapat

mendegradasi molekul ini.

Di dalam lambung enzim amilase tidak berfungsi karena suasana asam lambung. Reaksi

degradasi dilanjutkan di dalam usus dengan katalis amilase-α pankreas. Produksi degradasi

ini adalah karbohidrat sederhana dan oligosakarida seperti produk amilase-α dalam mulut.

Kemudian enzim khas lain mencernakan substrat tersebut lebih lanjut sampai terbentuk

monosakarida berupa, glukosa, fruktosa, galaktosa dan monosakarida lainnya yang dapat

diserap dan masuk ke dalam darah.

8

2.4. Katabolisme Oligosakarida

Penguraian karbohidrat dalam proses pencernaan menghasilkan beberapa oligosakarida dan

monosakarida. Oligosakarida tidak dapat dicernakan pada proses di atas karena mulut tidak

memiliki enzim untuk memecah ikatan β-1,4. Oligosakarida ini akan diproses lebih lanjut

menjadi monosakarida sebelum memasuki usus halus dan siklus glikolisis. Reaksi yang

terpenting dalam tahap ini adalah pemecahan disakarida seperti sukrosa, laktosa dan maltosa.

Reaksi penguraian disakarida ini menghasilkan unit-unit heksosanya.

2.5. Katabolisme Monosakarida (Glikolisis)

Di dalam sel, katabolisme monosakarida glukosa, fruktosa dan galaktosa pertama kali

dilakukan oleh enzim-enzim glikolisis yang larut dalam sitoplasma. Glikolisis (Gluko =

glukosa; lisis = penguraian) adalah proses penguraian karbohidrat (glukosa) menjadi piruvat.

Reaksi penguraian ini terjadi dalam keadaan ada atau tanpa oksigen. Bila ada oksigen, asam

piruvat akan dioksidasi lebih lanjut menjadi CO2 dan air misalnya pada hewan, tanaman dan

banyak sel mikroba yang berada pada kondisi aerobik. Bila tanpa oksigen, asam piruvat akan

diubah menjadi etanol (fermentasin alkohol) pada ragi atau menjadi asam laktat pada otot

manusia yang berkontraksi.

Penguraian glukosa secara umum dibagi dalam dua tahap yaitu tahap glukosa diuraikan

menjadi gliseraldehida 3-fosfat dan tahap gliseraldehida-3-fosfat diubah menjadi 3-

fosfogliseroil fosfat. Tahap pertama merupakan pemotongan rantai heksosa, sedangkan tahap

kedua adalah reaksi penyimpanan energi.

Proses glikolisis awalnya dilakukan melalui fosforilasi glukosa menjadi glukosa-6-fosfat

dengan enzim heksokinase. Kemudian glukosa-6-fosfat diisomerasi menjadi fruktosa-6-fosfat

oleh enzim fosfoglukoisomerase, melibatkan pergeseran oksigen karbonil dari atom karbon

nomor satu ke atom karbon nomor 2.

Fosforilasi fruktosa-6-fosfat merupakan reaksi selanjutnya. Proses ini dikatalis oleh enzim

ffosforuktokinase. Kebalikan dengan reaksi tidak dapat balik yang berfungsi sebagai bagian

pengontrol kedua proses glikolisis.

Fruktosa-1,6-difosfat lalu diuraikan menjadi triosa fosfat yaitu gliseraldehida-3fosfat dan

dihidokroksiaseeton fosfat dengan katalis aldolase fruktosa difosfat (adolase). Reaksi ini

9

berjalan dalam dua arah. Dihidroksiaseeton fosfat secara tepat di ubah menjadi

gliseraldehida-3-fosfat dengan enzim isomerase triosa fosfat. Selanjutnya adalah

interkonfersi gliseral dehida-3-fosfat menjadi 3-fosfogliseroil fosfat. Reaksi ini adalah tahap

adlah tahap awal dalam reaksi penyimpanan energy dalam bentuk ATP. Enzim yang

mengkatalis reaksi ini adalah dehidrogenase gliseraldehida fosfat.

Kemudian dengan enzim kinase fosfogliserat terjadi pemindahan fosfat dari 3-fosfogliseroil

fosfat ke ADP membentuk ATP dan 3-fosfogliserat. Kedua reaksi awal tahap kedua ini

bersama-sama menyusun suatu proses yang berkaitan dengan energi. Pengubahan 3-

fosfoggliserat menjadi 2-fosfogliserat merupakan reaksi berikutnya. Enzim yang mengkatalis

reaksi ini adalah fosfogliserat mutase. Istilah mutase menunjukkan enzim yang berperan

dalam mengkatalis pergeseran intramolekul gugus fungsional.

Tahap Glikolisis Anaerobik

Dehidrasi 2-fosfogliserat menjadi fosfoenolpiruvat dikatalis oleh enolase. Pada reaksi

sebelumnya melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat dalam molekul substrat,

sedangkan reaksi dehidrasi ini menyebabkan pemindahan dapat balik molekul air dari 2-

fosfogliserat.

Tahap terakhir glikolisis adalah pemindahan gugus fosfat dari fosfoenolpiruvat ke ADP

membentuk ATP dan enolpiruvat. Reaksi ini dikatalis oleh enzim kinase piruvat dan bersifat

mutlak tidak dapat balik pada kondisi intrasel. Enolpiruvat biasanya secara nonenzimatik

tersusun kembali menjadi ketopiruvat sebagai bentuk piruvat utama pada pH 7,0.

10

2.6. Katabolisme Monosakarida Lain

Selain glukosa yang diolah dalam jalur glikolisis, galaktosa, fruktosa, dan glikogen, juga

diubah menjadi heksosa dan memasuki jalur glikolisis tersebut pada tahap-tahap tertentu.

Glikogen dipecah untuk membantu mempertahankan glukosa dalam darah dan untuk

memenuhi kebutuhan energi melalui proses glikogenolisis (pembelahan glikogen). Reaksi

glikogenolisis dimulai dengan memfosforilasi glikogen menjadi glukosa 1-fosfat dengan

katalis fosforilase. Kemudian hasil ini diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim

fosfoglukomutase. Produk ini selanjutnya dapat memasuki jalur glikolisis

Fruktosa dalam jaringan lemak mengalami fosforilasi dan membentuk fruktosa 6-fosfat

dengan katalis heksokinase. Produk reaksi ini kemudian memasuki jalur glikolisis. Dalam

hati, usus, dan ginjal, fruktosa mengalami fosforilasi menjadi fruktosa 1-fosfat dengan katalis

fruktokinase. Kemudian fruktosa 1-fosfat dipecah dengan bantuan enzim aldolase menjadi

gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat. Dihidroksi aseton fosfat diubah kembali

menjadi gliseraldehid 3-fosfat dan memasuki jalur glikolisis. Sedangkan gliseraldehid hasil

kerja enzim fruktosa 1-fosfatase dioksidasi kembali menjadi gliserat. Produk akhir ini dapat

mengalami fosforilasi menjadi 2-fosfogliserat dengan bantuan ADP. 2-fosfogliserat ini

kemudian memasuki jalur glikolisis.

Fosforilasi galaktisa oleh enzim galaktosakinase menghasilkan galaktosagalaktosa 1-fosfat.

Hasil ini bereaksi dengan DUP-glukosa menghasilkan glukosa 1-fosfat dan UDP-galaktosa.

UDP-galaktosakemudian mengalammi epimerisasi pada kedudukan 4 membentuk UDP

glukosa dengagen enzim 4-epimerisase. Sedangkan glukosa 1-fosfat segera diubah menjadi

glukosa-6-fosfat oleh fosfoglukomutase dan masuk ke dalam jalur glikolisis.

2.7. Glukoneogenesis

Glukoneogenesis adalah reaksi pembentukan glukosa dari senyawa-senyawa bukan

karbohidrat yang umum terjadi pada hewan dan manusia. Proses pembentukan glukosa ini

bukan merupakan tahap kebalikan dari glikolisis. Hal ini disebabkan oleh adanya 3 reaksi

likolisis yang tidak dapat balik karena enzim yang digunakan berbeda. Ke tiga treaksi

tersebuat adalah 1). Reaksi pembentukan glukosa-6-fosfat dari glukosa dengan menggunakan

ATP dan enzim heksokinase. 2). Reaksi pembentukan fruktosa-1,6-difosfat dari fruktosa-6-

fosfat dan ATP oleh enzim fosfofruktokinase. Dan 3). Reaksi pembentukan asam piruvat dari

fosfoenolpiruvat dan ADP dengan enzim piruvat kinase.

11

Reaksi Glukoneogenesis

Reaksi pembentukan glukosadari piruvat atau gliserol dimulai dalam mitokondria.

Pembentukan glukosa dengan sumber piruvat di awali dengan karboksilasi piruvat oleh

piruvat karboksilasi menghasilkan oksaloasetak. Kemudian produk ini mengalami reaksi

transaminasi dan menghasilkan aspartat. Aspartat keluar dari mitokondria menuju sitoplasma

dan mengalami transaminsasi kembali untuk membentuk oksaloasetat. Selanjutnya

dekarboksilase dan fosforilasi oksalosasetat oleh fosfoenolpiruvat karboksilase membentuk

fosfoenolpiruvat. Produk ini diubah berturut-turut diubah menjadi 2-fosfogliserat dan 3-

fosfogliserat. Produk ini ini diubah kembali menjadi gliseraldehid 3-fosfat yang berada

dalam kesetimbangan dengan dihidroksiaseton fosfat, yang berkondensasi menghasilkan

fruktosa 1,6 difosfat.

Kemudian fruktosa 6-fosfat dibentuk dari fruktosa 1,6-difosfat dengan cara hidrolisis oleh

enzim fruktosa 1,6-difosfatase. Dan dengan bantuan enzim-enzim glikolisis, fruktosa 6-fosfat

diubah menjadi glukosa-6-fosfat. Glukosa-6-fosfatase merupakan enzim terakhir pada

pembentukan glukosa dari piruvat. Enzim ini membebaskan glukosa dari ikatan fosfat.

Glukoneogenesis dengan sumber piruvat ini umumnya terjadi pada usus, trombosit, hati, dan

ginjal.

Pembentukan glukosa dari gliserol terjadi dalam hati dan ginjal. Mula-mula gliserol

mengalami fosforilasi, membentuk gliserol 3-fosfat dengan katalis gliserol kinase. Kemudian

senyawa ini dioksidasi oleh NAD menjadi dihidroksiaseton fosfat dengan enzim gliserol

fosfat dehidroginase. Dihidroksiaseton fosfat selanjutnya diproses seperti pada reaksi

glukoneogenesis dari piruvat.

12

Asetat dan Asetil Ko-A dapat menjadi substrat glukoneogenesis melalui pemecahan dua

karbon yang melewati siklus krebs. Dlam reaksi dengan molekul ini tidak terjadi penambahan

jumlah atom karbon sehingga tidak ada peningkatan dalam substrat glukoneogenesis.

2.8. Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses sintesis karbohidrat menggunakan energi matahari yang ditangkap

melalui reaksi kompleks dan melibatkan banyak molekul mikro dan makro. Proses ini

merupakan cara tumbuhan membuat makanan. Karbohidrat terbentuk dari molekul kecil dari

persamaan dasar sebagai berikut:

cahaya matahari

H2O + CO2 (CH2O) + O2

Selain karbohidrat proses ini juga menghasilkan oksigen sehingga mencapai keseimbangan

oksigen di alam.

Fotosintesis memainkan peran penting dalam menyambung siklus karbon dan oksigen dengan

cara mereduksi karbon yang telah dioksidasi dalam respirasi. Fotosntesis pada organisme

prokariot terjadi pada membrane yang berlapis sedangkan pada eukariot terjadi pada organel

kloroplas. Kedua system memiliki klorofil untuk menyerap cahaya tampak.

Fotosintesis yang dilakukan oleh bakteri terjadi dalam spesies hijau dan ungu. Kedua spesies

memanfaatkan enrgi cahaya dengan bantuan klorofil dan karotenoid (sebagai donor elektron).

Bakteri ada yang memanfaatkan belerang seperti penggunaan oksigen dalam tanaman. Reaksi

fotosintesis yang dilakukan oleh bakteri adalah:

cahaya matahari

2H2S + CO2 (CH2O) + H2O + 2S

Proses fotosintesis pada tumbuhan tingkat tinggi terbagi dalam dua reaksi utama, yaitu reaksi

gelap dan reaksi terang. Kedua proses tersebut terpisah tetapi saling berkaitan satu dengan

yang lainnya. Pada reaksi terang, energi matahari ditangkap oleh perangkat fotosistem dan

diubah menjadi NADPH (tenaga pereduksi) dan ATP ( energi kimia). Atom H dari molekul

H2O dipakai untuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH. Sedangkan O2 dilepaskan sebagai

hasil samping reaksi fotosintesis. Reaksi ini dirangkaikan dengan reaksi pembentukan ATP

13

dari ADP dan Pi. Pada reaksi gelap prosesnya tidaksakarid langsung menggunakan cahaya

matahari. Reaksi pada tahap ini merupakan reaksi pembentukan karbohidrat (monosakarida)

melalui reduksi CO2, dengan menggunakan ATP dan NADPH yang diperoleh pada reaksi

terang. Monosakarida ini dapat mengalami polimerisasi membentuk gula (disakarida),

selulosa dan lain-lain.

Reaksi dalam Fotosintesis

Glukosa disintesis dari CO2 melalui siklus Calvin-Bassham atau siklus C3. Selain itu reaksi

ini dengan beberapa modifikasi terjadi juga melalui siklus C4 atau siklus Hatch-Slack. Calvin-

Bassham dan Hatch-Slack adalah empat orang pertama yang menemukan reaksi sintesis

glukosa pada beberapa golongan tumbuhan. Sedangkan C3 menunjukkan golongan senyawa

berkarbon tiga (3-fosfogliserat) yang terbentuk pada: buah-buahan, sayur-sayuran, padi-

padian, dan kacang-kacangan. Dan C4 menunjukkan golongan senyawa berkarbon empat

(oksaloasetat) yang terbentuk pada tumbuhan tropik , dan tumbuhan asli daerah sedang

sampai tropic seperti jagung, tebu, dan sorgum.

Reaksi awal pada siklus Calvin-Bassham merupakan fiksasi CO2 dari udara. Selanjutnya CO2

berkondensasi dengan ribulosa 1,5-difosfat (RuDP), membentuk molekul asam 3-

fosfogliserat (3GP) dengan katalis karboksilase ribulosa 1,5-difosfat. Kemudian 3GP diubah

menjadi 1,3 difosfogliserat dengan bantuan ATP, NADPH, H+ dan katalis kinase

fosfogliserat. Produk ini kemudian diubah menjadi 3-fosfogliseraldehida (G3P) dengan enzim

14

dehidrogenase 3-fosfogliserildehida dan NADP+ serta ADP. Selanjutnya G3P melalui reaksi

kompleks dengan berbagai enzim diubah menjadi dihidroksiaseton fosfat, fruktosa 6-fosfat

(F6P) dan lain-lain. Gliseraldehid 3-sofat dengan bantuan enzim triosafosfat isomerase

membentuk dihidroksiaseton fosfat (DHAP). G3P bereaksi dengan DHAP dengan katalis

fruktosadifosfat aldolase membentuk fruktosa 1,6 difosfat (FDP). Selanjutnya FDP dengan

katalis heksosadifosfat membentuk fruktosa 6-fosfat (F6P). Dan F6P dengan bantuan katalis

glukosafosfat isomerase dapat membentuk glukosa 6-fosfat (G6P). Produk ini dengan katalis

glukosa 6-fosfat dapat diubah menjadi glukosa dan fosfat (Pi).

F6P yang bereaksi dengan G3P dapat membentuk silulosa 5-fosfat (X5P) dan eritrosa 4-fosfat

(E4P) dengan katalis transketolase. Selanjutnya E4P bereaksi dengan DHP dengan bantuan

katalis fruktosadifosfat aldolase membentuk sedoheptulosa 1,7-disfosfat (SDP).Salah satu

gugus fosfat dari produk ini kemudian dilepaskan dengn katalis heksodifosfat menjadi

sedoheptulosa 7-fosfat (S7P). Selanjutnya dengan katalis transketolase S7P bereaksi dengan

G3P membentuk ribose 5-fosfat (R5P) dan silulosa 5-fosfat (X5P). Kemudian R5P dengan

enzim ribosafosfat isomerase diubah menjadi ribulosa 5-fosfat (Ru5P). Demikian juga

dengan X5P diubah menjadi Ru5P dengan katalis ribulosafosfat 3-epimerase. Dan Ru5P

dengan bantuan ATP dan enzim fosforibulokinase kembali RuDP untuk kemudian melakukan

reaksi seperti semula.

Pada siklus C4 terdapat beberapa tambahan jalur metabolic. Siklus C4 ini membantu siklus

Calvin-Bassham dalam mebawa CO2 dari udara menuju riblosa 1,5-difosfat sehingga dapat

diproses dengan cara yang sama melalui siklus C3 atau siklus Calvin. Perbedaan yang penting

dengan tumbuhan C3 adalah lintas C4 didahului oleh tahap-tahap tambahan untuk fiksasi awal

CO2 ke dalam senyawa empat karbon (oksaloasetat), sebelum CO2 digabungkan ke dalam

fosfogliserat.

Senyawa fruktosa 6-fosfat yang terbentuk pada siklus Calvin selanjutnya dapat memasuki

berbagai jalur biosintetik glukosa dan lain-lain. Senyawa fruktosa 6-fosfat dapat diubah

menjadi glukosa 6-fosfat melalui reaksi seperti yang telah dijelaskan sebelumnya. Kemudian

glukosa 6-fosfat menjadi precursor untuk tiga jenis karbohidrat tumbuhan seperti sukrosa,

pati dan selulosa yang tidak dihasilkan oleh hewan.

Secara ringkas proses fotosintesis yang melibatkan reaksi terang dan reaksi gelap tersebut

dapat digambarkan dalam 2 bagian reaksi, sebagai berikut :

15

Reaksi total fotosintesis mempunyai perubahan energy bebas positif sehingga harus ada

energy matahari agar reaksi ini dapat berjalan. Bilamana tumbuhan tidak menggunakan

oksigen yang terbentuk maka bakteri anaerobic berwarna ungu, dengan pengaruh belerang

(H2S) dapat memanfaatkan unsur belerang yang terbentk untuk memanfaatkan reaksi

fotisintesis.

Sejumlah kecil bakteri lain dapat memanfaatkan molekul-molekul organik tertentu sebagai

donor electron, sebagai ganti air atau H2S.

Hewan dan organisme heterotropik umumnya tidak dapat melangsungkan redusi bersih CO2

untuk membentuk glukosa “baru” seperti yang dilakukan oleh tumbuh-tumbuhan dan

organisme fotosintetik ini.

16

BAB III

PENUTUP

3.1. Kesimpulan

Karbohidrat atau sakarida adalah polihidroksi aldehid atau polihidroksi keton atau senyawa

yang dihidrolisis dari keduanya. Unsur utama penyusun karbohidrat adalah karbon, hidrogen,

dan oksigen. Karbohidrat merupakan pusat metabolisme tanaman hijau dan organisme

fotosintetik lain yang menggunakan energi matahari untuk melakukan pembentukan

karbohidrat. Karbohidrat dapat juga berfungsi sebagai penyangga di dalam dinding sel bakteri

dan tanaman serta pada jaringan pengikat dan dinding sel organisme hewan. Karbohidrat

jenis lain dapat berperan sebagai pelumas sendi kerangka, sebagai perekat diantara sel, dan

senyawa pemberi spesifitas biologi pada permukaan sel hewan.

Metabolisme karbohidrat seperti halnya metabolisme lainnya terdiri dari reaksi katabolisme

dan anabolisme.Tujuan katabolisme karbohidrat adalah untuk mendapatkan energi yang

tersimpan dalamm senyawanya. Energi yang dihasilkan biasanya disimpan lagi dalam

senyawa energi tinggi sebelum digunakan. Sementara anabolisme karbohidrat bertujuan

untuk memasok karbohidrat pada makhluk hidup sebagai salah satu nutrien utama yang

dibuat dari senyawa-senyawa yang amat sederhana seperti CO2 atau senyawa lainnya.

3.2.Saran

Dari pembahasan makalah tentang jenis-jenis mikroorganisme, kami menyampaikan agar

kiranya kita memahami tentang metabolism karbohidrat. Sehingga dapat mengambil manfaat

untuk lebih memahami pelajaran biokimia ini.

17

BAB IV

DAFTAR PUSTAKA

Hamid A.Toha, Abdul, 2001. Biokimia : Metabolisme Biomolekul, Alfabeta.Manokwari.

Wirahadikusumah, M., 1985 . Biokimia : Metabolisme Energi, Karbohidrat, dan Lipid. ITB.

Bandung.

Schumm, D.E., 1992. Intisari Biokimia . Binarupa Aksara . Jakarta .

mhanafi123.files.wordpress.com/.../metabolisme-karbohidrat-d3.pdf

wawan-junaidi.blogspot.com

http://biologigonz.blogspot.com/2010/02/reaksi-terang-gelap-fotosintesis.html

18