PROSES METABOLISME KARBOHIDRAT, PROTEIN, DAN LEMAK

A. METABOLISME KARBOHIDRAT Karbohidrat merupakan derivat dari aldehid. Karbohidrat dibagi menjadi empat macam, yaitu:

1. Monosakarida Merupakan bentuk karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis lagi menjadi senyawa yang lebih sederhana. Monosakarida menurut jumlah atom karbonnya adalah triosa, tetrosa, pentosa, hektosa, heptosa, oktosa dan selanjutnya. Sedangkan bila berdasarkan gugus pembentuknya monosakarida dibedakan menjadi aldosa (gugus aldehid) dan ketosa (gugus keton). Contoh dari monosakarida adalah glukosa, fruktosa, galaktosa. 2. Disakarida Merupakan bentuk karbohidrat yang bila terhidrolisis menjadi dua monosakarida yang sama ataupun berbeda. Contoh disakarida adalah maltosa ( bila dihidrolisis menjadi dua molekul glukosa), laktosa (bila dihidrolisis menjadi glukosa dan galaktosa), sukrosa (bila dihidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa).

3. Oligosakarida Merupakan bentuk karbohidrat yang bila dihidrolisis menjadi dua sampai sepuluh unit monosakarida. Contohnya adalah maltotriosa. 4. Polisakarida Merupakan bentuk karbohidrat yang paling kompleks. Polisakarida bila dihidrolisis akan menghasilkan lebih dari sepuluh molekul monosakarida. Contoh dari polisakarida adalah pati dan dekstrin.

Karbohidrat yang masuk ke tubuh berasal dari makanan. Sel-sel di dalam tubuh tentunya tidak dapat langsung menyerap karbohidrat, tetapi karbohidrat tersebut harus dipecah menjadi molekul yang lebih sederhana lagi yaitu monosakarida, terutama dalam bentuk glukosa. Karena glukosa merupakan monosakarida yang paling utama yang dapat diserap oleh tubuh untuk menghasilkan energi. Karbohidrat akan dipecah menjadi monosakarida melalui proses digesti di saluran pencernaan. Setelah berubah menjadi glukosa, baru akan terjadi metabolisme glukosa di tingkat sel (respirasi sel). Respirasi sel ini mencakup tiga peristiwa: glikolisis, siklus Krebs, sistem transpor sitokrom/ elektron.

Tabel singkat respirasi sel Reaksi Glikolisis Molekul yang terlibat Glukosa Hasil reaksi 2 ATP (bersih) 2 NADH2 dan 1 FADH2 (dilanjutkan ke reaksi sistem transpor sitokrom) 2 Asam piruvat ( bila aerob langsung menuju siklus Krebs; bila anaerob diubah menjadi asam laktat) CO2 3 NADH2 dan 1 FADH2 Siklus Krebs Asam Piruvat atau Asetil KoA (menuju reaksi sistem transpor sitokrom) empat molekul karbon 34 ATP NADH2 dan Sistem Transpor Sitokrom FADH2 air metabolik Tiamin Riboflavin Niasin Asam pantotenat Besi dan tembaga Vitamin/ mineral yang diperlukan Niasin

Kelebihan glukosa akan disimpan dalam bentuk glukagon yang terdapat pada hepar dan otot rangka. Sehingga dapat digunakan bila tubuh membutuhkannya untuk menghasilkan energi. Dari tabel di atas dapat diambil garis besar, bahwa yang paling perlu dalam metabolisme iti adalah makan dan bernafas. Makanan merupakan energi potensial, sedangkan untuk membebaskan energi tersebut dibutuhkan O 2 yang di dapatkan dari proses bernafas.

METABOLISME GLUKOSA Simpanan glikogen terbatas sehingga kelebihan glukosa yang lain diubah menjadi lemak (lipogenesis). Jika kadar glukosa darah turun, tubuh mengubah glikogen kembali menjadi glukosa (glikogenolisis). Dengan menyeimbangkan metabolisme oksidatif, sintesis glikogen, pemecahan glikogen, dan sintesis lemak, tubuh dapat mempertahankan kadar glukosa darah dalam batas normal. Jika homeostasis gagal dan glukosa darah melebihi kadar kritis (pada diabetes mellitus), kelebihan glukosa akan diekskresi dalam urin. Ekskresi glukosa dalam urin hanya terjadi jika ambang ginjal untuk reabsorbsi glukosa terlampaui Kadar glukosa darah dipertahankan dengan cara: 1. Glikogenolisis, yaitu hidrolisis simpanan glikogen di hati dan otot rangka.

2. Lipolisis, yaitu katabolisme triasilgliserol menjadi gliserol dan asam lemak di jaringan adiposa. Gliserol yang mencapai hati akan diubah menjadi glukosa. 3. Protein dikatabolisme menjadi glukosa (gluconeogenesis)

A. GLIKOLISIS

B. SIKLUS KREBS

SECARA GARIS BESAR Glukosa 2 ATP 2 NADH + 2 H+

GLIKOLISIS

Asam piruvat 2 NADH + 2 H+

Asetil Ko-A 2 CO2

4 CO2 2 ATP

SIKLUS KREBS

6 NADH 2 FADH2

TRANSPOR ELEKTRON34 ATP

O2 H2O

B. METABOLISME PROTEIN Asam amino dalam tubuh terutama digunakan untuk sintesis protein. Tetapi, jika asupan glukosa rendah, asam amino dapat diubah menjadi glukosa melalui jalur yang disebut glukoneogenesis yaitu pembentukan glukosa baru dari prekursor nonkarbohidrat. Proporsi

protein sebagai sumber energi dalam diet yang dianjurkan adalah sebesar 15%. Asam amino merupakan sumber utama untuk glukosa melalui jalur glukoneogenesis, tetapi gliserol dari trigliserida juga dapat digunakan. Glukoneogenesis dan glikogenolisis penting untuk memback up sumber glukosa pada saat puasa.

Anabolisme Unsur dasar penyusun protein adalah asam amino, dan 20 di antaranya terdapat dalam protein tubuh dalam jumlah yang cukup banyak. Asam amino esensial : tidak dapat disintesis oleh tubuh Ex : treonin, metionin, lisin, arginin, valin, fenialanin, leusin, triptofan, isoleusin, histidin Asam amino non esensial : asam amino yang dapat disintesis oleh tubuh Ex : alanin, asparagin, aspartat, sistein, glutamate, glutamine, glisin, prolin, serin, tirosin

Struktur asam amino memperlihatkan ciri yang khas yaitu mempunyai satu gugus asam (-COOH) dan satu atom nitrogen yang melekat pada molekul, yang biasanya berupa gugus amino (-NH2). Dalam protein, asam amino dihubungkan menjadi rantai panjang

melalui ikatan peptide. Nitrogen pada radikal amino dari satu asam amino berikatan dengan karbon dari radikal karboksil asam amino lainnya. Satu atom hidrogen dilepaskan dari radikal amino, dan satu ion hidroksil dilepas dari radikal karboksil, keduanya bergabung membentuk molekul air. Setelah dibentuk, satu radikal amino dan satu radikal karboksil masih terletak pada ujung yang berlawanan dan kemudian membentuk lagi rantai peptida.

Katabolisme Begitu sel diisi sampai batasnya dengan protein yang tersimpan, penambahan asam amino tambahan dalam cairan tubuh terutama di hati, akan menginduksi aktivasi sejumlah besar aminotransferase, yaitu enzim yang bertanggung jawab memulai sebagian besar katabolisme (pemecahan protein untuk digunakan sebagai energi atau bila berlebih disimpan terutama sebagai lemak / glikogen).

1. Deaminasi Gugus amino dari asam amino ditransfer ke asam -ketoglutarat, yang kemudian menjadi asam glutamate. Asam glutamat ini kemudian dapat mentransfer asam amino ke zat lainnya / dapat melepaskan dalam bentuk ammonia (NH3). Dalam proses kehilangan gugus amino, asam glutamat sekali lagi menjadi asam -ketoglutarat, sehingga siklus tersebut dapat berlangsung berulang-ulang.

2. Pembentukan urea di hati Amonia yang dilepaskan selama deaminasi asam amino dikeluarkan dari darah hampir seluruhnya melalui konversi menjadi ureum. Pada dasarnya, semua asam amino dalam tubuh manusia disintesis di hati. Bila tidak ada hati / pada penyakit hati yang berat,

ammonia akan menumpuk dalam darah. Keadaan ini sangat toksik terutama terhadap otak, yang sering kali menimbulkan keadaan yang disebut koma hepatikum. Setelah ureum terbentuk, ureum berdifusi dari sel hati masuk ke dalam cairan tubuh dan diekskresikan oleh ginjal.

3. Oksidasi asam amino yang sudah mengalami deaminasi Begitu asam amino sudah dideaminasi, pada banyak keadaan , asam keto yang dihasilkan dapat dioksidasi untuk mengeluarkan energi untuk keperluan metabolisme. Oksidasi ini biasanya melibatkan 2 proses yang berurutan: a. Asam keto diubah menjadi zat kimia yang sesuai kemudian masuk ke dalam siklus asam sitrat. b. Setelah itu zat tersebut dpecah dan menjadi energi.

ATP yang dihasilkan dari protein lebih kecil daripada ATP yang dibentuk glukosa untuk setiap gramnya. Asam amino tertentu yang dideaminasi serupa, digunakan untuk mensintesis glukosa / asama lemak. Misalnya deaminasi alanin adalah asam piruvat. Asam piruvat ini kemudian dikonversi menjadi glukosa/ glikogen (disebut proses glukoneogenesis), sebagian dikonversi menjadi asetil ko-A (2 mol asetil ko-A akan berubah menjadi asam aseloasetat),dan sebagian lagi dikonversi menjadi asam lemak (disebut proses ketogenesis).

Hormon yang berpengaruh dalam metabolisme protein: 1. Hormon pertumbuhan meningkatkan sintesis protein sel karena adanya percepatan proses transkripsi dan translasi RNA dan DNA untuk sintesis protein. 2. Insulin diperlukan untuk sintesis protein. Insulin mempercepat transpor beberapa asam amino ke dalam sel, sehingga dapat menjadi rangsangan bagi pembentukan protein. 3. Glukortikoid meningkatkan pemecahan sebagian besar protein jaringan. 4. Testoteron menambah deposit protein di jaringan. 5. Estrogen menambah sedikit deposit protein. 6. Tiroksin meningkatkan kecepatan metabolisme seluruh sel termasuk protein.

Jenis protein yang terdapat dalam plasma: Albumin Jenis protein terbanyak dalam plasma yang mencapai 60%. Albumin merupakan protein yang larut dalam air dan mengendap pada kondisi dipanaska. Terbuat di hepar sehingga dapat digunakan untuk tes pembantu dalam penilaiaan fungsi ginjal dan saluran pencernaan. Banyak dijumpai pada telur (albumin telur, putih telur), darah (albumin serum), dalam susu (laktalbumin). Berat molekul albumin plasma pada manusia 69000, albumin telur 44000, dalam daging mamalia 63000.

Fungsi albumin : a. Mengangkat molekul-molekul kecil melewati plasma dan cairan sel. Fungsi ini erat kaitannya dengan bahan metabolism asam lemak bebas dan bilirubin dan berbagai macam obat yang kurang larut dalam air tetapi harus diangkat melalui darah dari satu organ ke organ lain agar dapat diekskresi. b. Membentuk jaringan sel baru sehingga dalam ilmu kedokteran, albumin dimanfaatkan untuk mempercepat pemulihan jaringan sel tubuh yang terbelah.Misalnya akibat operasi. c. Albumin dapat menghindari timbulnya pembengkakan paru-paru dan gagal ginjal serta sebagai carrier faktor pembekuan darah.

Globulin Meruapakan protein yang tidak larut dalam air, larut dalam euglobulins, larut dalam pseudoglobulin, serta dalam larutan garam. Globulin juga memiliki sifat lain yaitu mengeras atau menggumpal jika dikondisikan dalam suhu tinggi. Ada tiga macam globulin: a. Alfa globulin Salah satu bagian plasma darah yang mengedarkan hormon. b. Beta globulin Protein plasma darah yang memiliki kaitan erat dengan transportasi thrombin dan protrombin. Dengan kata lain sangat erat kaitannya dengan proses pembekuan darah. c. Gamma globulin Kelompok protein serum yang mengandung banyak antibody. Dengan kata lain sangat erat kaitannya dengan proses imun atau kekebalan tubuh. Fibrinogen Fibrinogen berpolimerasi menjadi pilinan fibrin yang panjang selama proses koagulasi darah. Dengan demikian, terbentuk bekuan darah yang akan membantu memperbaiki kebocoran sistem sirkulasi.

C. METABOLISME LEMAK Lipid dibagi menjadi 3: 1. Trigliserida 2. Fosfolipid 3. Kolesterol

Pencernaan lemak dalam usus 1. Emulsifikasi lemak, memecahkan gumpalan lemak menjadi ukuran yang lebih kecil sehingga enzim pencernaan yang larut air dapat bekerja pada permukaan gumpalan lemak

2. Pengaruh empedu (garam empedu + fosfolipid lestin) -> menurunkan tegangan antar permukaan lemak. (memperbesar 1000x daerah permukaan lemak total)

Lemak + (empedu + pengadukan ) -> lemak terelmusi Lemak teremulsi + (lipase pangkreas) -> Asam lemak dan 2-monogliserida

Fungsi Lemak Sebagai sumber energi sekunder Melarutkan vitamin A,D,E, dan K Melindungi alat-alat vital pada tubuh Memperbaiki rasa makanan (gurih)

Kelebihan lemak disimpan dalam jaringan adipose, terutama pada subcutaneous layer.

Metabolisme Bahan Makanan

Keterkaitan Metabolisme Karbohidrat,Lemak,Protein

Metabolisme post-absorptive state