STEP 7

1. a. Metabolisme karbohidrat 1. Glikolisis

Glukosa sebagai substrat dalam respirasi aerob (maupun anaerob) diperoleh

dari hasil fotosintesis.diawali dengan penambahan satu fosfat oleh ATP terhadap

glukosa, sehingga terbentuk glukosa – 6 fosfat dan ATP menyusut menjadi ADP .

peristiwa ini disebut fosfolirasi yang berlangsung dengan bantuan enzim heksokinase

dan ion Mg2+ hasil akhir dari fosfolirasi berupa fruktosa-1,6-difosfat dan dari sinilah

dimulai glikolisis.

Glikolisis dimulai dari perubahan fruktosa -1,6-difosfat yang memiliki 6 buah

atom C diubah menjadi 3-difosfogliseral-dehida (dengan 3 buah atom C) dan

dihidroksi-aseton-fosfat. Pembongkaran ini dibantu oleh enzim aldolase. Dihidroksi

aseton fosfat kemudian menjadi 3- fosfogliseraldehida juga dengan pertolongan enzim

fosfitriosaisomerase. Selanjutnya fosfogliseraldehida bersebyawa dengan suatu asam

fosfat (H3PO4) dan berubah menjadi 1,3-disfosfogliseraldehida. 1,3-

difosfogliseraldehida berubah menjadi asam 1,3 –difosfogliserat dengan bantuan

enzim dehidrogenase. Peristiwa ini terjadi karena adanya penambahan H2.

Dengan bantuan enzim transfosforilase fosfogliserat serta ion – ion Mg++, asam

1,3-difosfogliserat kehilangan satu fosfat sehingga berubah menjadi asam 3-

fosfogliserat. Selanjutnya asam 3-fosfogliserat menjadi asam 2-fosfogliserat karena

pengaruh enzim fosfogliseromutase. Dengan pertolongan enzim enolase dan ion-ion

Mg2+, maka asam 2-fosfofogliserat melepaskan H2O dan menjadi asam -2-

fosfoenolpiruvat.

Perubahan terakhir dalam glikolisis adalah pelepasan satu fosfat dari asam-2-

fosfoenolpiruvat menjadi asam piruvat. Enzim transfosforilase fosfopiruvat dan ion-

ion Mg2+ membantu proses ini sedang ADP meningkat menjadi ATP.

2. Oksidasi piruvat

Setelah glikolisis terjadi reaksi antara. (dekarboksilasi oksidatif), yaitu

pengubahan asam piruvat menjadi 2 asetil KoA sambil menghasilkan CO2 dan

2NADH2 yang reaksinya adalah :

2 NAD + 2NADH2 → 2(C3H4O3) + 2 (C3H3O) – KoA + 2CO2

Perubahan asam piruvat menjadi asetil KoA merupakan persimpangan jalan

untuk menuju berbagai biosintesis yang lain. Asetil KoA yang terbentuk

kemudian memasuki siklus krebs.

3. Siklus asam sitrat

Proses selanjutnya adalah siklus asam sitrat/siklus krebs yang masih

terjadi di matriks mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan cara mengoksidasi Asetil

KoA yang dihasilkan oleh katabolisme parsial karbohidrat dan lipid. Reaksi pertama,

asetil KoA memasuki siklus dengan mengadakan kondensasi dengan oksaloasetat

membentuk sitrat. Energi yang diperlukan untuk menjalankan reaksi ini disediakan

oleh ikatan tioester berenergi tinggi asetil ko-A. Reaksi kedua, sitrat diubah menjadi

isositrat, reaksi ketiga secr dekarboksilasi oksidatif membentuk ketoglutarat dan CO2,

sedangkan NAD direduksi menjadi NADH. Reaksi keempat ketoglutarat juga

mengalami dekarboksilasi oksidatif. Hasil reaksi ini adalah sukinil KoA, CO2 dan

NADH. Enzim yang mengkatalisis reaksi 4, ketoglutarat dehidrogenase merupakan

kompleks multi enzim yang sangat mirip dengan privat dehidrogenase dalam struktur

dan mekanisme kerjanya. Seperti privat dehidrogenase, ia mengandung 3 aktivitas

enzimatik dan memerlukan tiamin pirofosfat, asam lifoat, Ko-A, FAD dan NAD

untuk aktivitasnya. Hasil reaksi, suksenil Ko-A mengandung ikatan tioester berenergi

tinggi. Reaksi kelima suksinat dilepaskan dari Ko-A dan energi bebas dari ikatan

tioester digunakan untuk membentuk guanosin triposfat (GTP). GTP seperti ATP,

merupakan nukleosida trifosfat ; berperan pada pembentukan ATP dengan

memindahkan gugus fosforil terminalnya pada ADP. Jadi, siklus asam sitrat

mempunyai suatu reaksi fosforilasi tingkat substrat. Reaksi keenam suksinat

dioksidasi menjadi fumarat, ini adalah satu-satunya reaksi siklus asam sitrat yang

menggunakan FAD bukan NAD sebagai aseptor ekuivalen pereduksi. Reaksi ketujuh

fumarat mengalami hidrasi membentuk malat, dan reaksi kedelapan malat kemudian

dioksidasi menjadi oksalo asetat pada reaksi yang menghasilkan NADH lain. Oksalo

asetat yang dihasilkan pada reaksi yang terakhir untuk mengulangi siklus dengan

molekul asetil Ko-A lain.

4. Glikogenesis dan glikogenolisis

Glikogenesis adalah proses pembentukan glikogen dari glukosa. Proses ini

diawali dari glukosa-6-fosfat yang diubah menjadi glukosa-1-fosfat; yang kemudian

diubah menjadi uridin difosfat glukosa, yang akhirnya diubah menjadi glikogen.

Beberapa enzim khusus diperlukan dalam proses ini, dan setiap monosakarida yang

dapat diubah menjadi glukosa dapat masuk ke dalam reaksi ini. Senyawa tertentu

yang lebih kecil meliputi asam laktat, gliserol, asam piruvat, dan beberapa asam

amino deaminasi, dapat juga diubah menjadi glukosa atau senyawa yang hampir

serupa dan kemudian diubah menjadi glikogen.

Semua sel di dalam tubuh mempunyai kemampuan untuk menyimpan

glikogen, tetapi sel – sel tertentu dapat menyimpan glikogen dalam jumlah besar,

terutama sel hati, yang dapat menyimpan glikogen sebanyak 5 sampai 8 persen dari

beratnya, dan sel – sel otot, yang dapat menyimpan glikogen sebanyak 1 sampai 3

persen. Kebanyakan glikogen – glikogen yang tersimpan mengendap dalam bentuk

granula padat. Glikogen yang ada dalam otot digunakan untuk proses glikolisis

sendiri dalam otot, sedangkan glikogen yang ada di sel darah digunakan sebagai

simpanan dan pengiriman heksosa keluar untuk mepertahankan kadar glukosa darah.

Glikogenolisis berarti pemecahan glikogen yang disimpan sel untuk

membentuk kembali glukosa di dalam sel. Glukosa tersebut kemudian dapat

digunakan sel untuk menghasilkan energi. Glikogenolisis tidak dapat terjadi melalui

pembalikan reaksi kimia yang sama yang dipakai untuk membentuk glikogen;

sebagai gantinya, setiap molekul glukosa yang berurutan pada masing – masing

cabang polimer glikogen dilepaskan melalui proses foforilasi, yang dikatalisis oleh

enzim fosforilase.

Pada keadaan istirahat enzim fosforilase terdapat dalam bentuk tidak aktif.

Dan bila tubuh memerlukan glukosa dari glikogen, fosforilase ini harus diaktifkan

dulu. Proses pengaktifan enzim ini ada 2 cara yaitu :Aktivasi Fosforilase oleh

Epinefrin atau Glukagon . Pengaruh pertama dari masing – masing hormone ini

adalah meningkatkan pembentukan siklik AMP di dalam sel, yang kemudian memicu

suatu rangkaian reaksi kimia yang mengaktifkan fosforilase.

Epinefrin dilepaskan oleh medulla adrenal ketika system saraf simpatis

dirangsang. Oleh karena itu, salah satu fungsi system saraf simpatis adalah

menigkatkan penyediaan glukosa untuk metabolisme energy yang cepat. Fungsi

epinefrin ini terlihat secara nyata baik di dalam sel hati maupun otot, sehingga turut

berperan bersama pengaruh lain dari rangsangan simpatis, guna menyiapkan tubuh

untuk bekerja. Glukagon adalah hormone yang disekresi oleh sel alfa pancreas

apabila kadar gula darah turun sangat rendah. Glukagon merangsang pembentukan

siklik AMP terutama di sel hati, dan hal ini selanjutnya meningkatkan pengubahan

glikogen hati menjadi glukosa dan melepaskannya ke dalam darah, sehingga

meningkatkan kadar gula darah.

5. Glukoneogenesis

Bila simpanan karbohidrat tubuh berkurang di bawah normal, glukosa dalam

jumlah sedang dapat dibentuk dari asam amino dan dari gliserol lemak. Proses inilah

yang disebut dengan glukoneogenesis. Glukoneogenesis ini sangat penting untuk

menghambat penurunan kadar glukosa darah yang berlebihan selama puasa. Pada

mamalia terutama terjadi di hati dan ginjal. Enzim bantuan yang berperan dalam

proses ini adalah piruvat karboksilase, fosfoenolpiruvat karboksikinase, fruktosa 1,6

bifosfatase, dan glukosa 6-fosfatase. Asam amino jenis alanin melakukan

glukoneogenesis melalui proses deaminasi menjadi asam piruvat selanjutnya berubah

menjadi glukosa. Asam amino jenis lain melalui jalur fosfoglukonat. Glukoneogenesis

merupakan pembentukan glukosa dari gliserol, laktat, dan asam-asam amino

glukogenik propionat. Masing-masing mempunyai jalur tersendiri.

- Asam lemak dioksidasi menjadi asetil KoA lalu masuk ke siklus asam

sitrat.

- Gliserol masuk ke glikolisis.

- Protein dipecah menjadi asam-asam amino selanjutnya masuk ke siklus

asam sitrat

6. Jalur pentosa fosfat atau HMP Shunt

HMP Shunt atau Heksuse Monofosfat Shunt disebut juga sebagai jalur

pentose fosfat yang merupakan jalan lain untuk oksidasi glukosa. Aktif dalam :

hati, jaringan lemak, kelenjar korteks adrenal, kelenjar tiroid, seldarah merah atau

eritrosit, dan pada kelenjar mammae (laktasi).

Fungsi :

1. Membentuk NADPH yang nantinya akan digunakan untuk sintesis asam

lemak, steroid.

2. Membentuk pentose yang akan diubah menjadi ribose untuk sintesis

nukleotida dan asam nukleat.

Dalam eritrosit digunakan untuk membentuk NADPH untuk mereduksi

Glutathion Teroksidasi ( G-S-S-G ) menjadi Glutathion tereduksi ( 2-G-

SH ) dengan bantuan Glutathion reduktase.

2G-SH + H2O2 menjadi G-S-S-G + 2H2O dengan bantuan Glutathion

peroksidase.

Glutathion tereduksi membebaskan eritrosit dari H2O2 menjadi

penimbunan H2O2 memperpendek umur eritrosit.

b. Metabolisme protein

Metabolisme dimulai dari proses deaminasi yaitu pengeluaran gugus amino

dari asam amino menggunakan glutamat dehidrogenase sebagai katalis.

Selanjutnya adalah proses transaminasi yaitu pemindahan gugus amina ke α-

ketoglutarat dan dengan bantuan glutamat dehidrogenase membentuk amonia.

Selanjutnya pembentukan ureum oleh hati. Ureum ini dibentuk dari amonia yang

dilepaskan pada proses transaminasi. Selanjutnya oksidasi dan deaminasi asam

amino. Dalam proses ini terdapat dua proses yaitu pengubahan asam keton

menjadi zat kimia yang sesuai sehingga masuk kedalam siklus asam sitrat, proses

selanjutnya zat-zat tersebut dipecah oleh siklus dan digunakan sebagai energi.

Proses selanjutnya yaitu glukonegenesis dan ketogenesis. Apabila asam amino

berlebihan maka akan diubah menjadi asam keto yang nantinya akan masuk ke

dalam siklus asam sitrat atau berubah menjadi urea.

Anabolisme protein:

a. Inisiation, yaitu tahap interaksi antara ribosom sub unit besar dan kecil

b. Elongasi, yaitu ribosom akan bergerak sepanjang mRNA untuk

menerjemahkan pesan yang dibawa mRNA .

c. Terminasi, yaitu penerjemahan akan terhenti apabila kodon UAA UAG

UGA masuk ke sisi A.

c. Metabolisme lemak

Metabolisme dibagi menjadi 2:

a. Gliserol

Gliserol diubah menjadi gliserol fosfat, selanjutnya diubah lagi menjadi

gliseraldehid-3-fosfat dan masuk ke dalam glikolisis

b. Asam lemak

Asam lemak ditransfer ke dalam mitokondria dan mengalami degradasi.

Selanjutnya terbentuk asetil KoA dan masuk ke dalam siklus asam sitrat

melalui proses oksidasi β.

2. Olahraga merupakan kontraksi yang membutuhkan energi dari metabolisme secara cepat.

Asam laktat menjadi inhibitor kontraksi otot dan dengan sendirinya dirubah kembali

menjadi glukosa saat tubuh mendapatkan tambahan O2.