Post on 02-Dec-2015
MAKALAH BIOKIMIA II
KATABOLISME KARBOHIDRATD
I
S
U
S
U
N
OLEH
KELOMPOK 4
AMMESOS SORMIN
DWI PARAMITA
ESALYGNA SITINJAK
FENNY NAIBAHO
INU SHADRA HANUM
VINENDA PARAMITA SIRAIT
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIMED
MEDAN
KATA PENGANTAR
Pertama Penulis mengucap syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat
dan anugerah-Nya sehingga Makalah pada mata kuliah Biokimia Dasar berhasil diselesaikan.
Pembuatan makalah ini diharapkan dapat membantu para pembaca atau
mempermudah para pembaca dalam mempelajari Biokimia terutama dalam hal Katabolisme
Karbohidrat . Pembuatan makalah juga diharapkan juga semakin menambah wawasan bagi
semua mahasiswa, agar tujuan pembuatan dan target yang diharapkan tercapai .
Selesainya laporan makalah ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan dari berbagai
pihak. Melalui prakata ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Dosen Kami Ibu Dra. Murniaty Simorangkir, Ms
2. Semua teman-teman kami di kelas DIK A’11 yang telah banyak memberikan
motivasi
Akhir kata, penulis mengucapkan terima kasih dan memohon maaf bila ada kesalahan
dalam penulisan makalah ini. Mohon kiranya dapat memberi saran dan kritik kepada penulis
agar makalah ini bisa menjadi lebih baik lagi . Semoga makalah pada mata kuliah biokimia
dasar ini bermanfaat, khususnya bagi mahasiswa jurusan kimia.
Medan , Februari 2013
Penulis
DAFTAR ISIKATA PENGANTAR.....................................................................................2DAFTAR ISI.................................................................................................3BAB I PENDAHULUAN...............................................................................4
1.1 Latar Belakang..................................................................................41.2 Tujuan................................................................................................4
BAB II ISI...................................................................................................52.1 Karbohidrat........................................................................................52.2 Katabolisme Karbohidrat.................................................................102.3 Proses Katabolisme Karbohidrat.....................................................12
BAB III PENUTUP.....................................................................................253.1 Kesimpulan......................................................................................253.2 Saran...............................................................................................26
DAFTAR PUSTAKA...................................................................................27
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Dalam kehidupan sehari-hari kita melakukan aktivitas, baik yang telah merupakan
kebiasaan misalnya berdiri,berjalan,mandi,makan dan sebagainya energy atau yang hanya
kadang-kadang saja kita lakukan. Untuk melakukan aktivitas itu kita memerlukan energy
yang diperoleh dari bahan makanan yang kita makan. Pada umumnya bahan makanan itu
mengandung tiga kelompok utama senyawa kimia, yaitu karbohidrat,protein, dan lemak atau
lipid.
Karbohidrat yang berasal dari makanan, dalam tubuh mengalami perubahan atau
metabolisme. Hasil metabolisme karbohidrat antara lain glukosa yang terdapat dalam darah,
sedangkan glikogen adalah karbohidrat yang disintesis dalam hati dan digunakan oleh sel-sel
pada jaringan otot sebagai sumber energy. Energy yang terkandung dalam karbohidrat itu
pada dasarnya berasal dari energy matahari. Karbohidrat, dalam hal ini glukosa, dibentuk dari
karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun. Selanjutnya
glukosa yang terjadi diubah menjadi amilum dan disimpan pada bagian lain, misalnya pada
buah atau umbi.untuk lebih mendalam kita akan membahas tentang karbohidrat.
1.2 Tujuan
Setelah mempelajari makalah ini, diharapkan mahasiswa dapat :
1. Menjelaskan definisi dan komposisi karbohidrat
2. Menjelaskan klasifikasi karbohidrat
3. Menjelaskan metabolisme karbohidrat
4. Mengetahui proses metabolisme karbohidrat
5. Mengetahui kebutuhan karbohidrat
BAB II ISI
2.1 Karbohidrat
Sebagai salah satu bahan makanan sumber energy untuk tubuh, karbohidrat tersebar
luas di alam, baik dalam jaringan hewan maupun dalam jaringan tanaman. Melalui proses
fotosintesis, bagian-bagian tanaman yang mengandungklorofil dapat membentuk karbohidrat.
Nama karbohidrat ditemukan pertama kali oleh para ahli kimia Prancis. Nama tersebut untuk
golongan senyawa-senyawa organic yang tyersusun atas unsure karbon, hydrogen dan
oksigen dalam senyawa-senyawa ini, dua unsur yang terakhir mempunyai perbandingan 2-1
seperti perbandingan hydrogen dan oksigen pada air. Mereka menganggap senyawa-senyawa
ini merupakan hidrat dari karbon yang mempunyai rumus perbandingan Cn(H2O)m ;m=n
atau kelipatan urutan bilangan bulat seterusnya, misalnya glukosa adalah C6H12O6 atau
laktosa adalah C12H12O11. Akhirnya pada tahun 1880an disadari bahwa anggapan “hidrat
dari karbon” merupakan anggapan yang keliru dan karbohidrat sebenarnya adalah
polihidroksi aldehid atau polihidroksi keton atau turunan dari keduanya. Meskipun, nama
karbohidrat tidak menggambarkan nama yang tepat, nama ini sampai sekarang masih banyak
digunakan. Sakarida atau zat gula adalah yang sering dipakai sebagai pengganti nama
karbiohidrat.
Klasifikasi Karbohidrat
Klasifikasi karbohidrat pada umumnya didasarkan pada kompleksitas struktur kimia.
Berdasarkan kompleksitasnya, karbohidrat dibagi atas karbohidrat sederhana , yang lebih
dikenal dengan monosakarida dan karbohidrat majemuk yang meliputi oligosakarida dan
polisakarida. Karbohidrat yang banyak mengandung gugus hidroksil dan mempunyai gugus
karbonil atau gugus ketin dikenal sebagai polihidroksi keton. Selain itu, ada pula yang
mengklasifikasikan karbohidrat menjadi karbohidrat yang dapat dicerna dan karbohidrat yang
tidak dapat dicerna.
Karbohidrat Sederhana
Karbohidrat sederhana atau monosa, atau monosakarida adalah karbohirat yang
molekulnya lebih kecil dan susunan lebih sederhana dibandingkan dengan karbohidrat yang
lain. Molekul karbohidrat ini tidak dapat lagi diperkecil lagi dengan cara hidrolisis.
Monosakarida adalah suatu persenyawaan yang netral, mudah larut dalam air, kelarutannya
dalam alcohol lebih kecil dan tidak larut dalam dietileter. Banyak monosakarida yang
mempunyai rasa manis dan apabila dipanaskan mencair sambil mecah, akhirnya membentuk
arang. Dalam saluran cerna monosakarida langsung diabsorpsi ooleh dinding usus halus dan
masuk ke dalam aliran darah.
Klasifikasi Monosakarida
Monosakarida biasanya memiliki tiga sampai Sembilan atom karbon ©, dan
berdasarkan jumlah atom karbon penyusunnya, monosakarida dibedakan atas triosa, terosa,
pentose, heksosa, heptosa, oktosa dan nonosa. Monosakarida yang banyak ditemukan di alam
adalah pentodan heksosa. Meskipun demikian, triosa, beberapa tetrosa dan beberap heptosa
juga berperan penting dalam metabolism hewan, manusia dan tanaman.
Selain itu, monosakarida diklasifikasikan beradasarkan pada gugus fungsi atau radikal
fungsi yang terdapat di dalam struktur kmianya, yaitu aldosa dan ketosa.
Aldosa (mempunyai gugus formil bebas)
Karbohidrat sederhana
Ketosa (mempunyai gugus karbonil bebas)
Golongan Aldosa
Aldosa adalah monosakarida yang mempunyai struktur kimia gugus aldehid bebas
atau gugus formil bebas. Aldosa y mempunyai tiga atom karbon disebut aldotriosa, yang
mepunyai empat atom karbon disebut aldotetrosa yang mempunyai lima atom karbon disebut
aldopetntosa yang mempunyai enam atom kabon disebut aldoheksosa dan seterusnya. Dalam
banyak hal, aldosa mempunyai sifat yang sama dengan sifat alkana atau sifat aldehid alifatik.
Hal ini disebabkan oleh keduanya mempunyai radikal fungsi formil yng bebas.
Golongan aldopentosa yang penting dan terdapat di alam dan telah banyak diketahui
sifat-sifatnya adalah ribosa, sedangkan golongan aldoheksosa yang terdapat di alam adalah
glukosa, galaktosa dan manosa. D-(+)-Glukosa, dektosa atau gula anggur mempunyai kristal
berwarna putih, mencair pada suhu 146C, dan mudah larut dalam air. Aldosa terdapat
banyak ditanaman, terutama dalam buah-buahan yang rasanya manis, di dalam akar atau
umbi beberapa jenis tanaman. Hidrolisis sempurna maltosa, selobiosa, selulosa, amilum dan
glikogen juga menghasilkan glukosa. Hidrolisis sakarosa dan laktosa juga menghasilkan
glukosa dan hasil-hasil lainnya.
D-(+)-Galaktosa membentuk kristal yng mengandung sebuah molekul air kristal.
Kristal hidrat galaktosa yang terbentuk prisma mencair pada suhu 119C. Diperoleh dari
hidrolisis galaktan, yaitu polisakarida yang monomernya adalah galaktosa. Hirolisis laktosa
dengan asam encer atau dengan katalis enzim laktase akan mnghasilkan galaktosa dan
glukosa. Hidrolisis sempurna galaktolipid akan menghasilkan galaktosa dan hasil-hasil lain.
D-(+)-Manosa yang dikenal sebagai karubinosa dapat diperoleh dari hidrolisis manan,
yaitu polisakarida yang terdapat di dalam suatu jenis tanaman. Beberapa jenis glikoprotein
aatau mukoprotein dalam tubuh mengandung heksosa ini. Kristal manosa murni mencair pada
suhu 132C, larut dalam air, rasanya manis, tetapi kemudian menjadi pahit.
Ribosa adalah aldopentosa yang sangat penting. Kristal ribosa berbentuk lempeng,
mencair pada suhu 87C dan larut denan baik di dalam air. Ribosa dapat diperoleh dari
hiodrolisis asam ribanukleat (ARN). Beberapa senyawa organik seperti riboflavin (vitamin
B2), sianokobalamin (vitamin B12) dan beberapa koenzim mempunyai unit penyusunribosa
dalam struktur kimianya.
Golongan Ketosa
Ketosa adalah monosakrida yang mempunyai struktur kimia gugus keton bebas atau
gugus karbonil bebas, mempunyai struktur kimia yang mengandung tia atom karbon, disebut
ketotriosa, empat atom karbon disebut ketoterosa, lima atom karbon disebut ketopentosa,
enam atom karbon disebut ketoheksosa, tujuh atom karbon disebut ketoheptosa dan
seterusnya.
Ketoheksosa yang penting adalah D-(-)-Fruktosa yang dikenal sebagai levulosa atau
gula buah. Fruktosa terdapat antara lain di dalam madu dan buah-buahan yang rasanya manis,
dapat diperoleh dari inulin (polisakarida yang tersusun atas unit-unit fruktosa) dan selain
glukosa, hidrolisis sakarosa menghasilkan fruktosa. Kristal fruktosa yang berbentuk prisma
terurai pada 103C-105C, senyawa ini larut dalam air dan larutannya dapat menunjukkan
peristiwa mutarotasi, pemanasan fruktosa denan larutan fenil hidrazin dapat membentuk
fruktosazon.
Karbohidrat Majemuk
Karbohidrat majemuk mempunyai susunan yang lebih kompleks dibandingkan
dengan susunan karbohidrat sederhana. Karbohidrat mejemuk yan tersusun atas sedikit satuan
monosakarida disebut oligosakarida, sedangkan yang tersusun atas banyak satuan
monosakarida disebut polisakarida.
1. Oligosakarida
Oligosakarida tersusun atas sedikit satuan unit monosakarida. Unit-unit penyusun
oligosakarida dapat sama tetapi dapat juga berbeda dan umumnya tersusun atas 2-6
satuan monosakarida. Oligosakarida berupa zat padat berbentuk kristal yang dapat
larut dalam air. Oliosakarida yang terdapat di alam disakarida, trisakarida, dan
tetrasakarida.
a. Disakarida
Oligosakarida yang tersusun atas dua satuan monosakarida dikenal sebagai
disakarida atau biosa. Disakarida umumnya tersusun atas dua satuan heksosa
sehingga sering disebut heksodisakarida. Hanya ada beberapa disakarida yang
tersusun atas heksosa dan pentosa, misalnya visianosa tersusun atas glukoda dan
arabinosa, apiin ayau apiosida tersusun atas glukosa dan apiosa. Disakarida yang
tersusun atas dua satuan monosakarida yang sama disebut homodisakarida,
sedangkan disakarida yang tesusun atas dua satuan monosakarida yang berbeda
disebut heterodisakarida. Apiosa merupakan contoh monosakarisa yagn
mempunyai rantai karbon bercabang.
Maltosa, laktosa, selaniosa dan sakarosa adalah empat contoh disakarida yang
banyak terdapat di alam dan telah banyak diketahui sifat pemakaiannya.
Maltosa,laktosa, dan selabiosa mempunyai sifat dapat mereduksi pereaksi fehling
atau pereaksi benedict, dapat mengalami hidrolisis oleh pengaruh basa atau oleh
pengaruh asam dan dapat menunjukka peristiwa mutarotasi.
Maltosa
Maltosa terdapat dalam berbagai jenis padi-padian yang sedang
berkecambah sehingga maltosa disebut gula berkecambah. Maltosa
diperoleh juga dari hidrolisis amilum oleh pengaruh enzim amilase.
Maltosa sering ditambahkan pada makanan anak-anak. Maltosa
membentuk kristal yang memiliki sebuah molekul air kristal. Kristal
maltosa berbentuk jarum halus berwarna putih.
Berdasarkan struktur kimianya, dikenal a-maltosa dan b-maltosa. Maltosa
yang diperoleh dari hidrolisis amilum akibat pengaruh enzim amilase
ludah (ptialin) adalah a-maltosa. Struktur kimia a-maltosa tersusun atas
residu unit a-D-glukopiranosa yang mengikat residu unit a-D-
glukopiranosa. Ikatan glikosida terjadi antara atom C 1 pada residu unit a-
D-glukopiranosa yang satu dengan C 4 dari residu unit a-D-glukopiranosa
yang lain. Bentuk residu dari maltosa mempunyai gugus formil bebas.
Selabiosa
Selabiosa dapat diperoleh sebagai hasil antara pada hidrollisis selulosa
oleh pengaruh basa encer atau asam mineral encer akan menghasilkan dua
molekul glukosa. Struktur kimia selabiosa tersusun atas residu unit b-D-
glukopiranosa yang mengikat residu unit b-D- glukopiranosa. Ikatan
glikosida pada selabiosa terjadi antara atom C1 dari residu unit b-D—
glukopiranosa pertama dan atom C4 dari residu unit b-D-glukopiranosa
yang kedua. Bentuk reduksi selabiosa juga mempunyai radikal formil atau
radikal aldehid bebas.
Laktosa
Laktosa terdapat dalam air susu ibu dan air susu hewan mamalia oleh
karen itu laktosa sering disebut gula susu. Air susu ibu mengandung 5-8%
laktosa, sedangkan air susu sapi mengandung 4-6% laktosa.
Laktosa membentuk kristal yang memiliki sebuah molekul air kristal.
Bentuk kristal laktosa besar dan kelarutan laktosa dalam air kurang baik.
Rasa laktosa kurang manis jika dibandingkan dengan rasa sukrosa. Selama
proses pencernaan, laktosa dihidrolisis secara enzimatik oleh laktase yang
berasal dari sel-sel mukosa usus sehingga terbentuk ggalaktosa dan
glukosa.
Struktur kimia laktosa tersusun atas residu unit b-D-galaktopiranosa yang
mengikat residu b-D-glukopiranosa. Ikatan glikosida laktosa terjadi antara
atom C1 dari unit b-D-galaktopiranosa dengan atom C4 dari residu unit b-
D-glukopiranosa. Radikal formil bebas terdapat pada struktur kimia bentuk
residu laktosa.
Sakarosa
Sakarosa atau sukrosa banyak diperoleh dari tebu. Sakarosa disebut gula
tebu. Kristal sakarosa berukuran besar dengan titik lebur 184C. Disakarida
ini larut dalam air, tetapisukar larut dalam alkohol, jika dipanaskan
sakarosa dapat membentuk karamel, yakni suatu zat warna yang tidak
berbahaya dalam industri bahan makanan.
Struktur sukrosa tersusun atas residu unit a-D-glukopiranosa yang residu
unit a-D-fruktofuranosa. Ikatan glikosida terjadi antara atom C1 dari residu
unit a-D-glukopiranosa dan atom C2 dari residu unit a-D-fruktofuranosa.
Akibatnya, sakarosa tidak lagi mempunyai radikal hidroksil laktol yang
bebas sehingga sakarosa tidak mereduksi pereaksi Benedict atau pereaksi
fehling, tidak dapat membentuk osazon dan tidak menunjukkan peristiwa
mutarotasi. (bandingkan dengan maltosa, laktosa, dan selulosa).
Trisakarida
Struktur kimia oligosakarida ini terdiri atas tiga unit atau tiga satuan
monosakarida. Trisakarida dibedakan atas trisakarida pereduksi dan
trisakarida nonpereduksi.
Trisakarida
pereduksi
Monosakarida
penyusun
Trisakarida
nonpereduksi
Monosalarida
penyusun
Manotriosa Galaktosa,
galaktosa,
glukosa
Rafinosa Fruktosa,
glukosa,
galaktosa
robinosa Galaktosa,
ramnosa,
ramnosa
gentianos Fruktosa,
glukosa, glukosa
ramninosa Galaktosa,
ramnosa,
ramnosa
Melezitosa Glukosa,
fruktosa, glukosa
2.2 Katabolisme Karbohidrat
Jalur Katabolisme
Katabolisme disebut juga respirasi,merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa
kompleks (organik) menjadi sederhana (anorganik) yang menghasilkan energi. Untuk dapat
digunakan oleh sel, energi yang dihasilkan harus diubah menjadi ATP (Adenosin
TriPhospat). ATP merupakan gugus adenin yang berikatan dengan tiga gugus fosfat.
Pelepasan gugus fosfat menghasilkan energi yang digunakan langsung oleh sel, yang
digunakan untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak,
reproduksi, dan lain-lain.
Pada prinsipnya katabolisme merupakan reaksi reduksi-oksidasi (redoks), karena itu dalam
reaksi tersebut diperlukan akseptor elektron untuk menerima elektron dari reaksi oksidasi
bahan organik.
Akseptor elektron tersebut diantaranya adalah:
NAD (nikotinamida adenin dinukleotida)
FAD (flavin adenin dinukleotida)
Ubikuinon
Sitokrom
Oksigen
Jalur Anabolisme
Jalur anabolisme adalah proses sintesis senyawa organic-organik kompleks dari
molekul-molekul yang lebih sederhana. Proses ini melibatkan tahap reduksi dan memerlukan
energy bebas kimia. Zat antara dan energy yang dihasilkan dalam proses katabolisme
digunakan dalam proses anabolisme.
Penelitian-penalitian mengenai metabolisme berbagai jenis organisme telah
membuktikan adanya urutan dan kesederhanaan metabolisme walau ada keragaman dan
individualis metabolit yang digunakan dan yang dihasilkan.
Hubungan Katabolisme dan Anabolisme
Jalur anabolisme mengadakan transformasi sumber-sumber karbon bahan makanan
menjadi zat antara jalur pusat, Sedangkan jalur anabolisme adalah urutan tahap reaksi
enzimatik yang memungkinkan komponen bahan pembangun makro molekul dibuat dari zat
antara. Jadi jalur katabolisme jelas senyawa awalnya, Tetapi hasil akhirnya tidak jelas.
Sedangkan jalur anabolisme, Sebalikkya hasil senyawa akhir jelas sedang senyawa awalnya
tidak jelas.
Hal penting lainnya adalah jalur katabolisme dan jalur anabolisme jarang mengikuti
jalur yag sama secara terperinci. Ini terlihat hasil katabolisme tidak sama dengan sumber
karbon alam anabolisme.
contoh: Asam amino aromatik di katabolisme menjadi asetil KoA dan fumarat (atau
suksnat), sedangkan sintesisnya menggunakan fosfeoenol piruvat dan aldotetrosa
fosfat.
Hubungan Antara Katabolisme dan Anabolisme Adalah:
a) Dari sumber karbon :
Hasil-hasil dari kata bolisme, melalui jalur pusat, menjadi substrat dari anabolisme.
b) Dari segi penyediaan energy:
katabolisme menghasilkan energi metabolisme dalam bentuk ATP atau senyawa yang
mudah diubah menjadi ATP, sedangkan anabolisme memerlukan energi dan memakai
ATP.
c) Dari segi daya mereduksi (“reducing power”).
Kata bolisme pada dasarnya adalah oksidatif, maka akan mengoksidasi dan
menghasilkan senyawa dengan daya mereduksi tinggi (“reducing power”). Sebaliknya
untuk anabolisme. Umumnya daya mereduksi yang dihasilkan selama katabolisme
dan dipakai selama anabolisme diberikan oleh piridin nukleotida (nikotinamida):
NAD+/NADPH dan NADP+/NADPH disamping oleh FAD/FADH.
2.3 Proses Katabolisme Karbohidrat
Respirasi Aerob
Ada empat langkah dalam proses katabolisme karbohidrat (respirasi), yaitu: glikolisis,
dekarboksilasi oksidatif, daur Krebs, dan rantai transpor elektron.
1. Glikolisis
Glikolisis berlangsung di sitosol, merupakan proses pemecahan molekul glukosa yang
memiliki 6 atom C menjadi dua molekul asam piruvat yang memiliki 3 atom C. Reaksi yang
berlangsung di sitosol ini menghasilkan 2 NADH dan 2 ATP.
Pada Proses glikolosis yang disebut juga proses degradasi. Proses degradasi 1 molekul
glukosa (C6) menjadi 2 molekul piruvat (C3) yang terjadi dalam serangkaian reaksi
enzimatis menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH.
Tahap 1: Rincian Glukosa
Glikolisis melibatkan sembilan reaksi yang berbeda yang mengubah glukosa menjadi
piruvat. Pada bagian ini, kita akan membahas empat pertama dari reaksi ini, yang mengubah
glukosa menjadi gliseraldehida-3-fosfat. Glukosa adalah enam memebered cincin molekul
yang ditemukan dalam darah dan biasanya hasil dari pemecahan karbohidrat menjadi gula.
Memasuki sel melalui protein transporter spesifik yang bergerak dari luar sel ke dalam sitosol
sel. Semua enzim glikolitik ditemukan di sitosol.
Langkah 1: heksokinase
Pada langkah pertama glikolisis, glukosa cincin terfosforilasi. Fosforilasi adalah
proses penambahan gugus fosfat ke molekul berasal dari ATP. Akibatnya, pada titik ini
dalam glikolisis, 1 molekul ATP telah dikonsumsi.
Reaksi terjadi dengan bantuan enzim heksokinase, enzim yang mengkatalisis fosforilasi
banyak enam-beranggota glukosa-seperti struktur cincin. Kinase A adalah nama yang
diberikan untuk enzim yang phosphorylates molekul lain. Atom magnesium (Mg) juga
terlibat untuk membantu melindungi muatan negatif dari gugus fosfat pada molekul ATP.
Hasil fosforilasi ini adalah molekul yang disebut glukosa-6-fosfat (G6P), thusly disebut
karena karbon 6 'glukosa mengakuisisi kelompok fosfat.
Langkah 2: isomerase Phosphoglucose
Langkah kedua dari glikolisis melibatkan konversi glukosa-6-fosfat menjadi
fruktosa-6-fosfat (F6P). Reaksi ini terjadi dengan bantuan enzim isomerase phosphoglucose
(PI). Sebagai nama enzim menunjukkan, reaksi ini melibatkan reaksi isomerisasi.
Reaksi melibatkan penyusunan kembali ikatan karbon-oksigen untuk mengubah
cincin beranggota enam menjadi cincin beranggota lima. Untuk penataan ulang terjadi ketika
cincin beranggota enam membuka dan kemudian menutup sedemikian rupa sehingga menjadi
karbon pertama sekarang eksternal ke ring.
Langkah 3: fosfofruktokinase
Pada langkah ketiga dari glikolisis, fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa 1,6--
sphosphate bi (FBP). Mirip dengan reaksi yang terjadi pada langkah 1 dari glikolisis, sebuah
molekul kedua ATP menyediakan gugus fosfat yang ditambahkan ke molekul F6P.
Enzim yang mengkatalisis reaksi ini fosfofruktokinase (PFK). Seperti pada langkah 1, atom
magnesium terlibat untuk membantu biaya perisai negatif.
Langkah 4: Aldolase
Langkah terakhir dari tahap pertama glikolisis memanfaatkan Aldolase enzim, yang
mengkatalisis pembelahan FBP untuk menghasilkan dua molekul 3-karbon. Salah satu
molekul-molekul ini disebut gliseraldehida-3-fosfat (GAP) dan lainnya disebut
dihidroksiaseton fosfat (DHAP).
GAP adalah molekul-satunya yang terus di jalur glikolisis. Akibatnya, semua
molekul DHAP yang dihasilkan lebih lanjut bertindak pada oleh enzim isomerase
triphoshpate (TIM), yang mereorganisasi DHAP ke GAP sehingga dapat melanjutkan
glikolisis. Pada titik ini dalam jalur glikolisis, kita memiliki dua molekul 3-karbon, tetapi
belum sepenuhnya dikonversi glukosa menjadi piruvat.
Tahap 2: Konversi ke Piruvat
Pada bagian ini, kita akan melihat reaksi yang mengubah kedua 3-karbon molekul
gliseraldehida-3-fosfat (GAP) menjadi piruvat, produk glikolisis. Konversi ini terjadi dalam
lima langkah yang kita akan meninjau di bawah ini. Pada titik ini, kita juga akan melihat
mana oksigen berperan dalam glikolisis sehingga dalam bagian berikutnya, kita dapat melihat
perbedaan antara glikolisis aerobik dan anaerobik. Perlu diingat dalam bagian ini bahwa
karena kita telah memisahkan 6-karbon molekul kami menjadi dua molekul 3-karbon,
masing-masing reaksi yang terjadi di kedua molekul 3-karbon.
Langkah 5: gliseraldehida-3-fosfat dehidrogenase
Dalam langkah ini, dua peristiwa utama terjadi: 1) gliseraldehida-3-fosfat teroksidasi
oleh koenzim nikotinamida adenin dinukleotida (NAD); 2) molekul terfosforilasi dengan
penambahan kelompok fosfat bebas. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini gliseraldehida-3-
fosfat dehidrogenase (GAPDH).
Kimia yang terjadi dalam reaksi ini lebih kompleks daripada reaksi sebelumnya kita
telah membahas. Pengetahuan tentang kimia organik diperlukan untuk memahami
mekanisme khusus konversi. Umumnya, enzim GAPDH berisi struktur yang sesuai dan
memegang molekul dalam konformasi sehingga memungkinkan molekul NAD untuk
menarik hidrogen dari GAP, mengubah NAD untuk NADH. Kelompok fosfat kemudian
serangan molekul GAP dan rilis dari enzim untuk menghasilkan 1,3 bisphoglycerate, NADH,
dan atom hidrogen. Kami akan kembali ke peran molekul ini NAD / NADH pada bagian
berikutnya.
Langkah 6: kinase Phosphoglycerate
Dalam langkah ini, 1,3 bisphoglycerate diubah menjadi 3-phosphoglycerate
oleh enzim kinase phosphoglycerate (PGK). Reaksi ini melibatkan hilangnya gugus fosfat
dari bahan awal. Fosfat ditransfer ke molekul ADP yang menghasilkan molekul ATP
pertama kami. Karena kita benar-benar memiliki dua molekul 1,3 bisphoglycerate (karena
ada dua 3-karbon produk dari tahap 1 glikolisis), kita benar-benar mensintesis dua molekul
ATP di langkah ini. Dengan sintesis ATP, kami telah membatalkan dua molekul ATP
pertama yang kita gunakan, meninggalkan kami dengan bersih 0 molekul ATP hingga tahap
glikolisis.
Sekali lagi, kita melihat bahwa sebuah atom magnesium terlibat untuk melindungi
muatan negatif pada kelompok fosfat dari molekul ATP.
Langkah 7: mutase Phosphoglycerate
Langkah ini melibatkan penyusunan kembali sederhana dari posisi gugus fosfat pada
molekul 3 phosphoglycerate, sehingga 2 phosphoglycerate. Molekul yang bertanggung
jawab untuk mengkatalisis reaksi ini disebut phosphoglycerate mutase (PGM). Mutase adalah
enzim yang mengkatalisis pemindahan gugus fungsional dari satu posisi pada molekul lain.
Hasil mekanisme reaksi dengan terlebih dahulu menambahkan gugus fosfat tambahan
untuk posisi 2 'dari phosphoglycerate 3. Enzim kemudian menghapus fosfat dari 3 'posisi
meninggalkan hanya 2' fosfat, dan dengan demikian menghasilkan 2 phsophoglycerate.
Dengan cara ini, enzim ini juga dikembalikan ke aslinya, negara yang terfosforilasi.
Langkah 8: enolase
Langkah kedelapan melibatkan konversi 2 phosphoglycerate untuk
phosphoenolpyruvate (PEP). Reaksi ini dikatalisis oleh enzim enolase. Enolase bekerja
dengan menghapus kelompok air, atau dehidrasi yang phosphoglycerate 2. Kekhususan dari
saku enzim memungkinkan reaksi terjadi melalui serangkaian langkah-langkah terlalu rumit
untuk menutupi di sini.
Langkah 9: kinase Piruvat
Langkah terakhir dari glikolisis mengubah phosphoenolpyruvate menjadi piruvat
dengan bantuan enzim piruvat kinase. Sebagai nama enzim menunjukkan, reaksi ini
melibatkan transfer gugus fosfat. Kelompok fosfat terikat pada atom karbon 2 'dari PEP
ditransfer ke molekul ADP, menghasilkan ATP. Sekali lagi, karena ada dua molekul PEP, di
sini kita benar-benar menghasilkan 2 molekul ATP.
Kami sekarang telah menyelesaikan pembahasan kita tentang langkah-langkah
glikolisis. Jika kita kembali dan mengambil hitungan penggunaan ATP dan generasi kita,
kita menemukan bahwa kita telah dikonsumsi dua molekul ATP dan menghasilkan empat
untuk meninggalkan keuntungan bersih dua molekul ATP dari glikolisis jalur. Kami telah
pergi dari produk kami mulai, glukosa, ke final piruvat kami, produk.
2. Dekarboksilasi Oksidatif
Dekarboksilasi oksidatif berlangsung di matriks mitokondria, sebenarnya merupakan
langkah awal untuk memulai langkah ketiga, yaitu daur Krebs. Pada langkah ini 2 molekul
asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis masing-masing diubah menjadi Asetil-KoA
(asetil koenzim A) dan menghasilkan 2 NADH.
3. Daur Krebs
Daur Krebs yang berlangsung di matriks mitokondria disebut juga daur asam sitrat
atau daur asam trikarboksilat dan berlangsung pada matriks mitokondria. Asetil-KoA yang
terbentuk pada dekarboksilasi oksidatif, memasuki daur ini. Pada akhir siklus dihasilkan 6
NADH, 2 FADH, dan 2 ATP.
Keterangan:
Substrat siklus krebs adalah asetyl Co-A.
Asetyl Co-A akan bereaksi dengan oksalo asetat (OAA) à hasilnya sitrat
Asam sitrat rumusnya beda dengan asam askorbat (vitamin C), kalau vitamin C itu
rumusnya lebih mirip glukosa. Manusia tidak bisa menghasilkan vitamin C karena ada
suatu reaksi yang terputus dimana manusia itu tidak mempunyai enzim L-glunoluase
oksidase yang mengoksidasi glukosa menjadi vitamin C.
Dari isositrat ke alfa-ketoglutarat membebaskan CO2 dan NADH (koenzim).
Kalau menghasilkan NADH pasti membutuhkan NAD.
NAD à dalam bentuk teroksidasi
NADH à dalam bentuk tereduksi
NAD merupakan derivat vitamin B3.
1. B1 à thiamin
2. B2 à riboflavin
3. B3 à niasin
Koenzim yang terkait dengan ATP hanya vitamin B2 dan B3.
Kekurangan vitamin B akan mengganggu metabolisme energi.
NADH à enzimnya isositrat dehidrogenase.
NADH akan masuk ke rantai respirasi melepaskan hidrogen dan menghasilkan 3
ATP. Sedangkan FADH menghasilkan 2 ATP
Dekarboksilasi oksidasi à melepaskan CO2.
Dari alfa-keto menjadi suksinil Co-A à prosesnya dekarboksilasi oksidasi.
Dari succynyl Co-A menjadi succinate langsung dihasilkan ATP.
Reaksi yang menghasilkan ATP langsung: siklus krebs, glikolisis, fosforilasi
oksidatif, dan rantai respirasi.
Lemak penghasil ATP paling banyak tapi tidak menghasilkan ATP secara langsung.
Lemak banyak menghasilkan NADH dan FADH.
Dari succinate menjadi fumarate dihasilkan FADH2, membutuhkan koenzim FAD
(derivat vitamin B2), dihasilkan 2 ATP.
Dari malate ke oxaloacetat dihasilkan NADH 3 ATP.
Total ATP untuk 1 putaran (1 asetyl Co-A) siklus krebs à 12 ATP.
Glikolisis à 2 asetyl Co-A
Lemak à 8 asetyl Co.A
1 mol glukosa à 2 kali putaran
1 mol lemak à 8 kali putaran
Karbohidrat disimpan di dalam becak-bercak sitoplasma di dalam hepar.
Hepar dapat bertahan menyimpan glikogen à 0,5 gram
Berfungsi mengoksidasi hasil glikolisis mjd CO2 dan juga menyimpan energi ke
bentuk molekul berenergi tinggi spt ATP, NADH, FADH2
Sentral dalam siklus oksidatif dlm respirasi à dimana semua makromolekul
dikatabolis (Karbohidrat, Lipid dan Protein)
Untuk kelangsungannya membutuhkan : NAD, FAD, ADP, Pyr (piruvat) dan OAA
Menghasilkan senyawa intermedier yg penting à asetil Co A, a KG & OAA
Asam amino yang dihasilkan dari alfa-ketoglutarat melalui proses transamnasi à
glutamat. Kalau asam oksaloasetat à aspartat
Merupakan prekursor untuk biosintesis makromolekul – makromolekul
Siklus krebs selain sebagai jalur akhir karbohidrat , lemak dan protein, juga
merupakan jalur awal ari makromolekul-makromolekul.
Jalur akhir à katabolisme à mengubah KH à asetyl Co.A
Jalur awal à anabolisme
Berfungsi dalam katabolisme dan juga anabolisme à amfibolik
Katabolisme à memproduksi molekul berenergi tinggi
Anabolisme à memproduksi intermedier untuk prekursor biosintesis makromolekul
Jadi Dalam setiap siklus:
1 gugus asetil ( molekul 2C) masuk dan keluar sebagai 2 molekul CO2
Dalam setiap siklus : OAA digunakan untuk membentuk sitrat à setelah mengalami
reaksi yang panjang à kembali diperoleh OAA
Terdiri dari 8 reaksi : 4 mrpkn oksidasi à dimana energi à digunakan utk mereduksi
NAD dan FAD
Dihasilkan: 2 ATP, 8 NADH, 2 FADH2
Tidak diperlukan O2 pada TCA, tetapi digunakan pada Fosforilasi oksidatif à untuk
memberi pasokan NAD, shg piruvat dapat di ubah menjadi Asetil Co A
4. Rantai Transpor Elektron
Rantai transpor elektron berlangsung pada krista mitokondria. Prinsip dari reaksi ini
adalah: setiap pemindahan ion H (elektron) yang dilepas dari dua langkah pertama tadi antar
akseptor dihasilkan energi yang digunakan untuk pembentukan ATP.
Setiap satu molekul NADH yang teroksidasi menjadi NAD akan melepaskan energi yang
digunakan untuk pembentukan 3 molekul ATP. Sedangkan oksidasi FADH menjadi FAD,
energi yang lepas hanya bisa digunakan untuk membentuk 2 ATP. Jadi, satu mol glukosa
yang mengalami proses respirasi dihasilkan total 38 ATP.
Tabel berikut menjelaskan perhitungan pembentukan ATP per mol glukosa yang dipecah
pada proses respirasi.
Proses ATP NADH FADH
Glikolisis
Dekarboksilasi
oksidatif
Daur Krebs
Rantai transpor
electron
2
-
2
34
2
2
6
-
-
-
2
-
Total 38 10 2
5. Respirasi Anaerob
Oksigen diperlukan dalam respirasi aerob sebagai penerima H yang terakhir dan
membentuk H2O. Bila berlangsung aktivitas respirasi yang sangat intensif seperti pada
kontraksi otot yang berat akan terjadi kekurangan oksigen yang menyebabkan
berlangsungnya respirasi anaerob. Contoh respirasi anaerob adalah fermentasi asam laktat
pada otot, dan fermentasi alkohol yang dilakukan oleh jamur Sacharromyces (ragi).
1. Fermentasi asam laktat
Asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis tidak memasuki daur Krebs dan rantai
transpor elektron karena tak ada oksigen sebagai penerima H yang terakhir. Akibatnya asam
piruvat direduksi karena menerima H dari NADH yang terbentuk saat glikolisis, dan
terbentuklah asam laktat yang menyebabkan rasa lelah pada otot. Peristiwa ini hanya
menghasilkan 2 ATP untuk setiap mol glukosa yang direspirasi.
CH3.CO.COOH + NADH —–> CH3.CHOH.COOH + NAD + E
(asam piruvat) (asam laktat)
2. Fermentasi alkohol
Pada fermentasi alkohol asam piruvat diubah menjadi asetaldehid yang kemudian menerima
H dari NADH sehingga terbentuk etanol. Reaksi ini juga menghasilkan 2 ATP.
CH3.CO.COOH —–> CH3.CHO + NADH —–> C2H50H + NAD + E
(asam piruvat) (asetaldehid) (etanol)
BAB III PENUTUP
3.1 Kesimpulan
1. Karbohidrat merupakan komponen pangan yang menjadi sumber energi utama dan
sumber serat makanan. Komponen ini disusun oleh 3 unsur utama: yaitu Karbon (C) ,
hidrogen (H), dan oksigen (O).
2. Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara biokimia di dalam
organism dan sel. Metabolism mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian
(katabolisme) molekul organik kompleks.
3. Katabolisme (desimiliasi) merupakan fase metabolisme yang bersifat menguraikan,
yang menyebabkan molekul organik nutrien terurai di dalam reaksi-reaksi bertahap
menjadi produk akhir yang lebih kecil dan sederhana, seperti asam laktat, CO2, dan
amonia.
4. Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut:
Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami gikolisis (dipecah)
menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi
berupa ATP.
Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam
tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu ke siklus asam sitrat.
Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa
tidak dipecah. Melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut
glikogen). Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energy
jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka
karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan
makanan jangka panjang.
Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energy, maka
glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis,
diikuti dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.
Jika glukosa dari diet tidak tersedia dan cadangan glikogen pun habis, maka
sumber energy non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur
ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru) karena dianggap
lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya
mengalami katabolisme untuk memperoleh energi.
3.2 Saran
Dalam pembuatan makalah mengenai katabolisme karbohidrat ini,tentu tak luput dari
ketidak sempurnaan, untuk itu saran dan kritik dari teman-teman sangat di butuhkan, demi
kesempurnaan pembuatan makalah kami.
DAFTAR PUSTAKA Poedjiadi, Anna & Titin Supriyanti. 2006. Dasar-dasar Biokimia. Jakarta: UI-PressLehninger. 2000. Dasar-dasar biokimia jilid 2. Jakarta: ErlanggaSumardjo, Damin. 2006. Pengantar Kimia Buku Panduan Kuliah Mahasiswa
Kedokteran dan Program Strata I. Jakarta : Buku Kedokteran EGCA
Arbianto, Purwo. 1994. Biokimia Konsep-Konsep Dasar. Jakarta: Dikti