Makalah Dasgiz Pencernaan Karbo, Lemak, Dan Protein
-
Upload
iyomm-yomm -
Category
Documents
-
view
80 -
download
3
description
Transcript of Makalah Dasgiz Pencernaan Karbo, Lemak, Dan Protein
Makalah Dasar Gizi
Metabolisme Karbohidrat, Protein, dan Lemak
Nama Kelompok :
1. Siti Romlah 5515131762
2. Novia Maulika Putri 5515136979
3. Dina Nazhifah 5515136975
PENDIDIKAN TATA BOGAILMU KESEJAHTERAAN KELUARGA
FAKULTAS TEKNIK, UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA2013
3
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Makhluk hidup pasti melakukan metabolisme dalam hidupnya. Siklus
metabolisme ini terdiri atas pembentukan ataupun penguraian. Pembentukan senyawa yang
sederhana menjadi senyawa yang lebih kompleks dengan menggunakan energi disebut
sebagai anabolisme, sedangkan mtabolisme yang merombak zat simpan (karbohidrat) dan
menghasilkan energi untuk melakukan aktifitas disebut dengan katabolisme. Fotosintesis
adalah suatu proses biokimia dimana terjadi proses pembentukan zat makanan atau energi
simpanan yaitu glukosa yang dilakukan oleh tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri
dengan menggunakan zat hara, karbondioksida, dan air serta dibutuhkan bantuan energi
cahaya matahari. Sedangkan respirasi adalah bagian tak terpisahkan dalam siklus
metabolisme makhluk hidup.
Respirasi merupakan suatu proses dimana energi yang disimpan dalam bentuk
karbohidrat, lemak dan protein diubah menjadi energi ATP untuk dapat melakukan kegiatan
misalkan dalam proses pertumbuhan dan perkembangan tanaman yang bersangkutan. Bila
fotosintesis dan respirasi terganggu maka itu artinya seluruh siklus metabolisme tidak akan
terjadi dengan baik. Apabila respirasi tidak berlangsung maka tidak akan terjadi
pertumbuhan, selain itu energi juga tidak dihasilkan untuk dapat mengadakan pembentukan
zat simpan misalkan pada fotosintesis. Mengingat pada pentingnya peran keduanya berkaitan
dengan metabolisme pada tanaman budidaya, maka kita harus terus mengembangkan
pembahasan terkait fotosintesis dan respirasi. Dengan harapan akan ditemukan cara untuk
meningkatkan efisiensi dari metabolisme sehingga dengan substrat yang sedikit dapat
menghasilkan energi yang maksimal dan mendukung pertumbuhan tanaman budidaya dengan
baik.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
I.2 Tujuan
1. Dapat memahami pengertian karbohidrat, metabolisme, dan metabolisme
karbohidrat
2. Dapat mengetahui macam-macam proses metabolisme karbohidrat
3. Dapat memahami pengertian protein, metabolisme, dan metabolisme protein
4. Dapat mengetahui macam-macam proses metabolisme protein
5. Dapat memahami pengertian lemak, metabolisme, dan metabolisme lemak
6. Dapat mengetahui macam-macam proses metabolisme lemak
I.3 Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud dengan karbohidrat dan metabolisme karbohidrat?
2. Berapa macam proses metabolisme karbohidrat pada tubuh manusia?
3. Bagaimana proses metabolisme karbohidrat?
4. Apayang dimaksud dengan protein dan metabolism protein?
5. Berapa macam proses metabolisme protein pada tubuh manusia?
6. Bagaimana proses metabolisme protein?
7. Apayang dimaksud dengan lemak dan metabolisme lemak?
8. Berapa macam proses metabolisme lemak pada tubuh manusia?
9. Bagaimana proses metabolisme lemak?
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
BAB II
PEMBAHASAN
2.1 Karbohidrat
Karbohidrat merupakan bahan yang sangat diperlukan tubuh
manusia, hewan, dan tumbuhan di samping lemak dan protein.
Senyawa ini dalam jaringan merupakan cadangan makanan atau
energi yang disimpan dalam sel. Sebagian besar karbohidrat yang
ditemukan di alam terdapat sebagai polisakarida dengan berat
molekul tinggi . Beberapa polisakarida berfungsi sebagai penyimpan
bagi monosakarida, sedangkan yang lain sebagai penyusun struktur
di dalam dinding sel dan jaringan pengikat.
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). Atau dengan kata lain, karbohidrat merupakan suatu
senyawa yang terdiri dari molekul-molekul karbon (C), hydrogen (H)
dan oksigen (O) atau karbon dan hidrat (H2O) sehingga dinamakan
karbo-hidrat.
Pada tumbuhan, karbohidrat disintesis dari CO2 dan H2O
melalui proses fotosintesis dalam sel berklorofil dengan bantuan sinar
metahari. Karbohidrat yang dihasilkan merupakan cadangan
makanan yang disimpan dalam akar, batang, dan biji sebagai pati
(amilum).Karbohidrat dalam sel tubuh disimpan dalam hati dan
jaringan otot dalam bentuk glikogen.
2.1.1 Jenis Karbohidrat
A. Karbohidrat Sederhana
Karbohidrat sederhana terdiri dari beberapa macam,
diantaranya :
Monosakarida
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena
terdiri atas 6-rantai atau cincin karbon.Atom-atom hidrogen dan
oksigen terikat pada rantai atau cincin ini secara terpisah atau
sebagai gugus hidroksil (OH).Ada tiga jenis heksosa yang penting
dalam ilmu gizi, yaitu glukods, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga
macam monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang
sama, yaitu 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen.
Perbedaannya hanya terletak pada cara penyusunan atom-atom
hidrogen dan oksigen di sekitar atom-atom karbon. Perbedaan dalam
susunan atom inilah yang menyebabkan perbedaan dalam tingkat
kemanisan, daya larut, dan sifat lain ketiga monosakarida tersebut.
Monosakarida yang terdapat di alam pada umumnya terdapat dalam
bentuk isomer dekstro (D).gugus hidroksil ada karbon nomor 2
terletak di sebelah kanan. Struktur kimianya dapat berupa struktur
terbuka atau struktur cincin. Jenis heksosa lain yang kurang penting
dalam ilmu gizi adalah manosa. Monosakarida yang mempunyai lima
atom karbon disebut pentosa.
Glukosa
dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di
alam dalam jumlah sedikit, yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung,
sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam madu. Glukosa
memegang peranan sangat penting dalam ilmu gizi.Glukosa
merupakan hasil akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan
laktosa pada hewan dan manusia. Dalam proses metabolisme,
glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh
dan di dalam sel merupakan sumber energi.
Fruktosa
Fruktosa dinamakan juga levulosa atau gula buah, adalah gula
paling manis. Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan
glukosa, C6H12O6, namun strukturnya berbeda. Susunan atom
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
dalam fruktosda merangsang jonjot kecapan pada lidah sehingga
menimbulkan rasa manis.
Galaktosa
Fruktosa tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa
dan fruktosa, akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil
pencernaan laktosa.
Manosa
Manosa jarang terdapat di dalam makanan.Di gurun pasir,
seperti di Israel terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk
membuat roti.
Pentosa
Pentosa merupakan bagian sel-sel semua bahan makanan
alami.Jumlahnya sangat kecil, sehingga tidak penting sebagai sumber
energi.
Disakarida
Ada empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa,
maltosa, laktosa, dan trehaltosa. Trehaltosa tidak begitu penting
dalam milmu gizi, oleh karena itu akan dibahas secara terbatas.
Disakarida terdiri atas dua unit monosakarida yang terikat satu sama
lain melalui reaksi kondensasi. kedua monosakarida saling mengikat
berupa ikatan glikosidik melalui satu atom oksigen (O). ikatan
glikosidik ini biasanya terjadi antara atom C nomor 1 dengan atom C
nomor 4 dan membentuk ikatan alfa, dengan melepaskan satu
molekul air. hanya karbohidrat yang unit monosakaridanya terikat
dalam bentuk alfa yang dapat dicernakan. Disakarida dapat dipecah
kembali mejadi dua molekul monosakarida melalui reaksi
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
hidrolisis.Glukosa terdapat pada ke empat jenis disakarida;
monosakarida lainnya adalah fruktosa dan galaktosa.
Sukrosa atau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit.
Secara komersial gula pasir yang 99% terdiri atas sukrosa dibuat dari
keuda macam bahan makanan tersebut melalui proses penyulingan
dan kristalisasi. Gula merah yang banayk digunakan di Indonesia
dibuat dari tebu, kelapa atau enau melalui proses penyulingan tidak
sempurna. Sukrosa juga terdapat di dalam buah, sayuran, dan madu.
Maltosa (gula malt) tidak terdapat bebas di alam.Maltosa
terbentuk pada setiap pemecahan pati, seperti yang terjadi pada
tumbuh- tumbuhan bila benih atau bijian berkecambah dan di dalam
usus manusia pada pencernaan pati.
Laktosa (gula susu) hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas
satu unit glukosa dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase ini
menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa.Laktosa yang tidak
dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran
pencernaan.Hal ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yang
tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung, kejang perut, dan
diare.Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada
orang tua. Mlaktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis
(seperenam manis glukosa) dan lebih sukar larut daripada disakarida
lain.
Trehalosa seperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa
dan dikenal sebagai gila jamur.Sebanyak 15% bagian kering jamur
terdiri atas trehalosa.Trehalosa juga terdapat dalam serangga.
Gula Alkohol
Gula alkohol terdapat di dalam alam dan dapat pula dibuat
secara sintesis.Ada empat jenis gula alkohol yaitu sorbitol, manitol,
dulsitol, dan inositol.
Sorbitol, terdapat di dalam beberapa jenis buah dan secara
komersial dibuat dari glukosa. Enzim aldosa reduktase dapat
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
mengubah gugus aldehida (CHO) dalam glukosa menjadi alkohol
(CH2OH). Struktur kimianya dapat dilihat di bawah.Sorbitol banyak
digunakan dalam minuman dan makanan khusus pasien diabetes,
seperti minuman ringan, selai dan kue-kue.Tingkat kemanisan
sorbitol hanya 60% bila dibandingkan dengan sukrosa, diabsorpsi
lebih lambat dan diubah di dalam hati menjadi glukosa.
Pengaruhnya terhadap kadar gula darah lebih kecil daripada
sukrosa. Konsumsi lebih dari lima puluh gram sehari dapat
menyebabkan diare pada pasien diabetes.
Manitol dan Dulsitol adalah alkohol yang dibuat dari
monosakarida manosa dan galaktosa. Manitol terdapat di dalam
nanas, asparagus, ubi jalar, dan wortel.Secara komersialo manitol
diekstraksi dari sejenis rumput laut.Kedua jenis alkohol ini banyak
digunakan dalam industri pangan.Inositol merupakan alkohol siklis
yang menyerupai glukosa.Inositol terdfapat dalam banyak bahan
makanan, terutama dalam sekam serealia.
Oligosakarida terdiri atas polimer dua hingga sepuluh
monosakarida.Rafinosa, stakiosa, dan verbaskosa adalah
oligosakarida yang terdiri atas unit-unit glukosa, fruktosa, dan
galaktosa.Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat du dalam biji
tumbuh-tumbuhan dan kacang-kacangan serta tidak dapat dipecah
oleh enzim-enzim perncernaan.Fruktan adalah sekelompok oligo
dan polisakarida yang terdiri atas beberapa unit fruktosa yang
terikat dengan satu molekul glukosa.Fruktan terdapat di dalam
serealia, bawang merah, bawang putih, dan asparagus.Fruktan tidak
dicernakan secara berarti.Sebagian ebsar di dalam usus besar
difermentasi.
B. Karbohidrat Kompleks
Karbohidrat Kompleks memiliki beberapa macam, diantaranya :
Polisakarida
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Karbohidrat kompleks ini dapat mengandung sampai tiga ribu
unit gula sederhana yang tersusun dalam bentuk rantai panjang
lurus atau bercabang.Jenis polisakarida yang penting dalam ilmu
gizi adalah pati, dekstrin, glikogen, dan polisakarida nonpati.
Pati merupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh-
tumbuhan dan merupakan karbohidrat utama yang dimakan
manusia di seluruh dunia.Pati terutama terdapat dalam padi-padian,
biji-bijian, dan umbi-umbian. Jumlah unit glukosa dan susunannya
dalam satu jenis pati berbeda satu sama lain, bergantung jenis
tanaman asalnya. Bentuk butiran pati ini berbeda satu sama lain
dengan karakteristik tersendiri dalam hal daya larut, daya
mengentalkan, dan rasa. Amilosa merupakan rantai panjang unit
glukosa yang tidak bercabang, sedangkan amilopektin adfalah
polimer yang susunannya bercabang-cabang dengan 15-30 unit
glukosa pada tiap cabang.
Dekstrin merupakan produk antara pada perencanaan pati
atau dibentuk melalui hidrolisis parsial pati.Dekstrin merupakan
sumber utama karbohidrat dalam makanan lewat pipa (tube
feeding).Cairan glukosa dalam hal ini merupakan campuran
dekstrin, maltosa, glukosa, dan air.Karena molekulnya lebih besar
dari sukrosa dan glukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar
lebih kecil sehingga tidak mudah menimbulkan diare.
Glikogen dinamakan juga pati hewan karena merupakan
bentuk simpanan karbohidrat di dalam tubuh manusia dan hewan,
yang terutama terdapat di dalam hati dan otot.Dua pertiga bagian
dari glikogen disimpan dalam otot dan selebihnya dalam
hati.Glikogen dalam otot hanya dapat digunakan untuk keperluan
energi di dalam otot tersebut, sedangkan glikogen dalam hati dapat
digunakan sebagai sumber energi untuk keperluan semua sel tubuh.
Kelebihan glukosa melampaui kemampuan menyimpannya dalam
bentuk glikogen akan diubah menjadi lemak dan disimpan dalam
jaringan lemak.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Polisakari dan Nonpati/Serat
Serat akhir-akhir ini banyak mendapat perhatian karena
peranannya dalam mencegah berbagai penyakit.Ada dua golongan
serat yaitu yang tidak dapat larut dan yang dapat larut dalam
air.Serat yang tidak larut dalam air adalah selulosa, hemiselulosa,
dan lignin.Serat yang larut dalam air adalah pektin, gum, mukilase,
glukan, dan algal.
Karbohidrat kompleks merupakan karbohidrat yang terbentuk
oleh hampir lebih dari 20.000 unit molekul monosakarisa terutama
glukosa. Di dalam ilmu gizi, jenis karbohidrat kompleks yang
merupakan sumber utama bahan makanan yang umum dikonsumsi
oleh manusia adalah pati (starch).
Pati yang juga merupakan simpanan energi di dalam sel-sel
tumbuhan ini berbentuk butiran-butiran kecil mikroskopik dengan
berdiameter berkisar antara 5-50 nm. Dan di alam, pati akan
banyak terkandung dalam beras, gandum, jagung, biji-bijian seperti
kacang merah atau kacang hijau dan banyak juga terkandung di
dalam berbagai jenis umbi-umbian seperti singkong, kentang atau
ubi. Di dalam berbagai produk pangan, pati umumnya akan
terbentuk dari dua polimer molekul glukosa yaitu amilosa (amylose)
dan amilopektin (amylopectin). Amilosa merupakan polimer glukosa
rantai panjang yang tidak bercabang sedangkan amilopektin
merupakan polimer glukosa dengan susunan yang
bercabangcabang. Komposisi kandungan amilosa dan amilopektin
ini akan bervariasi dalam produk pangan dimana produk pangan
yang memiliki kandungan amilopektin tinggi akan semakin mudah
untuk dicerna.
2.1.2 Sumber Karbohidrat
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Sumber karbohidrat adalah padi-padian atau serealia, umbi-
umbian, kacang-kacang kering, dan gula.Hasil olah bahan-bahan ini
adalah bihun, mie, roti, tepung-tepungan, selai, sirup, dan
sebagainya.Sebagian besar sayur dan buah tidak banyak
mengandung karbohidrat. Sayur umbi-umbian, seperti wortel dan
bit serta kacang-kacangan relatif lebih banyak mengandung
karbohidrat daripada sayur daun-daunan. Bahan makanan hewani
seperti daging, ayam, ikan, telur, dan susu sedikit sekali
mengandung karbohidrat. Sumber karbohidrat yang banyak
dimakan sebagai makanan pokok di Indonesia adalah beras, jagung,
ubi, singkong, talas, dan sagu.
2.1.3 Fungsi Karbohidrat
Karbohidrat memiliki beberapa fungsi, diantaranya :
Sumber Energi
Karbohidrat memberi rasa manis pada makanan
Penghemat Protein
Pengatur Metabolisme Lemak
Membantu Pengeluaran Feses
2.1.4 Metabolisme Karbohidrat
Metabolisme merupakan modifikasi senyawa kimia secara
biokimia di dalam organisme dan sel. Metabolisme mencakup
sintesis (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) molekul organik
kompleks.Metabolisme biasanya terdiri atas tahapan-tahapan yang
melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai jalur metabolisme.
Metabolisme total merupakan semua proses biokimia di dalam
organisme. Metabolisme sel mencakup semua proses kimia di
dalam sel. Tanpa metabolisme, makhluk hidup tidak dapat bertahan
hidup.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Karbohidrat setelah dicerna di usus, akan diserap oleh dinding
usus halus dalam bentuk monosakarida. Monosakarida dibawa oleh
aliran darah sebagian besar menuju hati, dan sebagian lainnya
dibawa ke sel jaringan tertentu, dan mengalami proses metabolisme
lebih lanjut. Di dalam hati, monosakarida mengalami proses sintesis
menghasilkan glikogen, dioksidasi menjadi CO2 dan H2O, atau
dilepaskan untuk dibawa oleh aliran darah ke bagian tubuh yang
memerlukan. Hati dapat mengatur kadar glukosa dalam darah atas
bantuan hormon insulin yang dikeluarkan oleh kelenjar pankreas.
Kenaikan proses pencernaan dan penyerapan karbohidrat
menyebabkan glukosa dalam darah meningkat, sehingga sintesis
glikogen dari glukosa oleh hati akan naik. Sebaliknya, jika banyak
kegiatan maka banyak energi untuk kontraksi otot sehingga kadar
glukosa dalam darah menurun. Dalam hal ini, glikogen akan
diuraikan menjadi glukosa yang selanjutnya
mengalami katabolisme menghasilkan energi (dalam bentuk energi
kimia, ATP). Faktor yang penting dalam kelancaran kerja tubuh
adalah kadar glukosa dalam darah. Kadar glukosa di bawah 70
mg/100 ml disebut hipoglisemia.Adapun di atas 90 mg/100 ml
disebut hiperglisemia.Hipoglisemia yang serius dapat berakibat
kekurangan glukosa dalam otak sehingga menyebabkan hilangnya
kesadaran (pingsan).Hiperglisemia merangsang terjadinya
gejala glukosuria, yaitu ketidakmampuan ginjal untuk menyerap
kembali glukosa yang telah mengalami filtrasi melalui sel tubuh.
Hormon yang mengatur kadar gula dalam darah, yaitu:
1. hormon insulin, dihasilkan oleh pankreas, berfungsi menurunkan
kadar glukosa dalam darah;
2. hormon adrenalin, dihasilkan oleh korteks adrenal, berfungsi
menaikkan kadar glukosa dalam darah.
Karbohidrat siap dikatabolisir menjadi energi jika berbentuk
monosakarida.Energi yang dihasilkan berupa Adenosin trifosfat
(ATP).
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Glukosa merupakan karbohidrat terpenting. Dalam bentuk
glukosalah massa karbohidrat makanan diserap ke dalam aliran
darah, atau ke dalam bentuk glukosalah karbohidrat dikonversi di
dalam hati, serta dari glukosalah semua bentuk karbohidrat lain
dalam tubuh dapat dibentuk. Glukosa merupakan bahan bakar
metabolik utama bagi jaringan mamalia (kecuali hewan pemamah
biak) dan bahan bakar universal bagi janin. Unsur ini diubah menjadi
karbohidrat lain dengan fungsi sangat spesifik, misalnya glikogen
untuk simpanan, ribose dalam bentuk asam nukleat, galaktosa
dalam laktosa susu, dalam senyawa lipid kompleks tertentu dan
dalam bentuk gabungan dengan protein, yaitu glikoprotein serta
proteoglikan.
Peristiwa yang dialami unsur-unsur makanan setelah dicerna
dan diserap adalah METABOLISME INTERMEDIAT.Jadi metabolisme
intermediat mencakup suatu bidang luas yang berupaya memahami
bukan saja lintasan metabolik yang dialami oleh masing-masing
molekul, tetapi juga interelasi dan mekanisme yang mengatur arus
metabolit melewati lintasan tersebut.
Metabolisme karbohidrat pada manusia terutama:
Glikolisis, yaitu oksidasi glujkosa atau glikogen menjadi piruvat dan
asam laktat melalui Embden-Meyerhof Pathway (EMP).
Glikogenesis, yaitu sintesis glikogen dari glukosa.
Glikogenolisis, yaitu pemecahan glikogen, pada hepar hasil akhir
adalah glukosa, sedangkan di otot menjadi piruvat dan asam laktat
Siklus Krebs atau siklus asam trikarboksilat atau siklus asam sitra
adalah suatu jalan bersama dari oksidasi karbohidrat, lemak dan
protein melalui asetil-Ko-A dan akan dioksidasikan secara sempurna
menjadi CO2 & H2O.
Heksosa Monofosfat Shunt atau siklus pentosa fosfat adalah suatu
jalan lain dari oksidasi glukosa selain EMP dan siklus Krebs.
Glukoneogenesis, yaitu pembentukan glukosa atau glikogen dari
zat-zat bukan karbohidrat.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Oksidasi asam piruvat menjadi asetil Ko-A, yaitu lanjutan dari
glikolisis serta menjadi penghubung antara glikolisis dan siklus
Krebs
Lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori:
1. Lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan)
Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis
senyawa pembentuk struktur dan mesin tubuh.Salah satu contoh
dari kategori ini adalah sintesis protein.
2. Lintasan katabolik (pemecahan)
Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan
energi bebas, biasanya dalam bentuk fosfat energi tinggi atau
unsur ekuivalen pereduksi, seperti rantai respirasi dan fosforilasi
oksidatif.
3. Lintasan amfibolik (persimpangan)
Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat
pada persimpangan metabolisme sehingga bekerja sebagai
penghubung antara lintasan anabolik dan lintasan
katabolik.Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat.
Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang
tergolong sebagai katabolisme maupun anabolisme, yaitu glikolisis,
oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis, glikogenolisis serta
glukoneogenesis.
Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan
sebagai berikut:
1. Glukosa sebagai bahan bakar utama akan mengalami glikolisis
(dipecah) menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap
ini dihasilkan energi berupa ATP.
2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil
KoA. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam
sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
4. 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 energi jangka pendek.Jika kapasitas
penyimpanan glikogen sudah penuh, maka karbohidrat harus
dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi jangka
panjang.
5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi,
maka glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa
mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat sampai
dengan siklus asam sitrat.
6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun
juga habis, maka sumber energi 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.
2.1.5 Jalur-Jalur Metabolisme Karbohidrat
1. Glikolisis
Glikogen adalah molekul polisakarida yang tersimpan dalam
sel-sel hewan bersama dengan air dan digunakan sebagai sumber
energi.Ketika pecah di dalam tubuh, glikogen diubah menjadi
glukosa, sumber energi yang penting bagi hewan. Banyak penelitian
telah dilakukan pada glikogen dan perannya dalam tubuh ,sejak itu
glikogen diakui sebagai bagian penting dari sistem penyimpanan
energi tubuh.
Glikolisis adalah sebuah
rangkaian reaksi biokimia dimana glukosadioksidasi menjadi moleku
l asam piruvat. Glikolisis adalah salah satu
proses metabolisme yang paling universal yang kita kenal, dan
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
terjadi (dengan berbagai variasi) di banyak jenis sel dalam hampir
seluruh bentuk organisme. Proses glikolisis sendiri menghasilkan
lebih sedikit energi per molekul glukosa dibandingkan dengan
oksidasi aerobik yang sempurna. Energi yang dihasilkan disimpan
dalam senyawa organik berupa adenosine triphosphate atau yang
lebih umum dikenal dengan istilah ATP dan NADH
- Terjadi dalam semua sel tubuh manusia
- Degradasi an-aerob glukosa menjadi laktat
Glikolisis berlangsung di dalam sitosol semua sel. Lintasan
katabolisme ini adalah proses pemecahan glukosa menjadi:
1. asam piruvat, pada suasana aerob (tersedia oksigen)
2. asam laktat, pada suasana anaerob (tidak tersedia oksigen)
Glikolisis merupakan jalur utama metabolisme glukosa agar
terbentuk asam piruvat, dan selanjutnya asetil-KoA untuk dioksidasi
dalam siklus asam sitrat (Siklus Kreb’s).Selain itu glikolisis juga
menjadi lintasan utama metabolisme fruktosa dan galaktosa.
Keseluruhan persamaan reaksi untuk glikolisis yang menghasilkan
laktat adalah:
Glukosa + 2ADP +2Pi → 2L(+)-Laktat +2ATP +2H2O
Secara rinci, tahap-tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai
berikut:
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
1. Glukosa masuk lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glukosa-
6 fosfat dengan dikatalisir oleh
enzim heksokinase atau glukokinase pada sel parenkim hati dan sel
Pulau Langerhans pancreas. Proses ini memerlukan ATP sebagai
donor fosfat. ATP bereaksi sebagai kompleks Mg-ATP. Terminal fosfat
berenergi tinggi pada ATP digunakan, sehingga hasilnya
adalah ADP. (-1P)
Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar
berupa kalor, sehingga dalam kondisi fisiologis dianggap
irrevesibel.Heksokinase dihambat secara alosterik oleh produk reaksi
glukosa 6-fosfat.
Mg2+
Glukosa + ATP → glukosa 6-fosfat + ADP
2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 6-fosfat dengan bantuan
enzim fosfoheksosa isomerase dalam suatu reaksi isomerasi aldosa-
ketosa. Enzim ini hanya bekerja pada anomer µ-glukosa 6-fosfat.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
µ-D-glukosa 6-fosfat ↔ µ-D-fruktosa 6-fosfat
3. Fruktosa 6-fosfat diubah menjadi Fruktosa 1,6-bifosfat dengan
bantuan enzim fosfofruktokinase. Fosfofruktokinase merupakan
enzim yang bersifat alosterik sekaligus bisa diinduksi, sehingga
berperan penting dalam laju glikolisis.Dalam kondisi fisiologis tahap
ini bisa dianggap irreversible. Reaksi ini memerlukan ATPsebagai
donor fosfat, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)
µ-D-fruktosa 6-fosfat + ATP ↔ D-fruktosa 1,6-bifosfat
4. Fruktosa 1,6-bifosfat dipecah menjadi 2 senyawa triosa fosfat
yaitu gliserahdehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat. Reaksi ini
dikatalisir oleh enzimaldolase (fruktosa 1,6-bifosfat aldolase).
D-fruktosa 1,6-bifosfat ↔ D-gliseraldehid 3-fosfat + dihidroksiaseton
fosfat
5. Gliseraldehid 3-fosfat dapat berubah menjadi dihidroksi aseton
fosfat dan sebaliknya (reaksi interkonversi). Reaksi bolak-balik ini
mendapatkan katalisator enzim fosfotriosa isomerase.
D-gliseraldehid 3-fosfat ↔ dihidroksiaseton fosfat
6. Glikolisis berlangsung melalui oksidasi Gliseraldehid 3-
fosfat menjadi 1,3-bifosfogliserat, dan karena aktivitas enzim
fosfotriosa isomerase, senyawa dihidroksi aseton fosfat juga
dioksidasi menjadi 1,3-bifosfogliserat melewati gliseraldehid 3-fosfat.
D-gliseraldehid 3-fosfat + NAD+ + Pi ↔ 1,3-bifosfogliserat + NADH +
H+
Enzim yang bertanggung jawab terhadap oksidasi di atas
adalah gliseraldehid 3-fosfat dehidrogenase, suatu enzim yang
bergantung kepada NAD.
Atom-atom hydrogen yang dikeluarkan dari proses oksidasi ini
dipindahkan kepada NAD+ yang terikat pada enzim. Pada rantai
respirasi mitokondria akan dihasilkan tiga fosfat berenergi tinggi.
(+3P)
Catatan:
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Karena fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki 6 atom C dipecah
menjadi Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat yang
masing-masing memiliki 3 atom C, dengan demikian terbentuk 2
molekul gula yang masing-masing beratom C tiga (triosa). Jika
molekul dihidroksiaseton fosfat juga berubah menjadi 1,3-
bifosfogliserat, maka dari 1 molekul glukosa pada bagian awal,
sampai dengan tahap ini akan menghasilkan 2 x 3P = 6P. (+6P)
7. Energi yang dihasilkan dalam proses oksidasi disimpan melalui
pembentukan ikatan sulfur berenergi tinggi, setelah fosforolisis,
sebuah gugus fosfat berenergi tinggi dalam posisi 1 senyawa 1,3
bifosfogliserat. Fosfat berenergi tinggi ini ditangkap
menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut dengan ADP, yang dikatalisir
oleh enzimfosfogliserat kinase.Senyawa sisa yang dihasilkan
adalah 3-fosfogliserat.
1,3-bifosfogliserat + ADP ↔ 3-fosfogliserat + ATP
Catatan:
Karena ada dua molekul 1,3-bifosfogliserat, maka energi yang
dihasilkan adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
8. 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat dengan dikatalisir oleh
enzim fosfogliserat mutase. Senyawa 2,3-bifosfogliserat
(difosfogliserat, DPG) merupakan intermediate dalam reaksi ini.
3-fosfogliserat ↔ 2-fosfogliserat
9. 2-fosfogliserat diubah menjadi fosfoenol piruvat (PEP) dengan
bantuan enzim enolase. Reaksi ini melibatkan dehidrasi serta
pendistribusian kembali energi di dalam molekul, menaikkan valensi
fosfat dari posisi 2 ke status berenergi tinggi.
Enolase dihambat oleh fluoride, suatu unsure yang dapat digunakan
jika glikolisis di dalam darah perlu dicegah sebelum kadar glukosa
darah diperiksa. Enzim ini bergantung pada keberadaan Mg2+ atau
Mn2+.
2-fosfogliserat ↔ fosfoenol piruvat + H2O
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
10. Fosfat berenergi tinggi PEP dipindahkan pada ADP oleh
enzim piruvat kinase sehingga menghasilkan ATP. Enol piruvat yang
terbentuk dalam reaksi ini mengalami konversi spontan menjadi keto
piruvat.Reaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah
besar sebagai panas dan secara fisiologis adalah irreversible.
Fosfoenol piruvat + ADP → piruvat + ATP
Catatan:
Karena ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvat
sehingga total hasil energi pada tahap ini adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)
11. Jika keadaan bersifat anaerob (tak tersedia oksigen), reoksidasi
NADH melalui pemindahan sejumlah unsure ekuivalen pereduksi
akan dicegah. Piruvat akan direduksi
oleh NADH menjadi laktat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim laktat
dehidrogenase.
Piruvat + NADH + H+ → L(+)-Laktat + NAD+
Dalam keadaan aerob, piruvat diambil oleh mitokondria, dan setelah
konversi menjadi asetil-KoA, akan dioksidasi
menjadi CO2 melalui siklus asam sitrat(Siklus Kreb’s). Ekuivalen
pereduksi dari reaksi NADH + H+ yang terbentuk dalam glikolisis
akan diambil oleh mitokondria untuk oksidasi melalui salah satu dari
reaksi ulang alik (shuttle).
Kesimpulan:
Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
- hasil tingkat substrat : + 4P
- hasil oksidasi respirasi : + 6P
- jumlah : 4P + 6P = 10 P
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : – 2P
10P – 2P = 8P
Pada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:
- hasil tingkat substrat : + 4P
- hasil oksidasi respirasi : + 0P
- jumlah : 4P + 0P = 4P
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : – 2P
4P - 2P = 2 P
2. Oksidasi piruvat
Dalam jalur ini, piruvat dioksidasi (dekarboksilasi oksidatif) menjadi
Asetil-KoA, yang terjadi di dalam mitokondria sel. Reaksi ini
dikatalisir oleh berbagai enzim yang berbeda yang bekerja secara
berurutan di dalam suatu kompleks multienzim yang berkaitan
dengan membran interna mitokondria. Secara kolektif, enzim
tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan analog
dengan kompleks µ-keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam
sitrat.
Jalur ini merupakan penghubung antara glikolisis dengan siklus
Kreb’s.Jalur ini juga merupakan konversi glukosa menjadi asam
lemak dan lemak dan sebaliknya dari senyawa non karbohidrat
menjadi karbohidrat.
Rangkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat
adalah sebagai berikut:
1. Dengan adanya TDP (thiamine
diphosphate), piruvat didekarboksilasi menjadi derivate hidroksietil
tiamin difosfat terikat enzim oleh komponen kompleks enzim
piruvat dehidrogenase. Produk sisa yang dihasilkan adalah CO2.
2. Hidroksietil tiamin difosfat akan bertemu dengan lipoamid
teroksidasi, suatu kelompok prostetik dihidroksilipoil transasetilase
untuk membentuk asetil lipoamid, selanjutnya TDP lepas.
3. Selanjutnya dengan adanya KoA-SH, asetil lipoamid akan diubah
menjadi asetil KoA, dengan hasil sampingan berupa lipoamid
tereduksi.
4. Siklus ini selesai jika lipoamid tereduksi direoksidasi oleh
flavoprotein, yang mengandung FAD, pada kehadiran dihidrolipoil
dehidrogenase. Akhirnya flavoprotein tereduksi ini dioksidasi oleh
NAD+, yang akhirnya memindahkan ekuivalen pereduksi
kepada rantai respirasi.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Piruvat + NAD+ + KoA → Asetil KoA + NADH + H+ + CO2
3. Siklus Krebs
Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus Kreb’s dan siklus asam
trikarboksilat dan berlangsung di dalam mitokondria.Siklus asam
sitrat merupakan jalur bersama oksidasi karbohidrat, lipid dan
protein.
Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan
katabolisme asetil KoA, dengan membebaskan sejumlah ekuivalen
hidrogen yang pada oksidasi menyebabkan pelepasan dan
penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari bahan
baker jaringan, dalam bentuk ATP. Residu asetil ini berada dalam
bentuk asetil-KoA (CH3-CO~KoA, asetat aktif), suatu ester koenzim A.
Ko-A mengandung vitamin asam pantotenat.
Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir
bersama untuk oksidasi karbohidrat, lipid dan protein.Hal ini terjadi
karena glukosa, asam lemak dan banyak asam amino dimetabolisir
menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus tersebut.
Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk
ekuivalen pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai
hasil kegiatan enzim dehidrogenase spesifik. Unsur ekuivalen
pereduksi ini kemudian memasuki rantai respirasi tempat sejumlah
besar ATP dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif. Pada keadaan
tanpa oksigen (anoksia) atau kekurangan oksigen (hipoksia) terjadi
hambatan total pada siklus tersebut.
Enzim-enzim siklus asam sitrat terletak di dalam matriks
mitokondria, baik dalam bentuk bebas ataupun melekat pada
permukaan dalam membran interna mitokondria sehingga
memfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi ke enzim
terdekat pada rantai respirasi, yang bertempat di dalam membran
interna mitokondria.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Reaksi-reaksi pada siklus asam sitrat diuraikan sebagai berikut:
1. Kondensasi awal asetil
KoA dengan oksaloasetat membentuk sitrat, dikatalisir oleh
enzim sitrat sintase menyebabkan sintesis ikatan karbon ke
karbon di antara atom karbon metil pada asetil KoA dengan atom
karbon karbonil pada oksaloasetat. Reaksi kondensasi, yang
membentuk sitril KoA, diikuti oleh hidrolisis ikatan tioester KoA
yang disertai dengan hilangnya energi bebas dalam bentuk panas
dalam jumlah besar, memastikan reaksi tersebut selesai dengan
sempurna.
Asetil KoA + Oksaloasetat + H2O → Sitrat + KoA
2. Sitrat dikonversi menjadi isositrat oleh enzim akonitase (akonitat
hidratase) yang mengandung besi Fe2+ dalam bentuk protein besi-
sulfur (Fe:S). Konversi ini berlangsung dalam 2 tahap,
yaitu: dehidrasi menjadi sis-akonitat, yang sebagian di antaranya
terikat pada enzim dan rehidrasi menjadi isositrat.
Reaksi tersebut dihambat oleh fluoroasetat yang dalam bentuk
fluoroasetil KoA mengadakan kondensasi dengan oksaloasetat
untuk membentuk fluorositrat.Senyawa terakhir ini menghambat
akonitase sehingga menimbulkan penumpukan sitrat.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
3. Isositrat mengalami dehidrogenasi
membentuk oksalosuksinat dengan adanya enzim isositrat
dehidrogenase. Di antara enzim ini ada yang spesifik NAD+, hanya
ditemukan di dalam mitokondria.Dua enzim lainnya bersifat
spesifik NADP+ dan masing-masing secara berurutan dijumpai di
dalam mitokondria serta sitosol.Oksidasi terkait rantai
respirasi terhadap isositrat berlangsung hampir sempurna melalui
enzim yang bergantung NAD+.
Isositrat + NAD+ « Oksalosuksinat ↔ µ–ketoglutarat + CO2 + NADH
+ H+
(terikat enzim)
Kemudian terjadi dekarboksilasi menjadi µ–ketoglutarat yang juga
dikatalisir oleh enzim isositrat dehidrogenase.Mn2+ atau
Mg2+ merupakan komponen penting reaksi dekarboksilasi.
Oksalosuksinat tampaknya akan tetap terikat pada enzim sebagai
intermediate dalam keseluruhan reaksi.
4. Selanjutnya µ–ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif
melalui cara yang sama dengan dekarboksilasi oksidatif piruvat,
dengan kedua substrat berupa asamµ–keto.
µ–ketoglutarat + NAD+ + KoA → Suksinil KoA + CO2 + NADH + H+
Reaksi tersebut yang dikatalisir oleh kompleks µ–ketoglutarat
dehidrogenase, juga memerlukan kofaktor yang idenstik dengan
kompleks piruvat dehidrogenase, contohnya TDP, lipoat, NAD+,
FAD serta KoA, dan menghasilkan pembentukan suksinil
KoA (tioester berenergi tinggi). Arsenit menghambat reaksi di atas
sehingga menyebabkan penumpukan µ–ketoglutarat.
5. Tahap selanjutnya terjadi perubahan suksinil
KoA menjadi suksinat dengan adanya peran enzim suksinat
tiokinase (suksinil KoA sintetase).
Suksinil KoA + Pi + ADP ↔ Suksinat + ATP + KoA
Dalam siklus asam sitrat, reaksi ini adalah satu-satunya contoh
pembentukan fosfat berenergi tinggi pada tingkatan substrat dan
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
terjadi karena pelepasan energi bebas dari dekarboksilasi
oksidatif µ–ketoglutarat cukup memadai untuk menghasilkan
ikatan berenergi tinggi disamping pembentukan NADH (setara
dengan 3~P.
6. Suksinat dimetabolisir lebih lanjut melalui reaksi dehidrogenasi
yang diikuti oleh penambahan air dan kemudian oleh
dehidrogenasi lebih lanjut yang menghasilkan kembali
oksaloasetat.
Suksinat + FAD ↔ Fumarat + FADH2
Reaksi dehidrogenasi pertama dikatalisir oleh enzim suksinat
dehidrogenase yang terikat pada permukaan dalam membrane
interna mitokondria, berbeda dengan enzim-enzim lain yang
ditemukan pada matriks.Reaksi ini adalah satu-satunya reaksi
dehidrogenasi dalam siklus asam sitrat yang melibatkan
pemindahan langsung atom hydrogen dari substrat kepada
flavoprotein tanpa peran NAD+.Enzim ini mengandung FAD dan
protein besi-sulfur (Fe:S). Fumarat terbentuk sebagai hasil
dehidrogenasi. Fumarase (fumarat hidratase) mengkatalisir
penambahan air pada fumarat untuk menghasilkan malat.
Fumarat + H2O ↔ L-malat
Enzim fumarase juga mengkatalisir penambahan unsure-unsur air
kepada ikatan rangkap fumarat dalam konfigurasi trans.
Malat dikonversikan menjadi oksaloasetat dengan katalisator
berupa enzim malat dehidrogenase, suatu reaksi yang
memerlukan NAD+.
L-Malat + NAD+ ↔ oksaloasetat + NADH + H+
Enzim-enzim dalam siklus asam sitrat, kecuali alfa ketoglutarat
dan suksinat dehidrogenase juga ditemukan di luar mitokondria.
Meskipun dapat mengkatalisir reaksi serupa, sebagian enzim
tersebut, misalnya malat dehidrogenase pada kenyataannya
mungkin bukan merupakan protein yang sama seperti enzim
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
mitokondria yang mempunyai nama sama (dengan kata lain enzim
tersebut merupakan isoenzim).
Energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat
Pada proses oksidasi yang dikatalisir enzim dehidrogenase, 3
molekul NADH dan 1 FADH2 akan dihasilkan untuk setiap molekul
asetil-KoA yang dikatabolisir dalam siklus asam sitrat. Dalam hal
ini sejumlah ekuivalen pereduksi akan dipindahkan ke rantai
respirasi dalam membrane interna mitokondria (lihat kembali
gambar tentang siklus ini).
Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekuivalen pereduksi
NADH menghasilkan 3 ikatan fosfat berenergi tinggi melalui
esterifikasi ADP menjadi ATP dalam proses fosforilasi oksidatif.
Namun demikian FADH2 hanya menghasilkan 2 ikatan fosfat
berenergi tinggi. Fosfat berenergi tinggi selanjutnya akan
dihasilkan pada tingkat siklus itu sendiri (pada tingkat substrat)
pada saat suksinil KoA diubah menjadi suksinat.
Dengan demikian rincian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah:
1. Tiga molekul NADH, menghasilkan : 3 X 3P = 9P
2. Satu molekul FADH2, menghasilkan : 1 x 2P = 2P
3. Pada tingkat substrat = 1P
Jumlah = 12P
Satu siklus Kreb’s akan menghasilkan energi 3P + 3P + 1P + 2P + 3P = 12P.
Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piruvat dan siklus Kreb’s, akan dapat
kita hitung bahwa 1 mol glukosa jika dibakar sempurna (aerob) akan menghasilkan
energi dengan rincian sebagai berikut:
1. Glikolisis : 8P
2. Oksidasi piruvat (2 x 3P) : 6P
3. Siklus Kreb’s (2 x 12P) : 24P
Jumlah : 38P
4. Glikogenesis
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis)
menjadi piruvat.Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA.Akhirnya asetil
KoA masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi.
Proses di atas terjadi jika kita membutuhkan energi untuk aktifitas, misalnya berpikir,
mencerna makanan, bekerja dan sebagainya. Jika kita memiliki glukosa melampaui
kebutuhan energi, maka kelebihan glukosa yang ada akan disimpan dalam bentuk
glikogen. Proses anabolisme ini dinamakan glikogenesis.
Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan
analog dengan amilum pada tumbuhan.Unsur ini terutama terdapat didalam hati
(sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh
lebih besar daripada hati, maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga
sampai empat kali lebih banyak. Seperti amilum, glikogen merupakan polimer µ-D-
Glukosa yang bercabang.
Glikogen otot berfungsi sebagai sumber heksosa yang tersedia dengan mudah untuk
proses glikolisis di dalam otot itu sendiri. Sedangkan glikogen hati sangat berhubungan
dengan simpanan dan pengiriman heksosa keluar untuk mempertahankan kadar
glukosa darah, khususnya pada saat di antara waktu makan. Setelah 12-18 jam puasa,
hampir semua simpanan glikogen hati terkuras habis. Tetapi glikogen otot hanya
terkuras secara bermakna setelah seseorang melakukan olahraga yang berat dan lama.
Rangkaian proses terjadinya glikogenesis digambarkan sebagai berikut:
1. Glukosa mengalami fosforilasi menjadi glukosa 6-fosfat (reaksi yang lazim terjadi
juga pada lintasan glikolisis). Di otot reaksi ini dikatalisir
oleh heksokinasesedangkan di hati oleh glukokinase.
2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan bantuan
katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami fosforilasi
dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible yang
intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.
Enz-P + Glukosa 6-fosfat ↔ Enz + Glukosa 1,6-bifosfat « Enz-P + Glukosa 1-fosfat
3. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk
membentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh
enzimUDPGlc pirofosforilase.
UTP + Glukosa 1-fosfat ↔ UDPGlc + PPi
5. Glikogenolisis
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Jika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah
untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan
glikogenolisis. Glikogenolisis seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan tetapi
sebenarnya tidak demikian. Untuk memutuskan ikatan glukosa satu demi satu dari
glikogen diperlukan enzim fosforilase. Enzim ini spesifik untuk proses fosforolisis
rangkaian 1à4 glikogen untuk menghasilkan glukosa 1-fosfat. Residu glukosil terminal
pada rantai paling luar molekul glikogen dibuang secara berurutan sampai kurang lebih
ada 4 buah residu glukosa yang tersisa pada tiap sisi cabang 1à6.
(C6)n + Pi → (C6)n-1 + Glukosa 1-fosfat
Glikogen Glikogen
Glukan transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit trisakarida dari
satu cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 1→6
terpajan.Hidrolisis ikatan 1→6 memerlukan kerja enzim enzim pemutus cabang
(debranching enzyme) yang spesifik.Dengan pemutusan cabang tersebut, maka kerja
enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.
6. Glukoneogenesis
Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia
lagi.Maka tubuh adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi.Jika lemak juga
tak tersedia, barulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein
berperan pokok sebagai pembangun tubuh.
Jadi bisa disimpulkan bahwa glukoneogenesis adalah proses pembentukan
glukosa dari senyawa-senyawa non karbohidrat, bisa dari lipid maupun protein.
Secara ringkas, jalur glukoneogenesis dari bahan lipid maupun protein dijelaskan
sebagai berikut:
1. Lipid terpecah menjadi komponen penyusunnya yaitu asam lemak dan gliserol.
Asam lemak dapat dioksidasi menjadi asetil KoA.Selanjutnya asetil KoA masuk
dalam siklus Kreb’s.Sementara itu gliserol masuk dalam jalur glikolisis.
2. Untuk protein, asam-asam amino penyusunnya akan masuk ke dalam siklus Kreb’s.
2.1.6 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Metabolisme Karbohidrat
Ada beberapa faktor yang mempengaruhi metabolisme karbohidrat, diantara :
Metabolisme tidak bisa diubah, tapi bisa dipengaruhi.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Seseorang tidak bisa mengontrol metabolisme secara langsung, tapi seseorang
dapat mengontrol makanan apa saja yang dikonsumsi, berapa jumlahnya dan
aktivitas fisik yang dilakukan.
Tingkat metabolisme setiap orang berbeda-beda.
BMR adalah mengukur berapa banyak kalori yang dibakar saat tidak
melakukan apa-apa, kondisi ini dipengaruhi oleh jenis kelamin, usia, tinggi
dan berat badan, genetik, massa otot dan faktor lingkungan.
Olahraga meningkatkan metabolisme
Pada dasarnya semakin aktif seseorang maka akan semakin banyak kalori
yang dibakar, hal ini menunjukkan bahwa olahraga akan mempengaruhi
kemampuan metabolisme tubuh.
Massa otot yang besar berarti metabolismenya cepat.
Massa otot bisa membuat seseorang menjadi kuat sehingga mambantu
membakar kalori. Beberapa studi telah menemukan bahwa ketika latihan
kekuatan untuk meningkatkan massa otot ditambakan dalam rutinitas olahraga
mingguan bisa mendorong laju basal metabolisme.
Tidur yang cukup akan menyehatkan metabolisme.
Sebuah studi yang dilakukan University of Chigago menemukan ketika
seseorang tidak cukup tidur akan mengganggu sistem endokrin tubuh,
termasuk metabolisme. Kondisi ini akan mempengaruhi kadar gula darah dan
proses.
2.2Metabolisme Lemak/Lipid
2.2.1 Pengertian Lemak (Lipid)
Lemak merupakan sumber utama energi tubuh . tetapi sebaiknya hanya 15% dari
makanan yang berasal dari lemak . Lemak tersusun atas unsur karbon (C), hidrogen (H),
dan oksigen (O). Terdiri atas asam lemak dan gliserin atau gliserol.
2.2.2 Fungsi Lemak:
Fungsi lemak umumnya yaitu sebagai sumber energi, bahan baku hormon
(estrogen,progesteron dan testosteron), membantu transport vitamin yang larut lemak
(A,D,E,K), sebagai bahan insulasi terhadap perubahan suhu, serta pelindung organ-organ
tubuh bagian dalam. Penghasil energi - 1 gram lemak mengandung 9 kalori (2,5 x energi
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
pada karbohidrat dan protein).Pembangun/pembentuk struktur tubuh - Lemak biasanya
disimpan dalam jaringan adiposa (di bawah kulit/subcutaneous tissues 50%, alat tubuh
dalam rongga perut 45% dan 5% dalam otot), yang berfungsi sebagai pelindung organ
tubuh dan mengatur suhu tubuh Kurangnya lemak dalam makanan juga akan
menyebabkan kulit menjadi kering dan bersisik. Dalam saluran pencernaan, lemak dan
minyak akan lebih lama berada di dalam lambung dibandingkan dengan karbohidrat dan
protein, demikian juga proses penyerapan lemak yang lebih lambat dibandingkan unsur
lainnya. Oleh karena itu, makanan yang mengandung lemak mampu memberikan rasa
kenyang yang lebih lama dibandingkan makanan yang kurang atau tidak mengandung
lemak.
Salah satu fungsi lemak memang untuk mensuplai sejumlah energi, dimana satu gram
lemak mengandung 9 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya mengandung 4 kalori.
Fungsi lain dari lemak adalah untuk membantu absorbsi vitamin yang larut dalam lemak.
Selain itu, lemak juga merupakan sumber asam-asam lemak esensial yang tidak dapat
dihasilkan tubuh dan harus disuplai dari makanan. Fungsi lemak sebagai bahan baku
hormon juga sangat berpengaruh terhadap proses fisiologis di dalam tubuh, contohnya
yaitu pembuatan hormon seks.
Lemak tubuh dalam jaringan lemak (jaringan adipose) mempunyai fungsi sebagai
insulator untuk membantu tubuh mempertahankan temperaturnya, sedangkan pada
wanita dapat memberikan kontur khas feminim seperti jaringan lemak di bagian bokong
dan dada. Selain itu, lemak tubuh dalam jaringan lemak juga berperan sebagai bantalan
yang melindungi organ-organ seperti bola mata, ginjal, dan organ lainnya.
Sedangkan fungsi lemak dalam makanan yaitu dapat memberikan rasa gurih,
memberikan kualitas renyah (terutama pada makanan yang digoreng), serta memberikan
sifat empuk pada kue. Lemak yang terdapat dalam bahan makanan sekitar 90%nya
merupakan lemak dalam bentuk trigliserida, sedangkan sisanya 10% adalah dalam
bentuk kolesterol dan fosfolipid.
Lemak yang berasal dari produk hewani umumnya mengandung sejumlah besar asam
lemak jenuh. Sebaliknya produk makanan nabati, kecuali minyak kelapa, mengandung
sejumlah besar asam lemak tidak jenuh berantai panjang. Perlu diketahui, semakin
banyak lemak jenuh yang kita konsumsi, maka akan semakin tinggi pula kadar kolesterol
dalam darah kita.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
2.2.3 Sifat-sifat lemak
Mengapung pada permukaan air
Tidak larut dalam air
Mencair pada suhu tertentu
Melarutkan vitamin A, D, E, dan K
2.2.4 Macam-macam Lemak
a. Lemak sederhana, misalnya lemak dan minyak.
b. Lemak campuran, yaitu campuran antara senyawa lemak dengan zat-zat lain,
misalnya fosfolipid dan protein.
Berdasarkan tingkat kejenuhannya, asam lemak dapat dibagi menjadi:
a. Asam lemak jenuh
Lemak jenuh sebaiknya di konsumsi dalam jumlah sedikit.
Contoh: makanan yang berasal dari hewan.
b. Asam lemak tak jenuh
Lemak tak jenuh merupakan lemak yang baik bagi kesehatan karena kolesterol
dalam tubuh digunakan oleh hati sebagai bahan utama untuk mensintesis asam
empedu, dan garam empedu lainnya. Tetapi kadar kolesterol dalam darah yang
melebihi normal dapat menyebabkan penyempitan atau penyumbatan pembuluh
darah sehingga mempertinggi risiko penyakit jantung koroner.
2.2.5 Sumber Lemak
Sumber lemak dibagi menjadi:
a. Lemak Hewani (Keju, daging, mentega, susu, ikan basah, minyak ikan, dan telur)
b. Lemak Nabati (Kelapa, kacang-kacangan, kemiri, dan buah alpukat)
2.3.6 Metabolisme Lemak
Sintesa lemak disebut lipogenesis, terjadi di sitoplasma, dibantu enzim lipase.
Secara umum sintesa lemak dibagi dalam 3 bagian, yaitu:
a. Pembentukan gliserol
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Dari senyawa antara glikolisis, yaitu dihidroksi aseton fosfat yang diubah menjadi
senyawa fosfogliseraldehida.
b. Pembentukan asam lemak
Dari penambahan berulang senyawa berkarbon dua (C2), yaitu malonil CoA dari
Asetil CoA dalam siklus Krebs.
c. Penggabungan gliserol dengan asam lemak
HDL, LDL, dan VLDL
Dua lemak utama dalam darah adalah kolesterol dan trigliserida. Lemak mengikat
dirinya pada protein tertentu sehingga bisa mengikuti aliran darah, gabungan antara
lemak dan protein ini disebut lipoprotein. urutan lipoprotein dari ukuran terbesar ke
terkecil, adalah :
1.) Kilomikron
2.) VLD
3.) IDL
4.) LDL
5.) HDL
Setiap jenis lipoprotein memiliki fungsi yang berbeda dan dipecah serta dibuang
dengan cara yang sedikit berbeda. Misalnya, kilomikron berasal dari usus dan
membawa lemak jenis tertentu yang telah dicerna dari usus ke dalam aliran
darah.Serangkaian enzim kemudian mengambil lemak dari kilomikron yang
digunakan sebagai energi atau untuk disimpan di dalam sel-sel lemak. Pada
akhirnya,Kolesterol kilomikron yang tersisa (yang lemaknya telah diambil) dibuang
dari aliran darah oleh hati.
Tubuh mengatur kadar lipoprotein melalui beberapa cara :
1. Mengurangi pembentukan lipoprotein dan mengurangi jumlah lipoprotein yang
masuk ke dalam darah.
2. Meningkatkan atau menurunkan kecepatan pembuangan lipoprotein dari dalam
darah.
a. HDL
HDL(high density lipoprotein) / lipoprotein densitas tinggi adalah salah satu dari
lima kelompok utama lipoprotein yang memungkinkan lipid seperti kolesterol
dan trigliserida akan diangkut dalam basis aliran air darah. Pada individu yang
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
sehat, sekitar tiga puluh persen dari kolesterol darah dibawa oleh HDL.
HDL (High-Density Lipoprotein) adalah yang terkecil dari partikel lipoprotein.
Mereka adalah yang terpadat karena mengandung proporsi protein tertinggi.
Mereka mampu mengambil kolesterol, dilakukan secara internal, dari sel oleh
interaksi dengan kaset transporter ATP-binding A1 (ABCA1). Suatu enzim
disebut plasma lesitin-kolesterol acyltransferase (LCAT) mengubah kolesterol
bebas menjadi ester kolesterol (bentuk kolesterol yang lebih hidrofobik), yang
kemudian diasingkan ke inti partikel lipoprotein, akhirnya membuat bola HDL
yang baru disintesis. Mereka bertambah besar ketika mereka beredar melalui
aliran darah dan memasukkan lebih banyak kolesterol dan molekul fosfolipid dari
sel-sel dan lipoprotein lain, misalnya dengan interaksi dengan transporter ABCG1
dan protein transportasi fosfolipid (PLTP).
HDL mengangkut kolesterol sebagian besar ke hati atau organ steroidogenik
seperti adrenal, ovarium, dan testis dengan jalur langsung dan tidak langsung.
HDL akan dihapus oleh reseptor HDL seperti reseptor scavenger BI (SR-BI),
yang memediasi pengambilan selektif kolesterol dari HDL. Pada manusia,
mungkin jalur yang paling relevan adalah satu tidak langsung, yang dimediasi
oleh transfer protein ester kolesterol (CETP). Trigliserida tidak stabil pada HDL,
tetapi rusak oleh enzim lipase hepatik sehingga HDL akhirnya kecil partikel yang
tersisa, yang restart penyerapan kolesterol dari sel.
Kolesterol dikirim ke hati diekskresikan ke dalam empedu dan, karenanya, usus
baik secara langsung maupun tidak langsung setelah konversi menjadi asam
empedu. Pengiriman kolesterol HDL untuk adrenal, ovarium, dan testis penting
untuk sintesis hormon steroid.
Beberapa langkah dalam metabolisme HDL dapat berkontribusi pengangkutan
kolesterol dari makrofag lipid-sarat aterosklerotik arteri, disebut sel busa, ke hati
untuk sekresi ke empedu. jalur ini telah disebut kolesterol reverse transportasi dan
dianggap sebagai fungsi pelindung klasik HDL terhadap aterosklerosis.
Namun, HDL membawa banyak lemak dan jenis protein, beberapa yang memiliki
konsentrasi yang sangat rendah tetapi secara biologis sangat aktif. Sebagai
contoh, HDL dan protein dan lemak konstituen membantu menghambat oksidasi,
inflamasi, aktivasi koagulasi, endotelium, dan agregasi trombosit. Semua sifat ini
dapat berkontribusi untuk kemampuan HDL untuk melindungi dari
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
atherosclerosis, dan belum diketahui apa yang paling penting.
b. LDL
Lipoprotein densitas rendah (low-density lipoprotein, beta-2 lipoprotein, LDL)
adalah golongan lipoprotein (lemak dan protein) yang bervariasi dalam ukuran
(diameter 18-25 nm) dan isi, serta berfungsi mengangkut kolesterol,
trigliserida, dan lemak lain (lipid) dalam darah ke berbagai bagian tubuh.
Secara lebih spesifik, fungsi utama dari LDL adalah untuk mengangkut
kolesterol dari hati ke jaringan dengan menggabungkannya ke dalam membran
sel. LDL seringkali disebut sebagai kolesterol jahat karena kadar LDL yang
tinggi berhubungan dengan penyakit kardiovaskuler, salah satunya adalah
terjadinya penyumbatan arteri (pembuluh nadi) bila kadar LDL terlalu tinggi.
LDL terbentuk akibat endapan senyawa NEFA yang tidak terserap oleh FATP
Kolesterol yang dibawa oleh LDL menyebabkan meningkatnya resiko.;
kolesterol yang dibawa oleh HDL (disebut juga kolesterol baik) menyebabkan
menurunnya resiko dan menguntungkan. Idealnya, kadarkolesterol LDL tidak
boleh lebih dari 130 mg/dL dan kadar kolesterol HDL tidak boleh kurang dari
40 mg/dL. Kadar HDL harus meliputi lebih dari 25 % darikadar kolesterol
total. Sebagai faktor resiko dari penyakit jantung atau stroke,kadar kolesterol
total tidak terlalu penting dibandingkan dengan perbandingan kolesterol total
dengan kolesterol HDL atau perbandingan kolesterol LDL dengan kolesterol
HDL.
kolesterol LDL, meningkat sejalan dengan bertambahnya usia. Dalam keadaan
normal, pria memiliki kadar yang lebih tinggi, tetapi setelah menopause
kadarnya pada wanita mulai meningkat. Faktor lain yang menyebabkan
tingginya kadar lemak tertentu (misalnya VLDL dan LDL) adalah :
· Riwayat keluarga dengan hiperlipidemia
· Obesitas
· Diet kaya lemak
· Kurang melakukan olah raga
· Penggunaan alkohol
· Merokok sigaret
· Diabetes yang tidak terkontrol dengan baik
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
· Kelenjar tiroid yang kurang aktif.
c. VLDL
Lipoprotein densitas sangat rendah (VLDL) adalah salah satu jenis lipoprotein.
lipoprotein ini diproduksi di dalam hati. VLDL, adalah bentuk kolesterol yang
membantu untuk mendistribusikan trigliserida melalui aliran darah. Sebagian
dari jenis kolesterol juga mengkonversi menjadi LDL atau kolesterol densitas
rendah protein, yang pada akhirnya dapat menyumbat pembuluh darah dan
menyebabkan sejumlah masalah kesehatan. Karena konversi ini, dokter
cenderung untuk memantau tingkat VLDL kolesterol bersama dengan LDL
dan kadar HDL. VLDL mengangkut trigliserida endogen, fosfolipid,
kolesterol, dan ester kolesterol. Ini berfungsi sebagai mekanisme transportasi
internal tubuh untuk lipid.
VLDL beredar di dalam darah dan mengambil apolipoprotein C-II (apoC-II)
dan E apolipoprotein (apoE) disumbangkan dari high density lipoprotein
(HDL). Pada titik ini, VLDL yang baru lahir menjadi VLDL matang. Setelah
di sirkulasi, VLDL akan datang dan kontak dengan lipoprotein lipase (LPL) di
tempat kapiler dalam tubuh (lemak, jantung, dan otot rangka). LPL akan
menghapus trigliserid dari VLDL untuk penyimpanan atau produksi energi.
2.3. PROTEIN
Protein merupakan rangkaian asam amino dengan ikatan peptide.¾ zat padat tubuh
terdiri dari protein (otot, enzim, protein plasma, antibodi, hormon).Banyak protein
terdiri ikatan komplek dengan fibril atau disebut protein fibrosa. Macam protein
fibrosa: kolagen (tendon, kartilago, tulang); elastin (arteri); keratin (rambut, kuku); dan
aktin-miosin.
2.3.1 MACAM PROTEIN
Peptide : 2 – 10 asam amino
Polipeptide : 10 – 100 asam amino
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Protein : > 100 asam amino
Glikoprotein: gabungan glukose dengan protein
Lipoprotein : gabungan lipid dan protein
2.3.2 METABOLISME PROTEIN
Metabolisme protein meliputi:
1. Penguraian Protein Dalam Tubuh
Asam amino yang dibuat dalam hati, maupun yang dihasilkan dari proses katabolisme
protein dalam hati, dibawa oleh darah kedalam jaringan untuk digunakan.proses
anabolik maupun katabolik juga terjadi dalam jaringan diluar hati.asam amino yang
terdapat dalam darah berasal dari tiga sumber, yaitu absorbsi melalui dinding usus,
hasil penguraian protein dalam sel dan hasil sintesis asam amino dalam sel. Banyaknya
asam amino dalam darah tergantung keseimbangan antara pembentukan asam amino
dan penggunaannya. Hati berfungsi sebagai pengatur konsentrasi asam amino dalam
darah.
Dalam tubuh kita, protein mengalami perubahan – perubahan tertentu dengan kecepatan
yang berbeda untuk tiap protein. Protein dalam dara, hati dan organ tubuh lain
mempunyai waktu paruh antara 2,5 sampai 10 hari. Protein yang terdapat pada jaringan
otot mempunyai waktu paruh 120 hari. Rata-rata tiap hari 1,2 gram protein per
kilogram berat badan diubah menjadi senyawa lain. Ada tiga kemungkinan mekanisme
perubahan protein, yaitu :
1) Sel-sel mati, lalu komponennya mengalami proses penguraian atau katabolisme dan
dibentuk sel – sel baru.
2) Masing-masing protein mengalami proses penguraian dan terjadi sintesis protein
baru, tanpa ada sel yang mati.
3) Protein dikeluarkan dari dalam sel diganti dengan sintesis protein baru
Protein dalam makanan diperlukan untuk menyediakan asam amino yang akan
digunakan untuk memproduksi senyawa nitrogen yang lain, untuk mengganti protein
dalam jaringan yang mengalami proses penguraian dan untuk mengganti nitrogen yang
telah dikeluarkan dari tubuh dalam bentuk urea. Ada beberapa asam amino yang
dibutuhkan oleh tubuh, tetapi tidak dapat diproduksi oleh tubuh dalam jumlah yang
memadai. Oleh karena itu asam amino tersebut,yang dinamakan asam essensial yang
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
dibutuhkan oleh manusia.
Kebutuhan akan asam amino esensial tersebut bagi anak-anak relatiflebih besar
daripada orang dewasa. Kebutuhan protein yang disarankan ialah 1 sampai 1,5 gram
per kilogram berat badan per hari.
2. Asam Amino Dalam Darah
Jumlah asam amino dalam darah tergantung dari jumlah yang diterima dan jumlah yang
digunakan. Pada proses pencernaan makanan, protein diubah menjadi asam amino oleh
beberapa reaksi hidrolisis serta enzim – enzim yang bersangkutan. Enzim-enzim yang
bekerja pada proses hidrolisis protein antara lain ialah pepsin, tripsin, kimotripsin,
karboksi peptidase, amino peptidase, tripeptidase dan dipeptidase.
Setelah protein diubah menjadi asam-asam amino, maka dengan proses absorpsi
melalui dinding usus, asam amino tersebut sampai kedalam pembuluh darah. Proses
absorpsi ini ialah proses transpor aktif yang memerlukan energi. Asam-asam amino
dikarboksilat atau asam diamino diabsorbsi lebih lambat daripada asam amino netral.
Dalam keadaan berpuasa, konsentrasi asam amino dalam darah biasanya sekitar 3,5
sampai 5 mg per 100 ml darah. Segera setelah makan makanan sumber protein,
konsentrasi asam amino dalam darah akan meningkat sekitar 5 mg sampai 10 mg per
100 mg darah. Perpindahan asam amino dari dalam darah kedalam sel-sel jaringan juga
proses tranpor aktif yang membutuhkan energi.
3. Reaksi Metabolisme Asam Amino
Tahap awal pembentukan metabolisme asam amino, melibatkan pelepasan gugus
amino, kemudian baru perubahan kerangka karbon pada molekul asam amino. Dua
proses utama pelepasan gugus amino yaitu, transaminasi dan deaminasi.
Transaminasi
Transaminasi ialah proses katabolisme asam amino yang melibatkan pemindahan
gugus amino dari satu asam amino kepada asam amino lain. Dalam reaksi transaminasi
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
ini gugus amino dari suatu asam amino dipindahkan kepada salah satu dari tiga
senyawa keto, yaitu asam piruvat, a ketoglutarat atau oksaloasetat, sehingga senyawa
keto ini diubah menjadi asam amino, sedangkan asam amino semula diubah menjadi
asam keto. Ada dua enzim penting dalam reaksi transaminasi yaitu alanin transaminase
dan glutamat transaminase yang bekerja sebagai katalis dalamreaksi berikut :
Pada reaksi ini tidak ada gugus amino yang hilang, karena gugus amino yang
dilepaskan oleh asam amino diterima oleh asam keto. Alanin transaminase merupakan
enzim yang mempunyai kekhasan terhadap asam piruvat-alanin. Glutamat transaminase
merupakan enzim yang mempunyai kekhasan terhadap glutamat-ketoglutarat sebagai
satu pasang substrak .
Reaksi transaminasi terjadi didalam mitokondria maupun dalam cairan sitoplasma.
Semua enzim transaminase tersebut dibantu oleh piridoksalfosfat sebagai koenzim.
Telah diterangkan bahwa piridoksalfosfat tidak hanya merupakan koenzim pada reaksi
transaminasi, tetapi juga pada reaksi-reaksi metabolisme yang lain.
Deaminasi Oksidatif
Asam amino dengan reaksi transaminasi dapat diubah menjadi asam glutamat. Dalam
beberapa sel misalnya dalam bakteri, asam glutamat dapat mengalami proses deaminasi
oksidatif yang menggunakan glutamat dehidrogenase sebagai katalis.
Asam glutamat + NAD+ a ketoglutarat + NH4+ + NADH + H+
Dalam proses ini asam glutamat melepaskan gugus amino dalam bentuk NH4+. Selain
NAD+ glutamat dehidrogenase dapat pula menggunakan NADP+ sebagai aseptor
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
elektron. Oleh karena asam glutamat merupakan hasil akhir proses transaminasi, maka
glutamat dehidrogenase merupakan enzim yang penting dalam metabolisme asam
amino oksidase dan D-asam oksidase.
4. Pembentukan Asetil Koenzim A
Asetil koenzim A merupakan senyawa penghubung antara metabolisme asam amino
dengan siklus asam sitrat. ada dua jalur metabolic yang menuju kepada pembentukan
asetil koenzim A, yaitu melalui asam piruvat dan melalui asam asetoasetat
Asam-asam amino yang menjalani jalur metabolic melalui asam piruvat ialah alanin,
sistein, serin dan treonin. alanin menghasilkan asam piruvat dengan langsung pada
reaksi transaminasi dengan asam a ketoglutarat. Treonin diubah menjadi gllisin dan
asetaldehida oleh enzim treonin aldolase. glisin kemudian diubah menjadi asetil
koenzim A melalui pembentukan serin dengan jalan penambahan satu atom karbon,
seperti metal, hidroksi metal dan formil. koenzim yang bekerja disini ialah
tetrahidrofolat.
5. Siklus Urea
Hans Krebs dan Kurt Heneseleit pada tahun 1932 mengemukakan serangkaian reaksi
kimia tentang pembentukan urea. Mereka berpendapat bahwa urea terbentuk dari
ammonia dan karbondioksidamelalui serangkaian reaksi kimia yang berupa siklus, yang
mereka namakan siklus urea. Pembentukan urea ini terutama berlangsung didalam hati.
Urea adalah suatu senyawa yang mudah larut dalam air, bersifat netral, terdapat dalam
urine yang dikeluarkan dari dalam tubuh.
Dalam reaksi pembentukan karbamil fosfat ini, satu mol ammonia bereaksi dengan
satu mol karbondioksida dengan bantuan enzim karbamilfosfat sintetase. Reaksi ini
membutuhkan energi, karenanya reaksi ini melibatkan dua mol ATP yang diubah
menjadi ADP. Disamping itu sebagai kofaktor dibutuhkan mg++ dan N-asetil-glutamat.
Karbamil fosfat yang terbentuk bereaksi dengan ornitin membentuk sitrulin. Dalam
reaksi ini bagian karbomil bergabung dengan ornitin dan memisahkan gugus fosfat.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Sebagai katalis pada pembentukan sitrulin adalah ornitin transkarbamilase yang
terdapat pada bagian mitokondria sel hati.
Selanjutnya sitrulin bereaksi dengan asam aspartat membentuk asam argininosuksinat.
Reaksi ini berlangsung dengan bantuan enzim argininosuksinat sintetase. Dalam reaksi
tersebut ATP merupakan sumber energi dengan jalan melepaskan gugus fosfat dan
berubah menjadi AMP.
Dalam reaksi ini asam argininosuksinat diuraikan menjadi arginin dan asam fumarat.
Reaksi ini berlangsung dengan bantuan enzim argininosuksinase, suatu enzim yang
terdapat dalam hati dan ginjal. Reaksi terakhir ini melengkapi tahap reaksi pada siklus
urea. Dalam reaksi ini arginin diuraikan menjadi urea dan ornitin. Enzim yang bekerja
sebagai katalis dalam reaksi penguraian ini ialah arginase yang terdapat dalam hati.
Ornitin yang terbentuk dalam reaksi hidrolisis ini bereaksi dengan karbamilfosfat untuk
membentuk sitrulin.
6. Biosintesis Protein
Biosintesis protein yang terjadi dalam sel merupakan reaksi kimia yang kompleks dan
melibatkan beberapa senyawa penting, terutama DNA dan RNA.molekuk DNA
merupakan rantai polinukleutida yang mempunyai beberapa jenis basapurin dan
piramidin, dan berbentuk heliks ganda.
Dengan demikian akan terjadi heliks gandayang baru dan proses terbentunya molekul
DNA baru ini disebut replikasi, urutan basa purin dan piramidin pada molekul DNA
menentukan urutan asam amino dalam pembentukan protein. Peran dari DNA itu
sendri sebagai pembawa informasi genetic atau sifat-sifat keturunan pada seseorang .
dua tahap pembentukan protein:
1) Tahap pertama disebut transkripsi, yaitu pembentukan molekul RNA sesuai pesan
yang diberikan oleh DNA.
2) Tahap kedua disebut translasi, yaitu molekul RNA menerjemahkan informasi
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
genetika kedalam proses pembentukan protein.
Biosintesis protein terjadi dalam ribososm, yaitu suatu partikel yang terdapat dalam
sitoplasma r RNA bersama dengan protein merupakan komponen yang membentuk
ribosom dalam sel, perananya dalam dalam sintesis protein yang berlangsung dalam
ribosom belum diketahui.
m RNA diproduksi dalam inti sel dan merupakan RNA yang paling sedikit jumlahnya.
kode genetika yang berupa urutan basa pada rantai nukleutida dalam molekul DNA.
tiap tiga buah basa yang berurutan disebut kodon, sebagai contoh AUG adalah kodon
yang terbentuk dalam dari kombinasi adenin-urasil-guanin, GUG adalah kodon yang
terbentuk dari kombinasi guanin-urasil-guanin. kodon yang menunjuk asam amino
yang sama disebut sinonim, misalnya CAU dan CAC adalah sinonim untuk histidin.
perbedaan antara sinonim tersebut pada umumnya adalah basa pada kedudukanketiga
misalnya GUU,GUA,GUC,GUG..
bagian molekut t RNA yang penting dalam biosintesis protein ialah lengan asam amino
yang mempunyai fungsi mengikat molekul asam amino tertentu dalam lipatan anti
kodon. lipatan anti kodon mempunyai fungsi menemukan kodon yang menjadi
pasangannya dalam m RNA yang tedapat dalam ribosom. pada prosese biosintesis
protein, tiap molekuln t RNA membawa satu molekul asam amino masuk kedalam
ribosom. pembentukkan ikatan asam amino dengan t Rna ini berlangsung dengan
bantuan enzim amino asli t RNA sintetase dan ATP melalui dua tahap reaksi:
1. Asam aminon dengan enzim dan AMP membentuk kompleks aminosil-AMP-enzim.
2. reaksi antara kompleks aminoasil-AMP-enzim dengan t RNA
proses biosintesis akan berhenti apabila pada m RNA terdapat kodon UAA,UAG,UGA.
karena dalam sel normal tidak terdapat t RNA yang mempunyai antikodon
komplementer.
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Metabolisme adalah semua reaksi kimia yang terjadi di dalam organisme, termasuk yang
terjadi di tingkat selular. Secara umum, metabolisme memiliki dua arah lintasan reaksi
kimia organik. Katabolisme, yaitu reaksi yang mengurai molekul senyawa organik untuk
mendapatkan energi. Anabolisme, yaitu reaksi yang merangkai senyawa organik dari
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
molekul-molekul tertentu, untuk diserap oleh sel tubuh. Jadi dapat kami simpulkan
bahwa pada setiap arah metabolisme, reaksi kimiawi melibatkan sejumlah substrat yang
bereaksi dengan dikatalisis enzim pada jenjang-jenjang reaksi guna menghasilkan
senyawa intermediat, yang merupakan substrat pada jenjang reaksi berikutnya.Selain itu ,
peranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah menyediakan glukosa bagi sel-sel
tubuh, yang kemudian diubah menjadi energi. Glukosa memegang peranan sentral dalam
metabolisme karbohidrat. Jaringan tertentu hanya memperoleh energi dari karbohidrat
seperti sel darah merah serta sebagian besar otak dan sistem saraf.Sedangkan protein
merupakan suatu bahan yang penting dalam tubuh karena fungsinya yang beragam,
terutama sebagai struktural tubuh, katalitik, dan sinyal dalam tubuh dan Lipid adalah
molekul-molekul biologis yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut-
pelarut organik.
3.2 Saran
Dari penulis pribadi mengakui bahwa memang makalah yang telah selesai disusun ini
jauh dari kesempurnaan. Masih banyak sekali kekurangan dan kesalahan terutama nilai
keakuratan jika di pandang dari sisi ilmu kesehatan yang sebenarnya. Maka dari itu,
sangat diperlukan sekali kritik dan saran yang membangun dari saudara demi
keberlanjutan pembuatan makalah untuk melengkapi dan menyempurnakan makalah ini
di masa mendatang.
Dan oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan kritikan maupun saran dari pembaca
agar makalah ini dapat lebih sempurna.
DAFTAR PUSTAKA
Irmawati, Hajar. 2012. Makalah metabilosme karbohidrat.
http://www.slideshare.net/HajarIrmawati/makalah-metabolisme-
karbohidrat. diakses pada tanggal 20 April 2012
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
3
Anwari. 2007. Karbohidrat. http://www.pssplab.com/journal/03.pdf.
Diakses tanggal 14 November 2012
Fedril. 2011. Biokimia. http://fedrildwi.blogspot.com/. Diakses tanggal 15
November 2012
Fitria,Lailatul. 2012. Biokimia Karbohidrat. http://blog.ub.ac.id/. Diakses
tanggal 14 November 2012
Yuyun.2011. Absorbsi Karbohidrat dalam Tubuh.http://yu2n-
sevenfoldism.blogspot.com/. Diakses tanggal 14 November 2012
Nefy, Isma. 2013. Metabolisme karbohidrat dan protein dan kelainan
bawaan pada metabolisme karbohidrat.
http://ismanefy.blogspot.com/2013/10/metabolisme-karbohidrat-protein-
dan.html Diakses tanggal 20 April 2014
http://febrikusnanto.wordpress.com/2011/03/17/metabolisme-protein/
http://susandili.blogspot.com/2013/07/metabolisme-karbohidratlemakdan-
protein.html
Soedioetama, Djaenni.1976. Ilmu Gizi. Dian Rakyat. Jakarta
Krisno, Agus. 2002. Dasar-dasar Ilmu Gizi. Universitas Muhammadiyah Malang. Malang
Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein