Metabolisme Karbohidrat dan Lipid Metabolisme merupakan serangkaian proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup atau sel dengan bantuan katalisator enzim untuk menghasilkan energi (ATP). Karbohidrat adalah senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hydrogen dan oksigen. Lipid merupakan molekul-molekul biologis yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam pelarut-pelarut organik contohnya adalah bensin, eter, minyak kelapa, minyak tanah. 1.1 Metabolisme Karbohidrat Proses metabolisme karbohidrat di bagi menjadi : 1.1.1 Glikolisis Glikolisis merupakan proses penguraian glukosa menjadi asam piruvat oleh bantuan enzim di dalam sitoplasma dengan menghasilkan 2 mol ATP (dalam suasana anaerobik) dan 36 atau 38 mol ATP ( dalam suasana erobik ). Jalur glikolisis di kenal sebagai jalur Embden-Meyerhof. Tiga reaksi glikolisis dapat dikatakan sebagai reaksi searah yaitu reaksi yang di katalis oleh enzim heksokinase/glukokinase, fosfofruktokinase dan piruvat kinase.
Metabolisme karbohidrat beserta perannya terhadap tubuh Metabolisme Lemak beserta perannay terhadap tubuh
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Metabolisme Karbohidrat dan Lipid
Metabolisme merupakan serangkaian proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk
hidup atau sel dengan bantuan katalisator enzim untuk menghasilkan energi (ATP).
Karbohidrat adalah senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hydrogen dan oksigen. Lipid
merupakan molekul-molekul biologis yang tidak larut di dalam air tetapi larut di dalam
pelarut-pelarut organik contohnya adalah bensin, eter, minyak kelapa, minyak tanah.
1.1 Metabolisme Karbohidrat
Proses metabolisme karbohidrat di bagi menjadi :
1.1.1 Glikolisis
Glikolisis merupakan proses penguraian glukosa menjadi asam piruvat oleh bantuan enzim
di dalam sitoplasma dengan menghasilkan 2 mol ATP (dalam suasana anaerobik) dan 36
atau 38 mol ATP ( dalam suasana erobik ). Jalur glikolisis di kenal sebagai jalur Embden-
Meyerhof. Tiga reaksi glikolisis dapat dikatakan sebagai reaksi searah yaitu reaksi yang di
katalis oleh enzim heksokinase/glukokinase, fosfofruktokinase dan piruvat kinase.
Proses glikolisis adalah sebagai berikut :
1. Glukosa mengalami esterfikasi/aktifasi dengan fosfat (fosforilasi glukosa oleh ATP)
membentuk glukosa 6-fosfat. Reaksi ini memerlukan ion Mg++ dan di katalis oleh enzim
heksokinase dan glukokinase ATP berubah menjadi ADP.
2. Selanjutnya glukosa 6-fosfat di ubah menjadi fruktosa 6-fosfat dikatalis oleh enzim
fosfoheksosa isomerase, di mana terjadi aldosa-ketosa isomerasi.
3. Fruktosa 6-fosfat selanjutnya di ubah menjadi menjadi fruktosa 1,6-bisfosfat oleh enzim
fosfofruktokinase (PFK). Reaksi ini juga membutuhkan ATP dan berlangsung satu arah.
4. Difosfat yang dikatalis oleh enzim fosfofruktokinase (PFK). PFK merupakan enzim yang
bersifat alosterik sekaligus bisa di induksi.
5. Fruktosa 1,6-bisfosfat kemudian di pecah menjadi dua triosa fosfat oleh enzim aldose,
menjadi gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksiaseton fosfat. Ada 3 macam aldose yang
sudah di ketahui, masing – masing terdiri dari empat sub unit polipeptida yang berbeda
komposisi asam amino nya.
6. Selanjutnya gliseraldehid 3-fosfat mengalami oksidasi menjadi 1,3-bisfosfogliserat karena
adanya enzim fosfotriosa isomerase . Dihidroksi asetonfosfat juga di oksidasi menjadi
1,3-bisfosfogliserat melalui gliseraldehid 3-fosfat oleh enzim 3-fosfat dehidrogenase.
7. Karena ada dua molekul triosafosfat yang di oksidasi maka akan terbentuk 2 molekul
ATP. Pada reaksi ini, NAD+ tereduksi menjadi NADH. Arsenat berkompetisi dengan Pi
yang akan menghasilkan 1-arsenol-3-fosfogliserat yang akan terhidrolisis spontan
menghasilkan 3-fosfogliserat.
8. Selanjutnya 3-fosfogliserat diubah menjadi 2-fosfogliserat oleh enzim fosfogliserat
mutase.
9. Reaksi selanjutnya 2-fosfogliserat diubah menjadi fosfoenolpiruvat dengan bantuan
enzim enolase.
10.fosfoenolpiruvat di pindah ke ADP menjadi ATP oleh enzim piruvat kinase membentuk
enol piruvat. Enol piruvat yang terbentuk kemudian mengalami konversi spontan menjadi
keto piruvat (piruvat). Hasil dari oksidasi satu molekul glukosa menjadi dua piruvat adalah
dua ATP (4-2 molekul ATP).
Dalam keadaan aerob, piruvat yang di hasilkan tidak akan di rubah menjadi asam
laktat melainkan mengalami oksidasi piruvat, masuk ke dalam mitokondria. Hal inilah
yang mengakibatkan perbedaan jumlah ATP yang di hasilkan.
Sumber : Diktat biokimia metabolisme karbohidrat (Hairrudin 2007)
1.1.2 Glikogenesis
Glikogenesis merupakan pembentukan (anabolisme) glikogen menjadi glukosa yang
terjadi dalam hati dan otot oleh hormone insulin yang berfungsi sebagai respon terhadap
meningkatnya ratio gula darah dalam tubuh.
Proses Glikogenesis adalah sebagai berikut :
1. Glukosa mengalami esterfikasi/aktifasi dengan fosfat (fosforilasi glukosa oleh ATP)
membentuk glukosa 6-fosfat oleh enzim heksokinase di otot dan glukokinase di hati.
2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat oleh enzim fosfoglukomutase.
3. Selanjutnya, glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) membentuk uridin
difosfat glukosa (UDPG) serta melepaskan senyawa organik piropospat oleh enzim
UDPG pirofosforilase. Dengan bantuan enzim glikogen sintase atom C1 pada glukosa
yang diaktifkan (UDPG) membentuk ikatan α 1-4 glikosidik dengan C4, sehingga
membebaskan UDP dengan menggunakan molekul glikogen primer. Glikogen primer
terbentuk oleh primer protein yang disebut glikogen. Pembentukan ikatan glikosil α-1-4
terjadi berulang – ulang sehingga glikogen bertambah semakin panjang. UDP yang di
bebaskan pada saat unit glukosil di pindah dari UDPG disintesis kembali menjadi UTP
dengan memakai ATP. Jadi untuk menyimpan satu molekul glukosa di perlukan dua
molekul ATP.
Sumber : Diktat biokimia metabolisme karbohidrat (Hairrudin 2007)
1.1.3 Glikogenolisis
Glikogenolisis merupakan proses pemecahan glikogen menjadi glukosa. Enzim utama
yang berperan dalam glikogenolisis adalah glikogen fosforilase. Hormon yang berperan
adalah glukagon dan adrenalin. Proses glikogenolisis terkadang menyebabkan
meningkatnya kadar gula dalam darah yang dapat menyebabkan penyakit diabetes.
Proses glikogenolisis adalah sebagai berikut :
1. Tahap pertama di lakukan oleh enzim glikogen fosforilase menyebabkan Penguraian
glikogen menjadi glukosa 1-fosfat.
2. Kemudian glukosa 1-fosfat diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim
fosfoglukomutase. Selanjutnya glukosa 6-fosfat dapat memasuki jalur glikolisis. Dalam
hati dan ginjal terdapat enzim glukosa 6 fosfatase yang dapat memecah ikatan ester
pada glukosa 6-fosfat dan melepaskan glukosa ke peredaran darah. Sedangkan dalam
oto tidak terdapat enzim tersebut. Reaksi ini tidak menghasilkan ATP dari ADP dan
fosfat.
Sumber : Diktat biokimia metabolisme karbohidrat (Hairrudin 2007)
1.1.4 Glikoneogenesis
Glukoneogenesis adalah proses pembentukan glukosa dari senyawa-senyawa non
karbohidrat misalnya asam-asam amino glukogenik, laktat, gliserol dan propionat yang
membutuhkan banyak energi sehingga bersifat irreversibel.
Proses glikoneogenesis adalah sebagai berikut :
1. Piruvat mengalami dekarboksilasi menjadi oksaloasetat oleh piruvat
kaboksilase dan membutuhkan ATP.
2. Oksaloasetat direduksi menjadi malat oleh malat dehidrogenase di mitokondria. Pada
tahap ini mengalami overlap (tumpang tindih) dengan siklus asam sitrat. Malat
meninggalkan mitokondria dan dalam sitoplasma dioksidasi membentuk kembali
oksaloasetat. Kemudian oksaloasetat mengalami dekarboksilasi membentuk
fosfoenolpiruvat yang di katalis fosfoenolpiruvat karboksilkinase.
3. 3–bifosfogliserat mengalami fosforilasi menjadi 1,3-bifosfogliserat. Kemudian 1,3-
bifosfogliserat di reduksi dengan menggunakan 1 NADH dirubah mnjadi gliseraldehida
3-fosfat dan dihidroksiseton fosfat yang akan berkondensasi membentuk fruktosa 1,6 –
bifosfat.
4. Enzim fruktosa 1,6 bifosfatase mengalami hidrolisis dan melepas fosfat dari fuktosa
1,6- fosfat menjadi fruktosa 6-fosfat.kemudian fruktosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa
6-fosfat dengan enzim isomerase.
5. Glukosa 6–fosfat mengalami hidrolisis menjadi glukosa dengan katalis
glukosa 6 fosfatase.
Sumber : Diktat biokimia metabolisme karbohidrat (Hairrudin 2007)
1.1.5 Siklus Kreb
Siklus Krebs merupakan serangkaian reaksi di mitokondria yang mengoksidasi gugus
asetil-KoA dan mereduksi koenzim yang ter-reoksidasi melalui rantai transport elektron
yang berhubungan dengan pembentukan ATP. Siklus asam sitrat bersifat amfibolik
karena selain oksidasi siklus ini penting dalam penyediaan rangka karbon untuk
glukoneogenesis, sintesis asam lemak dan interkonversi asam-asam amino.
Proses siklus krebs adalah sebagai berikut :
1. Pada tahap reaksi Pertama enzim sitrat sintase mengkatalis reaksi kondensasi antara
asetil koenzim-A dengan oksaloasetat dan menghasilkan sitrat.
2. Tahap reaksi kedua merupakan pembentukan isositrat dari sitrat melalui cis-akonitat, di
katalis secara reversibel oleh enzim akonitase.
3. Reaksi tahap ketiga adalah membebaskan CO2 melalui proses derkaboksilasi oksidasi
dan NADH (NADH dalam bentuk tereduksi). NADH akan masuk ke rantai respirasi
melepaskan hidrogen dan menghasilkan 3 ATP.
4. Tahap ke empat adalah oksidasi α-ketoglutarat menjadi suksinat melalui pembentukan
suksinil Ko-A melalui dekarboksilasi oksidasi. Dari suksinil Ko-A menjadi succinate
langsung dihasilkan ATP.
5. Tahap kelima adalah suksinat dioksidasi menjadi fumarat oleh enzim suksinat
dehidrogenase yang berikatan dengan flavin adenin dinukleotida (FAD) sebagai
koenzimnya. Tahap terakhir L-malat dioksidasi menjadi oksalasetat oleh enzim L-malat
dehidrogenase yang berikatan dengan NAD. Hasil dari Siklus Krebs adalah ATP,
FADH2, NADH dan CO2.
Sumber : Diktat biokimia metabolisme karbohidrat (Hairrudin 2007)
1.1.6 Respirasi
Respirasi dibagi menjadi dua yaitu Respirasi Aerob dan respirasi anaerob:Respirasi Aerob,
merupakan sebuah reaksi katabolisme yang memerlukan
oksigen, prosesnya terjadi di dalam matriks mitokondria.
Respirasi aerob ini dibagi ke dalam 3 tahapan, yang
secara berturut-turut mencakup: Glikolisis, Siklus krebs,
Transpor electron .
Rantai respirasi atau transport elektron merupakan
tahapan terakhir respirasi aerob. Berlangsung pada krista
(membran dalam) dalam mitokondria. Molekul yang
berperan penting dalam reaksi ini adalah NADH dan
FADH2 yang dihasilkan pada reaksi glikolisis,
dekarboksilasi oksidatif, dan siklus Krebs. Selain itu,
molekul lain yang juga berperan adalah molekul oksigen,
koenzim Q (Ubiquinone), sitokrom b, sitokrom c, dan
sitokrom a.
Proses tansport electron adalah sebagai berikut :
1. NADH dan FADH2 mengalami oksidasi dan elektron berenergi tinggi yang berasal dari
reaksi oksidasi ini ditransfer ke koenzim Q. Energi ini cukup untuk menyatukan ADP dan
fosfat anorganik menjadi ATP.
2. Koenzim Q dioksidasi oleh sitokrom b melepaskan electron dan 2 ion H+ .
3. Sitokrom b dioksidasi oleh sitokrom c menghasilkan energy yang cukup untuk
menyatukan ADP dan fosfat anorganik menjadi ATP.
4. Sitokrom c mereduksi sitokrom a. Merupakan akhir dari rantai transport electron.
5. Siktokrom a dioksidasi oleh sebuah atom oksigen yang merupakan zat yang paling
elektronegatif dalam rantai tersebut, dan merupakan akseptor terakhir electron.
6. Oksigen ini bergabung dengan ion H+ yang dihasilkan dari oksidasi koenzim Q oleh
sitokrom b membentuk air (H2O) menghasilkan energy yang cukup untuk menyatukan
ADP dan gugus fosfat oragnik menjadi ATP.
Respirasi Anaerob adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energi
tanpa menggunakan oksigen, reaksi ini berlangsung di dalam sitoplasma, tujuannya yakni
untuk mengurai senyawa organik yang akhirnya menghasilkan energi tapi dalam jumlah
yang sedikit 2 ATP.
2.1 Metabolisme Lipid
Proses metabolisme karbohidrat di bagi menjadi :
2.1.1 Beta oksidasi
Beta oksidasi merupakan proses metabolisme pemecahan asam lemak di dalam
mitokondria atau di dalam peroksisom untuk menghasilkan asetil ko-A yang kemudian di
ubah menjadi adenosina trifosfat , CO2 dan H2O menggunakan daur asam sitrat dan
rantai pengangkut elektron.
Proses β-oksidasi adalah sebagai berikut :
1. Tahap pertama yaitu pemecahan asam palmiat dengan asetil koenzim-A di dalam
sitoplasma oleh enzim asil koenzim-A sintetase menghasilkan palmitoil koenzim-A. Pada
reaksi ini ATP terhidrolisis menjadi AMP dan Ppi2 oleh enzim pirofosfatase pada
pemecahan Ppi2. Kemudian palmitoil koenzim-A di angkut dari sitoplasma menuju
mitokondrion dengan bantuan molekul pembawa yaitu karnitin.
2. Setah itu terjadi dehidrogenasi palmitoil koenzim-A yang telah berada pada mitokondrion
dengan enzim asil koenzim-A dehidrogenase menghasilkan senyawa enoil koenzim-A.
Ikatan rangkap pada enoil koenzim-A dihidratase menjadi 3-hidroksipalmitoil koenzim-A
oleh enzim enoil koenzim-A hidratase.
3. Dehidrogenase dengan enzim 3-hidroksiasil koenzim-A dehidrogenase dan NAD+
sebagai koenzimnya. 3-hidroksipalmitoil koenzim-A dioksidasi menjadi 3-ketopalmitoil
koenzim-A sedangkan NADH yang terbentuk dari NAD+ dapat di oksidasi kembali melalui
mekanisme fosforilasi bersifat oksidasi yang di rangkaikan dengan rantai pernapasan
menghasilkan 3 molekul ATP.
4. Reaksi tahap terakhir adalah pemecahan molekul dengan enzim asetil koenzim-A
asetiltransferase atau juga disebut tiolase. Pada reaksi ini satu molekul koenzim-A bebas
berinteraksi dengan 3-ketopalmitoil koenzim-A menghasilkan satu molekul asetil
koenzim-A dan sisa rantai asam lemak dalam bentuk koenzim-A nya , yang mempunyai
rantai dua atom rantai karbon lebih pendek dari palmitoil koenzim-A semula.
Sumber : Biokimia metabolisme enrgi, karbohidrat dan lipid (Muhamad Wirahadikusumah)
2.1.2 Sintesis Kolestrol
Sintesis kolesterol merupakan proses pembentukan kolesterol melalui asetat yang
diproduksi dari nutrien dan energi yang dibantu oleh enzim reduxtase HMG-CoA.
Proses sintesis kolesterol adalah sebagai berikut :
1. Asam mevalonat terbentuk dari tiga molekul asetil Co-A yang berkondensasi melalui
pembentukan β-hidroksi-β-metil-glutaril-CoA (HMG-CoA). Pada pembentukan asam
mevalonat meliputi dua tahap, tahap pertama di katalis oleh enzim HMG-CoA sintase
dan tahap kedua di katalis oleh enzim HMG-CoA reduktase dan dalam masing-masing
tahap di lepaskan oleh satu molekul koenzim-A (CoASH) bebas. Dua molekul NADPH
dipakai sebagai koenzim pada tahap reaksi kedua.
2. Tahap reaksi ini di mulai dengan fosforilasi asam mevalonat dengan ATP
menghasilkan asam 5-fosfomevalonat , asam 5-pirofosfomevalonat, asam 3-
isopentenil pirofosfat (IPP) dan asam 3,3-dimetilalil pirofosfat (DPP) di katalis oleh