26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba

8/10/2019 26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba

1/37

FISIOLOGIMIKROBAMetabolisme Karbohidrat

Zul Rachmat RusdinF1D1 06 011Fakultas Matematika dan IlmuPenetahuan Alam!ni"e#sitas $alu%le%&16 'anua#( )00*+


2/37

Fisiologi Mikroba

KATA PENGANTAR

Segala puji dan rasa syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena

atas karunia, taufik, dan hidayahNya penyusunan Makalah Metabolisme Karbohidrat

dapat tersusun sebagai mana mestinya.

enulis sangat menyadari bah!a dalam proses penulisan makalah ini tidak

mungkin dapat terselesaikan tanpa adanya bantuan dukungan serta keterlibatan dari

berbagai pihak. "leh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin menyampaikan

u#apan terima kasih yang setulusnya kepada Ayah Serta Almarhumah $bunda Saya,

Saudara, Sahabat, Teman%teman yang telah banyak membantu dalam proses

penyusunan Makalah ini.

enulis menyadari bah!a dalam penyusunan makalah ini masih banyak

terdapat kekurangan, untuk itu penulis senantiasa mengharapkann saran dan kritik

yang dapat membangun demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini dapat

bermanfaat bagi kita semua. AM$&N.

Kendari, '( )anuari *++

enulis

BAB I

PENDAHULUAN

*| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


3/37

Fisiologi Mikroba

'.' -atar elakang

Kata karbohidrat berasal dari kata karbon dan air. Se#ara sederhanakarbohidrat didefinisikan sebagai polimer gula. Karbohidrat adalah senya!a karbon

yang mengandung sejumlah besar gugus hidroksil. Karbohidrat paling sederhana bisa

berupa aldehid /disebut polihidroksialdehid atau aldosa0 atau berupa keton /disebut

polihidroksiketon atau ketosa0. erdasarkan pengertian di atas berarti diketahui

bah!a karbohidrat terdiri atas atom 1, 2 dan ". Adapun rumus umum dari

karbohidrat adalah3

Cn(H2On atau CnH2nOn

Karbohidrat memegang peranan penting dalam alam karena merupakan

sumber energi utama bagi manusia dan he!an yang harganya relatif murah. Semua

karbohidrat berasal dari tumbuh%tumbuhan. Melalui fotosintesis, klorofil tanaman

dengan bantuan sinar matahari mampu membentuk karbohidrat dari karbondioksida

/1"*0 berasal dari udara dan air /2*"0 dari tanah. Karbohidrat yang dihasilkan adalah

klarbohidrat sederhana glukosa. 4i samping itu dihasilkan oksigen /"*0 yang lepas di

udara.

roduk yang dihasilkan terutama dalam bentuk gula sederhana yang mudah

larut dalam air dan mudah diangkut ke seluruh sel%sel guna penyediaan energi.

Sebagian dari gula sederhana inmi kemudian mengalami polimerisasi dan membentuk

polisakarida. Ada dua jenis polisakarida tumbuh%tumbuhan, yaitu pati dan nonpati.

ati adalah bentuk simpanan karbohidrat berupa polimer glukosa yang dihubungkan

dengan ikatan glikosidik /ikatan antara gugus hidroksil atom 1 nomor ' pada molekul

5| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


4/37

Fisiologi Mikroba

glukosa dengan gugus hiodroksil atom nomor 6 pada molekul glukosa lain dengan

melepas ' mol air0. olisakarida nonpati membentuk struktur dinding sel yang tidak

larut dalam air. Struktur polisakarida nonpati mirip pati, tapi tidak mengandung ikatan

glikosidik. Serelia, seperti beras, gandum, dan jagung serta umbi%umbian merupakan

sumber pati utama di dunia. olisakarida nonpati merupakan komponen utama serat

makanan.

'.* Fungsi Karbohidrat

Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai #adangan energi jangka

pendek /gula merupakan sumber energi0. Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah

sebagai #adangan energi jangka menengah /pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk

he!an dan manusia0. Fungsi lainnya adalah sebagai komponen struktural sel.

BAB II

PE!BAHA"AN

*.' Klasifikasi Karbohidrat



5/37

Fisiologi Mikroba

Karbohidrat dapat dikelompokkan menurut jumlah unit gula, ukuran dari

rantai karbon, lokasi gugus karbonil /%17"0, serta stereokimia.

erdasarkan jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 6

golongan utama yaitu3

'. Monosakarida /terdiri atas ' unit gula0

*. 4isakarida /terdiri atas * unit gula0

5. "ligosakarida /terdiri atas 5%'+ unit gula0

6. olisakarida /terdiri atas lebih dari '+ unit gula0

embentukan rantai karbohidrat menggunakan ikatan glikosida.

erdasarkan lokasi gugus C=O, monosakarida digolongkan menjadi * yaitu3

'. Aldosa /berupa aldehid0*. Ketosa /berupa keton0

Klasifikasi karbohidrat menurut lokasi gugus karbonil

erdasarkanjumlah atom Cpada rantai, monosakarida digolongkan menjadi3

'. Triosa /tersusun atas 5 atom 10

*. Tetrosa /tersusun atas 6 atom 10

5. entosa /tersusun atas ( atom 106. 2eksosa /tersusun atas 8 atom 10

(. 2eptosa /tersusun atas 9 atom 10

8. "ktosa /tersusun atas 5 atom 10

(| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


6/37

Fisiologi Mikroba

Klasifikasi karbohidrat menurut jumlah atom C

Contoh monosakarida

1ontoh pertama di atas /sebelah kiri0 menunjukkan sebuah monosakarida

triosa /memiliki 5 atom 10, aldosa /berstruktur aldehid:%1"20 sehingga dinamakan

gula aldotriosa. Sedangkan #ontoh kedua /sebelah kanan0 menunjukkan sebuah

monosakarida heksosa /memiliki 8 atom 10, ketosa /berstruktur keton:;%1"%;0

sehingga dinamakan gula ketoheksosa.



7/37

Fisiologi Mikroba

erdasarkanstereokimia, monosakarida terbagi menjadi beberapa golongan.

Stereokimia adalah studi mengenai susunan spasial dari molekul. Salah satu bagian

dari stereokimia adalah stereoisomer. Stereoisomer mengandung pengertian3

'. memiliki kesamaan order dan jenis ikatan

*. memiliki perbedaan susunan spasial5. memiliki perbedaan properti /sifat0.

&nantiomer merupakan pasangan dari stereoisomer. 4alam hal ini terdapat

aturan yaitu3

'. 4iberi a!alan 4 dan -

*. Keduanya merupakan gambar #ermin yang tak mungkin saling tumpang tindih


8/37

Fisiologi Mikroba

Contoh enantiomer dari gula triosa (perhatikan perbedaan susunan spasial yang

ada)

*.* )enis = )enis Karbohidrat

2&2&' Kar#oi$ra) "e$erana

Karbohidrat sederhana terdiri dari3

*.*.'.' Monosakarida

Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena terdiri atas 8%

rantai atau #in#in karbon. Atom%atom hidrogen dan oksigen terikat pada rantai atau

#in#in ini se#ara terpisah atau sebagai gugus hidroksil /"20. Ada tiga jenis heksosa

yang penting dalam ilmu gi>i, yaitu glukods, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga ma#am

monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah atom yang sama, yaitu 8 atom

karbon, '* atom hidrogen, dan 8 atom oksigen. erbedaannya hanya terletak pada

#ara penyusunan atom%atom hidrogen dan oksigen di sekitar atom%atom karbon.

?| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


9/37

Fisiologi Mikroba

erbedaan 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 /40.

gugus hidroksil ada karbon nomor * terletak di sebelah kanan. Struktur kimianya

dapat berupa struktur terbuka atau struktur #in#in. )enis heksosa lain yang kurang

penting dalam ilmu gi>i adalah manosa. Monosakarida yang mempunyai lima atom

karbon disebut pentosa, seperti ribosa dan arabinosa.

o 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. i.


10/37

Fisiologi Mikroba

o ruktosa, dinamakan juga le@ulosa atau gula buah, adalah gula paling manis.

Fruktosa mempunyai rumus kimia yang sama dengan glukosa, 182'*"8, namun

strukturnya berbeda. Susunan atom dalam fruktosda merangsang jonjot ke#apan

pada lidah sehingga menimbulkan rasa manis.

o Galaktosa, tidak terdapat bebas di alam seperti halnya glukosa dan fruktosa,

akan tetapi terdapat dalam tubuh sebagai hasil pen#ernaan laktosa.

o !anosa, jarang terdapat di dalam makanan. 4i gurun pasir, seperti di $srael

terdapat di dalam manna yang mereka olah untuk membuat roti.

o "entosa, merupakan bagian sel%sel semua bahan makanan alami. )umlahnya

sangat ke#il, sehingga tidak penting sebagai sumber energi.

*.*.'.* 4isakarida

Ada empat jenis disakarida, yaitu sukrosa atau sakarosa, maltosa, laktosa, dan

trehaltosa.

Trehaltosa tidak begitu penting dalam milmu gi>i, oleh karena itu akan

dibahas se#ara terbatas. 4isakarida terdiri atas dua unit monosakarida yang terikat

satu sama lain melalui reaksi kondensasi. kedua monosakarida saling mengikat

berupa ikatan glikosidik melalui satu atom oksigen /"0. ikatan glikosidik ini biasanya

terjadi antara atom 1 nomor ' dengan atom 1 nomor 6 dan membentuk ikatan alfa,

dengan melepaskan satu molekul air. hanya karbohidrat yang unit monosakaridanya

terikat dalam bentuk alfa yang dapat di#ernakan. 4isakarida dapat dipe#ah kembali

mejadi dua molekul monosakarida melalui reaksi hidrolisis.


11/37

Fisiologi Mikroba

#ukrosaatau sakarosa dinamakan juga gula tebu atau gula bit. Se#ara komersialgula pasir yang B terdiri atas sukrosa dibuat dari keuda ma#am bahan makanan

tersebut melalui proses penyulingan dan kristalisasi.


12/37

Fisiologi Mikroba

dalam saluran pen#ernaan. 2al 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 glukosa0 dan lebih

sukar larut daripada disakarida lain.

%rehalosaseperti juga maltosa, terdiri atas dua mol glukosa dan dikenal sebagai

gila jamur. Sebanyak '(B bagian kering jamur terdiri atas trehalosa. Trehalosa

juga terdapat dalam serangga.

*.*.'.5


13/37

Fisiologi Mikroba

o !anitol dan &ulsitoladalah alkohol yang dibuat dari monosakarida manosa dan

galaktosa. Manitol terdapat di dalam nanas, asparagus, ubi jalar, dan !ortel.

Se#ara komersialo manitol diekstraksi dari sejenis rumput laut. Kedua jenis

alkohol ini banyak digunakan dalam industri pangan.

o Inositolmerupakan alkohol siklis yang menyerupai glukosa. $nositol terdfapat

dalam banyak bahan makanan, terutama dalam sekam serealia.

*.*.'.6 "ligosakarida

"ligosakarida terdiri atas polimer dua hingga sepuluh monosakarida.

o 'afinosa, stakiosa, dan erbaskosaadalah oligosakarida yang terdiri atas unit%unit

glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga jenis oligosakarida ini terdapat du dalam

biji tumbuh%tumbuhan dan ka#ang%ka#angan serta tidak dapat dipe#ah oleh

en>im%en>im pern#ernaan.

o ruktanadalah sekelompok oligo dan polisakarida yang terdiri atas beberapa unit

fruktosa yang terikat dengan satu molekul glukosa. Fruktan terdapat di dalam

serealia, ba!ang merah, ba!ang putih, dan asparagus. Fruktan tidak di#ernakan

se#ara berarti. Sebagian ebsar di dalam usus besar difermentasi.

'5| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


14/37

Fisiologi Mikroba

2&2&2 Kar#oi$ra) Komple*%

*.*.*.' olisakarida

Karbohidrat kompleks ini dapat mengandung sampai tiga ribu unit gula

sederhana yang tersusun dalam bentuk rantai panjang lurus atau ber#abang. )enis

polisakarida yang penting dalam ilmu gi>i adalah pati, dekstrin, glikogen, dan

polisakarida nonpati.

o "atimerupakan simpanan karbohidrat dalam tumbuh%tumbuhan dan merupakan

karbohidrat utama yang dimakan manusia di seluruh dunia. ati terutama terdapat

dalam padi%padian, biji%bijian, dan umbi%umbian.

o )umlah unit glukosa dan susunannya dalam satu jenis pati berbeda satu sama lain,

bergantung jenis tanaman asalnya. entuk 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 ber#abang, sedangkan

amilopektin adfalah polimer yang susunannya ber#abang%#abang dengan '(%5+

unit glukosa pada tiap #abang.

o &ekstrin merupakan produk antara pada peren#anaan pati atau dibentuk melalui

hidrolisis parsial pati. 4ekstrin merupakan sumber utama karbohidrat dalam

makanan le!at pipa /tube feeding0. 1airan glukosa dalam hal ini merupakan

#ampuran dekstrin, maltosa, glukosa, dan air. Karena molekulnya lebih besar dari

sukrosa dan glukosa, dekstrin mempunyai pengaruh osmolar lebih ke#il sehingga

tidak mudah menimbulkan diare.



15/37

Fisiologi Mikroba

o Glikogen dinamakan juga pati he!an karena merupakan bentuk simpanan

karbohidrat di dalam tubuh manusia dan he!an, yang terutama terdapat di dalam

hati dan otot. 4ua pertiga bagian dari glikogen disimpan dalam otot dan

selebihnya dalam hati.


16/37

Fisiologi Mikroba

*.6 roses en#ernaan dan Metabolisme Karbohidrat

Tujuan akhir pen#ernaan dan absorpsi karbohidrat adalah mengubah

karbohidrat menjadi ikatan%ikatan lebih ke#il, terutama berupa glukosa dan fruktosa,

sehingga dapat diserap oleh pembulu darah melalui dinding usus halus. en#ernaan

karbohidrat kompleks dimulai di mulut dan berakhir di usus halus.

Pen+ernaan *ar#oi$ra) ,

a. Mulut

en#ernaan karbohidrat dimulai di mulut. ola makanan yang diperoleh

setelah makanan dikunyah ber#ampurn dengan ludah yang mengandung en>im

amilase /sebelumnya dikenal sebagai ptialin0. Amilase menghidrolisis pati atau

amilum menjadi bentuk karbohidrat lebih sederhana, yaitu dekstrin. ila berada di

mulut #ukup lama, sebagian diubah menjadi disakarida maltosa. &n>im amilase ludah

bekerja paling baik pada p2 ludah yang bersifat netral. olus yang ditelan masuk ke

dalam lambung.

b. Csus 2alus

en#ernaan karbohidrat dilakukan oleh en>im%en>im disakarida yang

dikeluarkan olej sel%sel mukosa usus halus bnerupa maltase, sukrase, dan laktase.

2idrolisis disakarida oleh en>im%en>im ini terjadi di dalam mikro@ili dan

monosakarida yang dihasilkan adalah sebagai berikut 3

Monosakarida glukosa, fruktosa, dan galaktosa kemudian diabsorpsi melalui

sel epitel usus halus dan diangkut oleh sistem sirkulasi darah melalui @ena porta. ila

konsentrasi monosakarida di dalam usus halus atau pada mukosa sel #ukup tinggi,

absorpsi dilakukan se#ara pasif atau fasilitatif. Tapi, bila konsentrasi turun, absorpsi



17/37

Fisiologi Mikroba

dilakukan se#ara aktif mela!an gradien konsentrasi dengan menggunakan energi dari

AT dan ion natrium.

#. Csus esar

4alam !aktu '%6 jam setelah selesai makan, pati nonkarbohidrat atau serat

makanan dan sebagian ke#il pati yang tidak di#ernakan masuk ke dalam usus besar.

Sisa%sisa pen#ernaan ini merupakan substrat potensial untuk difermentasi oleh

mikroorganisma di dalam usus besar. Substrat potensial lain yang difermentasi adalah

fruktosa, sorbitol, dan monomer lain yang susah di#ernakan, laktosa pada mereka

yang kekurangan laktase, serta rafinosa, stakiosa, @erbaskosa, dan fruktan.

roduk utama fermentasi karbohidrat di dalam usus besar adalah

karbondioksida, hidrogen, metan dan asam%asam lemak rantai pendek yang mudah

menguap, seperti asam asetat, asam propionat dan asam butirat.

Sekilas )alannya Metabolisme Karbohidrat Mulai 4ari Sistem en#ernaan Sampai ada

Tahapan


18/37

Fisiologi Mikroba

"e*ila% !e)a#oli%me Kar#oi$ra)

eranan utama karbohidrat di dalam tubuh adalah menyediakan glukosa bagi

sel%sel tubuh, yang kemudian diubah menjadi energi. im,

oksidasi biologi, dan glukoneogenesis pada situs ini juga.

'?| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


19/37

Fisiologi Mikroba

#iklus asam sitrat sebagai lintasan amfibolik dalam metabolisme (perhatikan jalur

persimpangan jalur katabolisme dan anabolisme) (dipetik dariMurray dkk.iokimia 2arper0

'| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


20/37

Fisiologi Mikroba

Ilustrasi skematis dari lintasan metabolik dasar

Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat baik yang tergolong sebagai

katabolisme maupun anabolisme, yaitu glikolisis, oksidasi piru@at, siklus asam sitrat,

glikogenesis, glikogenolisis serta glukoneogenesis.

Se#ara ringkas, jalur%jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut3

'.


21/37

Fisiologi Mikroba

5. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. 4alam

tahap ini dihasilkan energi berupa AT.

6. )ika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa

tidak dipe#ah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa /disebut

glikogen0.


22/37

Fisiologi Mikroba

**| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t

$intasan detail glikolisis (dipetik dariMurray dkk. iokimia 2arper0


23/37

Fisiologi Mikroba

Se#ara rin#i, tahap%tahap dalam lintasan glikolisis adalah sebagai berikut (pada setiap

tahap, lihat dan hubungkan dengan Gambar $intasan detail metabolisme

karbohidrat)3

1. Glu*o%amasuk lintasan glikolisis melalui fosforilasi menjadi glu*o%a./ 0o%0a)

dengan dikatalisir oleh en>im e*%o*ina%eatau glu*o*ina%epada sel parenkim

hati dan sel ulau -angerhans pan#reas. roses ini memerlukan ATP sebagai

donor fosfat. AT bereaksi sebagai kompleks Mg%AT. Terminal fosfat

berenergi tinggi pada AT digunakan, sehingga hasilnya adalah ADP. (-1P)

;eaksi ini disertai kehilangan energi bebas dalam jumlah besar berupa kalor,

sehingga dalam kondisi fisiologis dianggap irre@esibel. 2eksokinase dihambat

se#ara alosterik oleh produk reaksi glukosa 8%fosfat.

Mg*

im

0o%0oe*%o%a i%omera%e dalam suatu reaksi isomerasi aldosa%ketosa. &n>im ini

hanya bekerja pada anomer %glukosa 8%fosfat.

%4%glukosa 8%fosfat%4%fruktosa 8%fosfat

3. 1ru*)o%a /.0o%0a) diubah menjadi 1ru*)o%a '/.#i0o%0a) dengan bantuan

en>im 0o%0o0ru*)o*ina%e. Fosfofruktokinase merupakan en>im yang bersifat

alosterik sekaligus bisa diinduksi, sehingga berperan penting dalam laju

glikolisis. 4alam kondisi fisiologis tahap ini bisa dianggap irre@ersible. ;eaksi

ini memerlukan ATP sebagai donor fosfat, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)

%4%fruktosa 8%fosfat AT4%fruktosa ',8%bifosfat

*5| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


24/37

Fisiologi Mikroba

4. 1ru*)o%a '/.#i0o%0a) dipe#ah menjadi * senya!a triosa fosfat yaitu

gli%era$ei$ 3.0o%0a) dan $ii$ro*%i a%e)on 0o%0a). ;eaksi ini dikatalisir oleh

en>im al$ola%e /fruktosa ',8%bifosfat aldolase0.

4%fruktosa ',8%bifosfat4%gliseraldehid 5%fosfat dihidroksiaseton fosfat

5. Gli%eral$ei$ 3.0o%0a) dapat berubah menjadi $ii$ro*%i a%e)on 0o%0a) dan

sebaliknya /reaksi interkon@ersi0. ;eaksi bolak%balik ini mendapatkan

katalisator en>im 0o%0o)rio%a i%omera%e.

4%gliseraldehid 5%fosfatdihidroksiaseton fosfat

6.


25/37

Fisiologi Mikroba

berubah menjadi ',5%bifosfogliserat, maka dari ' molekul glukosa pada bagian

a!al, sampai dengan tahap ini akan menghasilkan * G 5 7 8. (+6P)

7. &nergi yang dihasilkan dalam proses oksidasi disimpan melalui pembentukan

ikatan sulfur berenergi tinggi, setelah fosforolisis, sebuah gugus fosfat berenergi

tinggi dalam posisi ' senya!a '3 #i0o%0ogli%era). Fosfat berenergi tinggi ini

ditangkap menjadi ATP dalam reaksi lebih lanjut dengan ADP, yang dikatalisir

oleh en>im 0o%0ogli%era) *ina%e. Senya!a sisa yang dihasilkan adalah 3.

0o%0ogli%era).

',5%bifosfogliserat A45%fosfogliserat AT

1atatan3

Karena ada dua molekul ',5%bifosfogliserat, maka energi yang dihasilkan adalah

* G ' 7 *. (+2P)

8. 3.0o%0ogli%era) diubah menjadi 2.0o%0ogli%era)dengan dikatalisir oleh en>im

0o%0ogli%era) mu)a%e. Senya!a *,5%bifosfogliserat /difosfogliserat, 4im

enola%e. ;eaksi ini melibatkan dehidrasi serta pendistribusian kembali energi di

dalam molekul, menaikkan @alensi fosfat dari posisi * ke status berenergi tinggi.

Enola%e $iam#a) ole 0luori$e, suatu unsure yang dapat digunakan jika

glikolisis di dalam darah perlu di#egah sebelum kadar glukosa darah diperiksa.

&n>im ini bergantung pada keberadaan Mg* atau Mn*.

*(| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


26/37

Fisiologi Mikroba

*%fosfogliseratfosfoenol piru@at 2*"

10. Fosfat berenergi tinggi PEP dipindahkan pada ADP oleh en>im piru5a) *ina%e

sehingga menghasilkan ATP. &nol piru@at yang terbentuk dalam reaksi ini

mengalami kon@ersi spontan menjadi keto piru@at. ;eaksi ini disertai

kehilangan energi bebas dalam jumlah besar sebagai panas dan se#ara fisiologis

adalah irre@ersible.

Fosfoenol piru@at A4piru@at AT

1atatan3

Karena ada * molekul & maka terbentuk * molekul enol piru@at sehingga

total hasil energi pada tahap ini adalah * G ' 7 *. (+2P)

11. )ika keadaan bersifat anaero# ()a* )er%e$ia o*%igen0, reoksidasi NA42

melalui pemindahan sejumlah unsure ekui@alen pereduksi akan di#egah.

Piru5a)akan direduksi oleh NADHmenjadi la*)a)&;eaksi ini dikatalisir oleh

en>im la*)a) $ei$rogena%e&

iru@at NA42 2-/0%-aktat NA4

4alam keadaan aero#, piru5a) diambil oleh mitokondria, dan setelah kon@ersi

menjadi a%e)il.KoA, akan dioksidasi menjadi CO2melalui %i*lu% a%am %i)ra)

("i*lu% Kre#6%. &kui@alen pereduksi dari reaksi NA42 2yang terbentuk

dalam glikolisis akan diambil oleh mitokondria untuk oksidasi melalui salah

satu dari reaksi ulang alik /shuttle0.

Kesimpulan3

ada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terin#i sebagai berikut3

- hasil tingkat substrat 3 6

- hasil oksidasi respirasi 3 8

- jumlah 3'+



27/37

Fisiologi Mikroba

- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 8 3 % *

?

ada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terin#i sebagai berikut3

- hasil tingkat substrat 3 6

- hasil oksidasi respirasi 3 +

- jumlah 3 6

- dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 8 3 % *

*

O*%i$a%i piru5a)

4alam jalur ini, piru@at dioksidasi /dekarboksilasi oksidatif0 menjadi Asetil%

KoA, yang terjadi di dalam mitokondria sel. ;eaksi ini dikatalisir oleh berbagai

en>im yang berbeda yang bekerja se#ara berurutan di dalam suatu kompleks

multien>im yang berkaitan dengan membran interna mitokondria. Se#ara kolektif,

en>im tersebut diberi nama kompleks piru@at dehidrogenase dan analog dengan

kompleks %keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat.

)alur ini merupakan pengu#ung an)ara gli*oli%i% $engan %i*lu% Kre#6%.

)alur ini juga merupakan kon@ersi glukosa menjadi asam lemak dan lemak dan

sebaliknya dari senya!a non karbohidrat menjadi karbohidrat.

;angkaian reaksi kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piru@at adalah

sebagai berikut3

'. 4engan adanya TDP/thiamine diphosphate0, piru5a) didekarboksilasi menjadi

deri@ate i$ro*%ie)il )iamin $i0o%0a) terikat en>im oleh komponen kompleks

en>im piru@at dehidrogenase. roduk sisa yang dihasilkan adalah CO2.



28/37

Fisiologi Mikroba

*. Hi$ro*%ie)il )iamin $i0o%0a) akan bertemu dengan lipoami$ )ero*%i$a%i, suatu

kelompok prostetik dihidroksilipoil transasetilase untuk membentuk a%e)il

lipoami$ selanjutnya TDP lepas.

5. Selanjutnya dengan adanya KoA."H, a%e)il lipoami$ akan diubah menjadi

a%e)il KoA, dengan hasil sampingan berupa lipoami$ )ere$u*%i.

6. Siklus ini selesai jika lipoami$ )ere$u*%idireoksidasi oleh fla@oprotein, yang

mengandung FA4, pada kehadiran $ii$rolipoil $ei$rogena%e. Akhirnya

fla@oprotein tereduksi ini dioksidasi oleh NA4, yang akhirnya memindahkan

ekui@alen pereduksi kepada ran)ai re%pira%i.

iru@at NA4 KoAAsetil KoA NA42 2 1"*

*?| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


29/37

Fisiologi Mikroba

"i*lu% a%am %i)ra)

Siklus ini juga sering disebut sebagai siklus KrebEs dan siklus asam trikarboksilat dan

berlangsung di dalam mitokondria. Siklus asam sitrat merupakan 7alur #er%ama

o*%i$a%i *ar#oi$ra) lipi$ $an pro)ein&

Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menyebabkan katabolisme asetil

KoA, dengan membebaskan sejumlah ekui@alen hidrogen yang pada oksidasi

menyebabkan pelepasan dan penangkapan sebagaian besar energi yang tersedia dari

bahan baker jaringan, dalam bentuk AT. ;esidu asetil ini berada dalam bentuk asetil%

*| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t

$intasan oksidasi piruat (dipetik dariMurray dkk. iokimia 2arper0


30/37

Fisiologi Mikroba

KoA /125%1"KoA, asetat aktif0, suatu ester koen>im A. Ko%A mengandung @itamin

asam pantotenat.

Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama untuk oksidasi

karbohidrat, lipid dan protein. 2al ini terjadi karena glukosa, asam lemak dan banyak

asam amino dimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat yang ada dalam siklus

tersebut.

5+| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


31/37

Fisiologi Mikroba

#iklus asam sitrat sebagai jalur bersama metabolisme karbohidrat, lipid dan protein

(dipetik dari !urray dkk* +iokimia arper)

Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk ekui@alen

pereduksi dalam bentuk hidrogen atau elektron sebagai hasil kegiatan en>im

5'| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


32/37

Fisiologi Mikroba

dehidrogenase spesifik. Cnsur ekui@alen pereduksi ini kemudian memasuki rantai

respirasi tempat sejumlah besar AT dihasilkan dalam proses fosforilasi oksidatif.

ada keadaan tanpa oksigen /anoksia0 atau kekurangan oksigen /hipoksia0 terjadi

hambatan total pada siklus tersebut.

&n>im%en>im siklus asam sitrat terletak $i $alam ma)ri*% mi)o*on$ria, baik dalam

bentuk bebas ataupun melekat pada permukaan dalam membran interna mitokondria

sehingga memfasilitasi pemindahan unsur ekui@alen pereduksi ke en>im terdekat

pada rantai respirasi, yang bertempat di dalam membran interna mitokondria.

$intasan detail #iklus Kreb-s (dipetik dari !urray dkk* +iokimia arper)

5*| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


33/37

Fisiologi Mikroba

;eaksi%reaksi pada siklus asam sitrat diuraikan sebagai berikut3

'& Kondensasi a!al a%e)il KoA dengan o*%aloa%e)a) membentuk %i)ra), dikatalisir

oleh en>im %i)ra) %in)a%emenyebabkan sintesis ikatan karbon ke karbon di antara

atom karbon metil pada asetil KoA dengan atom karbon karbonil pada

oksaloasetat. ;eaksi 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 "ksaloasetat 2*"Sitrat KoA

2& "i)ra) dikon@ersi menjadi i%o%i)ra) oleh en>im a*oni)a%e /akonitat hidratase0

yang mengandung besi Fe*dalam bentuk protein besi%sulfur /Fe3S0. Kon@ersi ini

berlangsung dalam * tahap, yaitu3 $ei$ra%i men7a$i %i%.a*oni)a), yang sebagian

di antaranya terikat pada en>im dan rei$ra%i men7a$i i%o%i)ra)&

;eaksi tersebut dihambat oleh fluoroasetat yang dalam bentuk fluoroasetil KoA

mengadakan kondensasi dengan oksaloasetat untuk membentuk fluorositrat.

Senya!a terakhir ini menghambat akonitase sehingga menimbulkan penumpukan

sitrat.

3& I%o%i)ra) mengalami dehidrogenasi membentuk o*%alo%u*%ina) dengan adanya

en>im i%o%i)ra) $ei$rogena%e. 4i antara en>im ini ada yang spesifik NA4,

hanya ditemukan di dalam mitokondria. 4ua en>im lainnya bersifat spesifik

NA4dan masing%masing se#ara berurutan dijumpai di dalam mitokondria serta


Sitrat Sis%akonitat/terikat en>im0

$sositrat

2*" 2

*"


34/37

Fisiologi Mikroba

sitosol. "ksidasi terkait ran)ai re%pira%iterhadap isositrat berlangsung hampir

sempurna melalui en>im yang bergantung NA4.

$sositrat NA4"ksalosuksinat=ketoglutarat 1"* NA42 2

/terikat en>im0

Kemudian terjadi dekarboksilasi menjadi 8*e)oglu)ara) yang juga dikatalisir

oleh en>im i%o%i)ra) $ei$rogena%e. Mn* atau Mg* merupakan komponen

penting reaksi dekarboksilasi. "ksalosuksinat tampaknya akan tetap terikat pada

en>im sebagai intermediate dalam keseluruhan reaksi.

9& Selanjutnya 8*e)oglu)ara) mengalami dekarboksilasi oksidatif

melalui #ara yang sama dengan dekarboksilasi oksidatif piru@at, dengan kedua

substrat berupa asam =keto.

=ketoglutarat NA4 KoASuksinil KoA 1"* NA42 2

;eaksi tersebut yang dikatalisir oleh *omple*% 8*e)oglu)ara) $ei$rogena%e,

juga memerlukan kofaktor yang idenstik dengan kompleks piru@at dehidrogenase,

#ontohnya T4, lipoat, NA4, FA4 serta KoA, dan menghasilkan pembentukan

%u*%inil KoA /tioester berenergi tinggi0. Arsenit menghambat reaksi di atas

sehingga menyebabkan penumpukan =ketoglutarat.

:& Tahap selanjutnya terjadi perubahan %u*%inil KoA menjadi %u*%ina) dengan

adanya peran en>im %u*%ina) )io*ina%e (%u*%inil KoA %in)e)a%e&

Suksinil KoA i A4Suksinat AT KoA

4alam siklus asam sitrat, reaksi ini adalah satu%satunya #ontoh pembentukan

fosfat berenergi tinggi pada tingkatan substrat dan terjadi karena pelepasan energi

bebas dari dekarboksilasi oksidatif =ketoglutarat #ukup memadai untuk



35/37

Fisiologi Mikroba

menghasilkan ikatan berenergi tinggi disamping pembentukan NA42 /setara

dengan 5.

/& "u*%ina) dimetabolisir lebih lanjut melalui reaksi dehidrogenasi yang diikuti oleh

penambahan air dan kemudian oleh dehidrogenasi lebih lanjut yang menghasilkan

kembali oksaloasetat.

Suksinat FA4Fumarat FA42*

;eaksi dehidrogenasi pertama dikatalisir oleh en>im %u*%ina) $ei$rogena%e

yang terikat pada permukaan dalam membrane interna mitokondria, berbeda dengan

en>im%en>im lain yang ditemukan pada matriks. ;eaksi ini adalah satu%satunya reaksi

dehidrogenasi dalam siklus asam sitrat yang melibatkan pemindahan langsung atom

hydrogen dari substrat kepada fla@oprotein tanpa peran NA4. &n>im ini

mengandung FA4 dan protein besi%sulfur /Fe3S0. 1umara) terbentuk sebagai hasil

dehidrogenasi. 1umara%e /fumarat hidratase0 mengkatalisir penambahan air pada

0umara) untuk menghasilkan mala).

Fumarat 2*"-%malat

&n>im fumarase juga mengkatalisir penambahan unsure%unsur air kepada

ikatan rangkap fumarat dalam konfigurasi trans.

!ala) dikon@ersikan menjadi o*%aloa%e)a) dengan katalisator berupa en>im mala)

$ei$rogena%e, suatu reaksi yang memerlukan NA4.

-%Malat NA4oksaloasetat NA42 2

&n>im%en>im dalam siklus asam sitrat, ke#uali alfa ketoglutarat dan suksinat

dehidrogenase juga ditemukan di luar mitokondria. Meskipun dapat mengkatalisir

reaksi serupa, sebagian en>im tersebut, misalnya malat dehidrogenase padakenyataannya mungkin bukan merupakan protein yang sama seperti en>im

mitokondria yang mempunyai nama sama /dengan kata lain en>im tersebut

merupakan isoen>im0.

5(| M e t a b o l i s m e K a r b o h i d r a t


36/37

Fisiologi Mikroba

ada proses oksidasi yang dikatalisir en>im dehidrogenase, 5 molekul NA42

dan ' FA42*akan dihasilkan untuk setiap molekul asetil%KoA yang dikatabolisir

dalam siklus asam sitrat. 4alam hal ini sejumlah ekui@alen pereduksi akan

dipindahkan ke rantai respirasi dalam membrane interna mitokondria /lihat kembali

gambar tentang siklus ini0.

Selama melintasi rantai respirasi tersebut, ekui@alen pereduksi NA42

menghasilkan 5 ikatan fosfat berenergi tinggi melalui esterifikasi A4 menjadi AT

dalam proses fosforilasi oksidatif. Namun demikian FA42*hanya menghasilkan *

ikatan fosfat berenergi tinggi. Fosfat berenergi tinggi selanjutnya akan dihasilkan

pada tingkat siklus itu sendiri /pada tingkat substrat0 pada saat suksinil KoA diubah

menjadi suksinat.

4engan demikian rin#ian energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat adalah3

'. Tiga molekul NA42, menghasilkan 3 5 H 5 7

*. Satu molekul FA42*, menghasilkan 3 ' G * 7 *

5. ada tingkat substrat 7 '

)umlah 7 '*

Satu siklus KrebEs akan menghasilkan energi 5 5 ' * 5 7 '*.

Kalau kita hubungkan jalur glikolisis, oksidasi piru@at dan siklus KrebEs, akan dapat

kita hitung bah!a ' mol glukosa jika dibakar sempurna /aerob0 akan menghasilkan

energi dengan rin#ian sebagai berikut3

'.


37/37

Fisiologi Mikroba

DA1TAR PU"TAKA

2eru, Santoso Wahito Nugroho, S.Kep., Ns., M.M.Kes., akses !eb *++?.

!etabolisme Karbohidrat &isajikan #ebagai bahan Kuliah +iokimia

+agi !ahasis.a &III Kebidanan. ...*herus.n*.eebly*/om .

;ini, Tri Nuringtyas., akses !eb *++?. !etabolisme Karbohidratdi sajikan dalam

o!er oint.

TrimanunipaIyahoo.#om. Akses !eb *++?.+iokimia Karbohidrat.

!!!.!ikipedia.#om. *++?.!etabolisme Karbohidrat.
http://www.heruswn.weebly.com/http://www.heruswn.weebly.com/mailto:[email protected]://www.wikipedia.com/http://www.heruswn.weebly.com/mailto:[email protected]://www.wikipedia.com/

Documents

26994243 Makalah Metabolisme Karbohidrat Tugas Fisiologi Mikroba