Keterkaitan antara Metabolisme Karbohidrat dengan Metabolisme Lemak dan ProteinSeperti halnya karbohidrat, lemak merupakan substrat penting dalam proses respirasi. Lemak disintesis dari karbohidrat atau protein melalui asetil koenzim A dan gliserol yang berasal darifosfogliseraldehid ( PGAL ),di mana PGAL merupakan senyawa antara dalam tahap glikolisis dan daur krebs. Secara kimiawi, lemak tersusun dari penggabungan suatuasam lemakdengangliserol. Agar dapat digunakan sebagai substrat respirasi ( reaksi katabolitik ) lemak terlebih dahulu dibongkar menjadi asam lemak dan gliserol. Kemudian gliserol diubah menjadidihidroksiaseton fosfat, untuk selanjutnya diubah menjadifosfogliseraldehidayang merupakan zat antara pada tahap glikolisis dan daur krebs.Sementara itu asam lemak diubah menjadi molekulasetil ko Adan masuk ke jalur respirasi. Berbeda dengan lemak, protein merupakan molekul yang pembentukannya melibatkan DNA, RNA dan ribosom. Protein di dalam sel tersusun dariasam amino. Beberapa asam amino dapat diubah menjadi glukosa ( alanin, serin, glisin, sistein, metionin dan triptofan ). Dan beberapa asam amino lainnya seperti : fenilalanin, tirosin, leusin, isoleusin dan lisin dapat diubah menjadi asam lemak. Dalam reaksi katabolitik, protein dipecah menjadi asam amino. Asam amino ini dapat masuk ke jalur respirasi melalui caratransaminasi( pemindahan gugus amin-NH2) maupundeaminasi( pembuangan gugus amin ). Asam amino seperti alanin, serin, glisin, sistein diubah menjadi asam piruvat dan masuk ke dalam mitokondria untuk dimanfaatkan dalam respirasi. Sedangkan asam amino seperti fenilalanin, tirosin, leusin, isoleusin dan lisin diubah menjadi asetil ko A untuk selanjutnya mengikuti jalur respirasi. Dalam proses repirasi, karbohidrat merupakan molekul pertama yang menjadi substrat respirasi, Jika karbohidrat habis maka baru lemak yang akan dioksidasi. Jika karbohidrat dan lemak sudah tidak ada lagi maka protein akan dibongkar menjadi asam amino untuk dioksidasi.Dari ketiga substrat respirasi tersebut, karbohidrat merupakan substrat respirasi yang utama. Jumlah energi yang dihasilkan oleh setiap gram protein setara dengan jumlah energi yang dihasilkan oleh setiap gram karbohidrat, yaitu+4,1 kkal. Sementara, setiap gram lemak bila dioksidasi akan menghasilkan 2 kali lipat dari jumlah energi yang dihasilkan oleh karbohidrat dan protein setiap gramnya yaitu+9,3 kkal. 1 Molekul lemak + 2H2O2 C6H12O6( glukosa ). Perbandingan C : H : O molekul lemak ( misalnya : tristerin ) adalah 57 : 110 : 6. Pada molekul karbohidrat perbandingan C : H : O adalah 6 : 12 : 6 . Itulah sebabnya energi yang digunakan dalam oksidasi lemak jauh lebih banyak. Rantai asam lemak yang banyak mengandung gugus CH2 merupakan bentuk penyimpanan yang ideal untuk surplus energi metabolic. Zat ini dalam bentuk sangat tereduksi, sehingga energi yang dihasilkan juga besar. Di sisi lain, lemak disimpan dalam bentuk paling pekat dan sedikit mengandung air, di mana energi potensial dapat disimpan. Sementara itu, pada oksidasi protein di dalam tubuh produk akhir katabolismenya adalah urea dan senyawa nitrogen lainnya, ditambah CO2dan H2O. Itulah sebabnya nilai kalori protein dalam tubuh hanya + 4,1kkal / gram.Catatan : setiap penggunaan per liter O2untuk katabolisme, akan membebaskan energi sebesar 4,82 kalori ( 4,82 kkal ).

Sumber pustaka :1. D.A.Pratiwi dkk, Biologi SMA kelas XII, Erlangga, Jakarta, 20062. John W Kimball, Biologi jilid 1 ,Erlangga, Jakarta, 1999.

Metabolismeadalah jumlah semua proses fisika dan kimia yang menghasilkan dan mempertahankan zat hidup terorganisasi (anabolisme), dan juga transformasi yang menghasilkan energi yang dapat digunakan organisme (katabolisme). 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.

KatabolismeJalur katabolisme yang menguraikan molekul kompleks menjadi senyawa sederhana mencakup: Respirasi sel, jalur metabolisme yang menghasilkan energi (dalam bentuk ATP dan NADPH) dari molekul-molekul bahan bakar (karbohidrat, lemak, dan protein). Jalur-jalur metabolisme respirasi sel juga terlibat dalam pencernaan makanan.o Katabolisme karbohidratGlikogenolisis, pengubahan glikogen menjadi glukosaGlikolisis, pengubahan glukosa menjadi piruvat dan ATP tanpa membutuhkan oksigen. pentosa fosfat, pembentukan NADPH dari glukosa.Jaluro Katabolisme protein, hidrolisis protein menjadi asam amino. Respirasi aerobiko Transpor elektrono Fosforilasi oksidatif Respirasi anaerobik,o Daur Corio Fermentasi asam laktato Fermentasio Fermentasi etanol

AnabolismeJalur anabolisme yang membentuk senyawa-senyawa dari prekursor sederhana mencakup: Glikogenesis, pembentukan glikogen dari glukosa. Glukoneogenesis, pembentukan glukosa dari senyawa organik lain. Jalur sintesis porfirin Jalur HMG-CoA reduktase, mengawali pembentukan kolesterol dan isoprenoid. Metabolisme sekunder, jalur-jalur metabolisme yang tidak esensial bagi pertumbuhan, perkembangan, maupun reproduksi, namun biasanya berfungsi secara ekologis, misalnya pembentukan alkaloid dan terpenoid. Fotosintesis Siklus Calvin dan fiksasi karbon

METABOLISME LEMAKLemak merupakan kelompok senyawa heterogen yang berkaitan dengan asam lemak, baik secara aktual maupun potensial. Sifat umum lemak yaitu relative tidak larut dalam air dan larut dalam pelarut non polar seperti eter, kloroform, alcohol dan benzena. Lipid diklasifikasikan menjadi:1. Lipid sederhana adalah ester asam lemak dengan berbagai alkohol. Misalnya: lilin dan minyak.2. Lipid majemuk adalah ester asam lemak yang mengandung gugus lain selain alkohol dan asam lemak yang terikatpada alkoholnya. Misalnya: fosfolipid, glikolipid, solfolipid, amino lipid dan lipoprotein.3. Derivate lipid, misalnya: alkohol, asam lemak, gliserol,steroid, lemak-lemak aldehid dan vitamin A, D, E, dan K.Fungsi dari lemak adalah sebagai energy cadangan, pembentukan membrane sel, bahan bakar tubuh, bersama protein sebagai alat angkut, penggerak hormone, agen pengemulsi, isolator panas memelihara organ tubuh, melindungi organ tubuh dll.Pemecahan lemak menjadi asam lemak, monogliserida, kolin dan sebagainya, terjadi hampi semuanya secara eksklusif dalam duodenum dan jejunum, melalui kerja sama antara gara-garam empedu dan lipase pancreas, dalam lingkungan pH yang lebih tinggi yang disebabkan oleh sekresi bikarbonat.

Asam-asam lemak, monogliserida, fosfat, kolesterol bebas dan bahan penyusun lain dari lemak yang terbenuk olah proses pencernaan, diserapke dalam sel mukosa intestine. Penyerapan terjadi dengan jalan difusi pasif, terutama dalam setengah bagian atas usus kecil. Garam-garam empedu yang disekresi untuk menolong pencernaan dan penyerapan akan diserap kembali dalam saluran pencernaan bagian bawah.Setelah masuk ke dalam mukosa intestin, trigliserida, fosfolipid dan ester kolesterol disintesis kembali, di bungkus dengan sedikit protein kemudian disekresikan ke dalam kilomikron ke dalam ruang ekstraselular, memasuki lacteal system limfe.

Bagian terbesar dari lemak makanan yang telah memasuki system limfe secara perlahan memasuki aliran darah (sebagai kiomikron) melalui ductus turachicus jadi mencegah perubahan besar kadar lemak darah permukaan. Masuknya darah ke dalam darah dari limfe terus selama berjam-jam setelah makan banyak lemak. Kilomikron dan VLDL terutama diproses oleh sel-sel adipose dan urat daging. Apoprotein di permukaan mengaktifkan lipase lipoprotein (LPL) yang terikat pada permukaan pembuluh darah kecil dan kapiler dalam jaringan-jaringan tersebut. Ini menyebabkan pembebasan secara local asam lemak bebas yang secara cepat diserap an digunakan untuk energy atau diinkoporasikan kembali menjadi trigliserida untuk digunakan kemudian. Kelebihan fosfolipid permukaan dan beberapa kolesterol dan protein dipindahkan ke HDL. Sisa trigliserida yang terdeplesi dalam kilomikron, dengan ester kolesterol memasuki hati melalui reseptor khusus.

Di dalam hati, ester kolesterol akan mendapat proses esterifikasi dan bersama asam-asam lemak memasuki pool hati yang ada. Kolesterol diekskresikan ke dalam empedu atau diesterifikasi dan diinkoporasikan ke dalam VLDL untuk nanti diangkut lebih lanjut. Asam-asam lemak terbentuk terutama dari kelebihan karbohidrat yang tidak dibutuhkan secara local untuk enegi atau membrane sel diinkorporasikan kembali ke dalam trigliserida. Dan bersama fosfolipid, koleserol dan protein dikemas dalambentuk VLDL hati memasuki aliran darah dan melalui lintasan yang sama dengan VLDL-intestin.yaitu khilangan komponen trigliserida sampai lipase lipoprotein. Tetapi umumnya, lebih lama dalam plasma daripada kilomikron.

Hampir semua asam lemak memasuki jaringan lemak atau urat daging untuk disimpan dalam bentuk trigliserida. Lipoprotein yang tinggal itu menjadi LDL atas pertolongan HDL dan Lechithin-Cholsterol Acyl Transferase (LCAT) yang mengesterifikasi kolesterol dengan asam lemak poli tidak jenuh dari posisi 2 pada lesitin. LDL yang pada prinsipnya terdiri dari inti ester kolesterol, protein dan fosfolipid permukaan kemudian diambil oleh hampir semua jaringan permukaan. Pengambilan LDL secara normal juga tergantung ikatannya pada reseptor terutama pada membrane sel. Reseptor-reseptor tesebut bisa tidak mempunyai atau mengandung secara tidak sempurna salah satu atau lebih bentuk-bentuk hiperkolesterolemia yang sehubungan. Kalau LDL plasma meningkat, peningkata katabolisme terjadi atas pertolongan makrofag-makrofag retikuloendotelial atau peningkatan pengambilan yang tidak spesifik.

Jaringan lemak melepas asam lemak bebas dan gliserol ke dalam darah, dimana asam lemak tersebut diangkut dengan albumin ke hamper semua organ. Di lain pihak, gliserol berjalan terutama ke dalam hati dan sedikit ke dalam ginjal, hanya jaringan-jaringan ini tempatnya dapat digunakan. Langkah pertama memerlukan proses fosforilasi oleh asam alfa gliserol kinasne, yang tidak didapatkan dalam jaringan lain. Tidak adanya enzim ini dalam jaringan lemak mungkin dapat menolong mencegah agar sikus pembentukan dan pemecahan trigliserida dalam tubuh tidak sia-sia, karena pembentukan alfa gliserol fosfat dalam jaringan lemak akan menyebabkan tersintesisnya kembali trigliserida. Sintesis trigliserida dalam jaringan lemak tergantung pada pembentukan alfa gliserol fosfat dari glukose dan dalam kondisi dimana lemak dibutuhkan untuk energy dengan glucose tidak tersedia untuk proses ini.

Metabolisme KarbohidatKarbohidrat adalah derivate aldehid atau keton dari alkohol polihidris atau senyawa lain yang menghasilkan derivat tersebut pada hidrolisinya. Karbohidrat dikelompokkan menjadi:1. Monosakarida, tidak dapat dihidrolisis menjadi senyawa karbohidrat yang lain tanpa kehilangan sifat-sifat sebagai karbohidrat. Misalnya: gliserol, ribose, galaktosa, dan fruktosa.2. Disakarida, jika dihidrolisis menjadi 2 molekul monosakarida. Misalnya: maltose, skrosa, laktosa dan trehalosa.3. Olisakarida, jika dihidrolis menghasilkan sampai 10 molekul monosakarida. Misalnya: raffinosa.4. Polisakarida, jika dihidrolisis menghasilkan lebih dari 10 molekul monosakarida. Misalnya: amilum, dekstran, dekstrin, glikogen, selulosa, galaktan, dll.

Pencernan karbohidrat kompleks dimulai dalam mulut dengan amilase saliva yang menghidrolisis pati (amylase, amilo pectin, glikogen) menjadu unit-unit yang lebih kecil dan sebagian menjadi disakarida. Dari sana, sudah sangat sedikit pemecahan karbohidrat kompleks sampai mencapai usus kecil bagian atas, dimana banyak terjadi pencernaan karbohidrat. Enzim pancreas dan intestine, terutama amlas pancreas, mereduksi kompleks karbohidrat menjadi unit-unit dimerik maltose (glukosa-glukosa). Sintesis amylase penkreas diatur oleh insulin dan proses ini akan terganggu pada saat menderita diabetes. Kemudian enzim-enzim disakarida (sukrosa dan laktosa) menjadi heksosa-heksosa penyusunnya. Unit heksosa tersebut diserap ke dalam mukosa intestine seperti proses pemecahan disakarida dan diangkat dari tempat pemecahan tersebut ke hati melalui peredaran darah portal.

Penyerapan beberapa monosakarida (glukosa, fruktosa, dan galaktosa) terjadi dalam proses yang membutuhkan energimelibatkan inklinasi kimiawi Na+ ekstraselular melintasi brush border, pompo Na+. Antara gukosa dan galaktosa berkompetisi untuk system pengangkutan yang sama. Disakarida, sucrose diserap secara bersama atau lebih cepat sebagai glukosa dan fruktosa pada saat dipecah dalam brush border sel mukosa intestine.Oleh karena kebiasaan mukosa intestine mengambil mono dan disakarida maka konsumsi gula-gula ini dan banyak karbohidrat lain akan meningkatkan kadar glukosa, fruktosa, dan galaktosa plasma dengan cepat dan secara nyata. Hal ini akan menghasilkan suatu seri aktivitas adaptasi guna mempertahankan homeostasis plasma. Memakan beberapa bahan makanan yang mengandung karbohidrat kompleks (polimerik) yang dapat dicerna tidak akan mengubah konsentrasi gukosa darah scara cepat, hal ini kemungkinan di sebabkan oleh pencernan pati yang lebih lamban oleh amylase saliva dan pancreas. Akibatnya aktivitas adaptasi yan gkurang drastic (trmasuk sekersi insulin) mungkin diperlukan kalau karohidrat yang dimakan dalam bentuk pati dengan gula.

Masuknya glukosa ke dalam darah, meningkatkan kadar glukosa darah, yang menyebabkan tersekresinya insulin dari pancreas dan menurunkan sekresi glucagon. Selanjutnya menyebabkan peningkatan pengambilan glukosa oleh hati, urat daging dan jaringan lemak. Juga merangsang sintesis glikogen dalam hati dan urat daging dengan jalan mengurangi produksi cyclic Adenin Monofosfat (cAMP) dan proses fosforilasi atau sintesis glukogen terbatas secara fisik, oleh karena sifat molekul glikogen yang sangat voluminous (terhidrasi) dan diperkirakan bahwa tidak lebih dari 10-15 jam setara energy glukosa dapat disimpan dalam hati (sekitra 100 g). dalam kondisi pengambilan atau konsumsi glukosa maksimal ada kemungkinan lebih banyak lagi glikogen (sekitar 0,5 kg) yang diencerkan dalam massa jaring yang lebih besar, disimpan dalam urat daging.Kelebihan glukosa akan dikonversi menjadi asam-asam lemak dan tigliserida terutama oleh hati dan jaringan lemak. Trigliserida yang terbentuk dalam hati dibebaskan ke plasma sebagai Veri Low Density Lipoprotein (VLDL) yang akan diambil oleh jaringan lemak untuk disimpan.

Setiap substrat yang akan masuk ke dalam siklus krebs harus berupa asam karboksilat (senyawa gula). Oleh karena itu substrat respirasi yang berasal dari karbohidrat dan lemak serta protein harus mengalami proses penguraian menjadi substrat respirasi yang sederhana.

Contoh dari penyakit yang disebabkan karena kelebihan karbohidrat dan adalah obesitas yaitu suatu keadaan dimana terjadi penumpukan lemak tubuh yang berlebih. Obesitas terjadi karena karena ketidakseimbangan antara energi yang masuk dengan energi yang keluar. Body Mass Index (BMI) atau Indeks Massa Tubuh (IMT) telah diakui sebagai metoda yang paling praktis dalam menentukan tingkat overweight dan obesitas pada orang dewasa di bawah umur 70 tahun.

MetabolismeSel merupakan unit kehidupan yang terkecil, oleh karena itu sel dapat menjalankan aktivitas hidup, di antaranya metabolisme.Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim.Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2, yaitu:1. Anabolisme/Asimilasi/Sintesis, yaitu proses pembentakan molekul yang kompleks dengan menggunakan energi tinggi.energi cahaya6 CO2 + 6 H2O > C6H1206 + 6 02klorofil glukosa(energi kimia)a. FotosintesisArti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Pada kloroplas terjadi transformasi energi, yaitu dari energi cahaya sebagai energi kinetik berubah menjadi energi kimia sebagai energi potensial, berupa ikatan senyawa organik pada glukosa. Dengan bantuan enzim-enzim, proses tersebut berlangsung cepat dan efisien. Bila dalam suatu reaksi memerlukan energi dalam bentuk panas reaksinya disebut reaksi endergonik. Reaksi semacam itu disebut reaksi endoterm.Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.CO2 + 2 NADPH2 + O2 > 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2Ringkasnya :Reaksi terang : 2 H20 > 2 NADPH2 + O2