BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Untuk melakukan aktivitasnya manusia dan hewan memerlukan energi

yang diperoleh dari makanannya. Umumnya makanan tersebut merupakan

karbohidrat, yaitu suatu polisakarida yang mengandung sejumlah gugus hidroksil.

Senyawa karbohidrat terdiri atas atom C, H dan O dengan rumus umum (CH2O)n

atau CnH2nOn.

Untuk memperoleh energi yang diperlukan oleh tubuh, maka karbohidrat

tersebut harus dipecah menjadi molekul-molekul yang lebih sederhana sehingga

dapat diserap oleh sel. Proses selanjutnya didalam sel terjadi proses metabolisme

sehingga dihasilkan energi berupa ATP. Proses metrabolisme ini terdiri dari

glikolisis, glukoneogenesis, metabolisme piruvat, dan siklus krebs.

Pengubahan karbohidrat hingga dihasilkan energi ini tidak semudah yang

kita bayangkan karena melalui beberapa reaksi-reaksi yang rumit dan

berkelanjutan. Oleh karena itu penyusun ingin membahas masalah ini supaya

lebih memahami bagaimana reaksi yang terjadi dan berapa energi yang dihasilkan

dari proses metabolisme tersebut.

1.2 RUMUSAN MASALAH

Dalam makalah yang kami susun ini ada beberapa hal yang akan dibahas,

antara lain yaitu:

1. Apa pengertian karbohidrat?

2. Bagaimana penggolongan karbohidrat?

3. Bagaimana proses metabolisme karbohidrat hingga dihasilkan energi?

1.3 TUJUAN PENULISAN

1

Tujuan kami membuat makalah ini adalah untuk mengetahui proses

metabolisme karbohidrat yang terjadi di dalam sel sehingga dihasilkan energi

berupa ATP. Dan juga untuk memenuhi tugas mata kuliah biologi dasar.

1.4. MANFAAT

Adapun manfaat dari makalah ini adalah agar kita dapat mengetahui

bagaimana proses metabolisme karbohidrat.

2

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 PENGERTIAN KARBOHIDRAT

Karbohidrat adalah suatu komponen dalam makanan yang merupakan

sumber energi yang utama bagi makhluk hidup, khususnya manusia dan hewan.

Karbohidrat diperoleh dari tumbuhan melalui proses fotosintesis dari

karbondioksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil di dalam daun.

Secara umum reaksi tersebut dapat digambarkan sebagai berikut:

6 CO2 + 6 H2O sinar matahari, klorofil C6H12O6 + 6 O2

Glukosa yang dihasilkan diubah menjadi amilum dan disimpan dalam buah, umbi,

atau batang yang dapat dikonsumsi oleh manusia dan hewan.

Karbohidrat tersusun atas atom-atom karbon, hidrogen dan oksigen

dengan perbandingan atom H dan O adalah 2:1, misalnya glukosa dengan rumus

kimia C6H12O6 atau sukrosa yang mempunyai rumus kimia C12H22O11. Senyawa

karbohidrat mempunyai gugus fungsi –OH dan aldehid atau keton sehingga

karbohidrat dapat didefinisikan sebagai polihidroksialdehida atau

polihidroksiketon.

Karbohidrat dalam tubuh hewan dibentuk dari beberapa asam amino,

gliserollemak, dan sebagian besar diperoleh dari makanan yang berasal dari

tumbuh-tumbuhan. Karbohidrat dalam sel tubuh disimpan dalam hati dan jaringan

otot dalam bentuk glikogen. Hewan dapat mensisntesis sebagian karbohidrat dari

lemak dan protein, tetapi jumlah terbesar karbohidrat dalam jaringan tubuh hewan

berasal dari tumbuhan.

2.2 PENGGOLONGAN KARBOHIDRAT

Karbohidrat dapat dikelompokkan menurut jumlah unit gula, ukuran dari

rantai karbon, lokasi gugus karbonil (-C=O), serta stereokimia. Berdasarkan

3

jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 3 golongan utama

yaitu monosakarida, oligosakarida, dan polisakarida.

a. Monosakarida (terdiri atas 1 unit gula)

Monosakarida merupakan karbohidrat yang paling sederhana dan tidak

dapat dihidrolisis lagi menjadi karbohidrat lain. Penamaan monosakarida

ditentukan oleh jumlah atom C pada molekulnya. Karbohidrat sederhana ini dapat

dibagi menjadi triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, atau tergantung dari jumlah atom

karbon yang dimiliki, dan dalam aldosa atau ketosa, jadi tergantung pada gugus

aldehida atau ketonnya. Contoh monosakarida adalah triosa, pentosa, dan heksosa.

Triosa memiliki 3 atom C, terdapat di dalam sel sebagai hasil atau

metabolit pada oksidasi heksosa dan pentosa. Pentosa memilliki 5 atom C,

terdapat pada asam nukleat (DNA dan RNA) dan beberapa koenzim. Heksosa

memiliki 6 atom C, contohnya adalah glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Glukosa

adalah suatu aldoheksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat

dapat memutar cahaya terpolarisasi kearah kanan. Di alam, terdapat dalam buah-

buahan dan madu lebah. Di alam, glukosa dihasilkan dalam reaksi antara karbon

dioksida dalam air disebut fotosintesis dan glukosa yang terbentuk terus

digunakan untuk pembentukan amilum atau selulosa. Adapun fruktosa

mempunyai rasa lebih manis dari pada glukosa. fruktosa berkaitan dengan glukosa

membentuk sukrosa.

b. Oligosakarida (terdiri atas 2-4 unit gula)

Senyawa yang termasuk oligosakarida mempunyai molekul yang terdiri

atas beberapa molekul monosakarida. Dua molekul monosakarida yang berikatan

membentuk satu molekul disakarida, tiga molekul monosakarida akan membentuk

trisakarida dan seterusnya. Yang termasuk oligosakarida antara lain sukrosa,

maltosa, laktosa, dan rafinosa.

Sukrosa adalah gula yang kita pergunakan sehari-hari disebut juga gula

pasir, mempunyai dua molekul monosakarida yang terdiri dari satu molekul

glukosa dan satu molekul fruktosa.

4

Maltosa mempunyai dua molekul monosakarida yang terdiri dari dua

molekul glukosa. Di dalam tubuh maltosa didapat dari hasil pemecahan amilum,

lebih mudah dicerna dan rasanya lebih enak.

Laktosa mempunyai dua molekul monosakarida yang terdiri dari satu

molekul glukosa dan satu molekul galaktosa. Laktosa kurang larut di dalam air,

hanya terdapat pada susu sehingga disebut juga gula susu.

c. Polisakarida (terdiri atas lebih dari 10 unit gula)

Polisakarida merupakan senyawa karbohidrat kompleks yang mengandung

lebih dari 60.000 molekul monosakarida yang tersusun membentuk rantai lurus

ataupun bercabang. Polisakarida rasanya tawar (tidak manis).

Amilum (pati) merupakan sumber energi utama sebagai bahan makanan

pokok. Umbi-umbian, serealia dan biji-bijian merupakan sumber amilum.

Amilum tidak larut di dalam air dingin, tetapi larut di dalam air panas membentuk

cairan yang sangat pekat seperti pasta disebut "gelatinisasi".

Dekstrin merupakan zat antara dalam pemecahan amilum. Molekulnya

lebih sederhana, lebih mudah larut di dalam air, dengan iodium akan berubah

menjadi wama merah.

Glikogen terbentuk dari ikatan 1000 molekul, larut di dalam air, bila

bereaksi dengan iodium akan menghasilkan warna merah. Glikogen banyak

terdapat pada kecambah, serealia, susu, dan juga terdapat pada otot hewan,

manusia dan ikan. Glikogen disimpan di dalam hati dan otot sebagai cadangan

energi, yang sewaktu-waktu dapat diubah kembali menjadi glukosa bila

dibutuhkan.

2.3 METABOLISME KARBOHIDRAT

Metabolisme adalah suatu proses reaksi kimia yang terjadi di dalam

makhluk hidup, mulai dari makhluk bersel satu yang sangat sederhana seperti

bakteri sampai makhluk bersel banyak seperti tumbuhan, hewan dan juga

manusia. Di dalam proses ini makhluk hidup mendapat, mengubah, dan memakai

5

senyawa kimia dari sekitarnya untuk kelangsungan hidupnya. Kelangsungan

reaksi kimia didalam metabolisme dari permulaan sampai ke suatu hasil akhir

disebut jalur metabolisme. Senyawa yang terbentuk selama jalur metabolisme

berlangsung disebut senyawa antara (intermediate).

Metabolisme meliputi proses sintesis (anabolisme) dan proses penguraian

(katabolisme) senyawa atau komponen di dalam sel hidup. Melalui jalur

anabolisme terbentuk senyawa dan diperlukan sejumlah energi supaya proses

anabolisme terjadi. Reaksi kimia yang terjadi meliputi sintesis dari ikatan C-C-

(sintesa asam lemak), ikatan CO-N- (sintesa protein), ikatan C-N-(sintesis urea),

dan ikatan .C-O- (sintesa trigliserida) memerlukan energi. Unsur kimia dan

senyawa digunakan untuk membentuk senyawa baru yang lebih besar. Sebaliknya

melaui jalur katabolisme akan terjadi penguraian senyawa menjadi

komponenyang lebih kecil. Misalnya, katabolisme glukosa akan terurai menjadi

karbon dioksida (CO2) danair (H2O). Di dalam proses katabolisme sejumlah

energi dilepaskan; sebagian dipakai oleh sel dan sisanya hilang sebagai panas.

Produksi energi untuk keperluan sel terjadi dalam tiga tahap;

1. Molekul-molekul besar komponen makanan seperti protein, pati, lemak

dipecah selama proses pencernaan dan penyerapan menjadi molekul-molekul

yang lebih kecil seperti asam amino, monosakarida dan asam lemak 

2. Sebagian besar molekul-molekul yang lebih sederhana ini selanjutnya

diuraikan menjadi senyawa antara (intermediate) yang terdiri dari dua atom

karbon yakni asam asetat (CH3COOH), dan asam asetat dipecah menjadi air

dan karbon dioksida.

Elektron dan ion hidrogen yang dilepaskan selama proses metabolisme ini

disumbangkan ke atom oksigen membentuk air. Sebagian energi yang dihasilkan

di dalam proses katabolisme ini memicu sintesa adenosin triphosphat (ATP). ATP

adalah energi di dalam suatu bentuk yang digunakan sel.

Metabolisme Karbohidrat dimulai dengan pencernaan Amilum dalam usus

halus. Hasil pencernaan berupa monosakarida diserap oleh usus halus. Rangkaian

6

reaksi yang membentuk beberapa jalur, seperti glikolisis, glikogen sintesis dan

pemecahannya, HMP Shunt, glukoneogenesis, asam uronat sebenarnya adalah

merupakan katabolisme glukosa.

Untuk mempermudah mempelajari metabo-lisme karbohidrat, maka dibagi

menjadi beberapa jalur metabolisme. Namun hendaknya diingat bahwa dalam

tubuh, jalur-jalur ini merupakan kesatuan, yang mana jalur yang paling banyak

dilalui tergantung pada keadaan (status nutrisi) waktu itu.

Pembagiannya adalah: Glikolisis ("glycolysis"), Glikogenesis

("glycogenesis"), Glikogenolisis ( "glycogenolysis" ), Oksidasi asam piruvat, Jalur

fosfoglukonat oksidatif ("Hexose Mono-phosphate Shunt" atau "Pentose

Phosphate Pathway" ), Glukoneogenesis ("gluconeogenesis" ), Metabolisme

fruktosa, galaktosa dan heksosamin.

2.3.1 G L I K O L I S I S

Glikolisis adalah pemecahan glukosa menjadi asam piruvat atau asam

laktat. Jalur ini terutama terjadi dalam otot bergaris, yang dimaksudkan untuk

menghasilkan energi (ATP). Apabila glikolisis terjadi dalam suasana anaerobik

maka akan berakhir dengan asam laktat, dan menghasilkan dua ATP.

a. Tahapan reaksi glikolisis.

Proses glikolisis dimulai dengan molekul glukosa dan diakhiri dengan

terbentuknya asam piruvat. Serangkaian reaksi-reaksi dalam proses glikolisis

tersebut dimanakan juga jalur Embden-meyerhof.

Reaksi-reaksi yang berlangsung pada proses glikolisis dapat dibagi dalam

dua fase. Pada fase pertama, glukosa diubah menjadi triofosfat dengan proses

fosforilasi. Fase kedua dimulai dari reaksi oksidasi triofosfat hingga terbentuk

asam laktat. Perbedaan antara kedua fase ini terletak pada aspek energi yang

berkaitan debgan reaksi-reaksi dalam kedua fase tersebut.

Dalam proses glikolisis satu mol glukosa diubah menjadi dua mol asam

piruvat. Fase pertama dalam proses glikolisis melibatkan dua mol ATP yang

7

diubah menjadi ADP. Jadi fase pertama ini menggunakan energi yang tersimpan

dalam molekul ATP. Fase kedua mengubah dua mol triosa yang terbentuk pada

fase pertama menjadi dua mol asam laktat, dan dapat menghasilkan 4 mol ATP.

Jadi fase kedua ini menghasilkan energi. Apabila ditinjau dari keseluruhan proses

glikolisis ini menggunakan 2 mol ATP dan menghasilkan 4 mol ATP sehingga

masih sisa 2 mol ATP yang ekivalen dengan energi sebesar 14.00 kalori. Energi

tersebut tersimpan dan dapat digunakan oleh otot dalam energi mekanik.

Gambar :Proses glikolisis

Glikolisis terdiri dari 2 fase: Fase preparasi (preparatory phase), yaitu

fosforilasi glukosa dan konversinya menjadi gliseraldehid 3-fosfat. Fase

8

pembayaran (payoff phase), yaitu konversi oksidatif gliseraldehid 3-P menjadi

piruvat disertai pembentukan ATP dan NADH.

Reaksi netto glikolisis:

Glukosa + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2Piruvat + 2NADH + 2H+ + 2ATP +

2H2O

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).

Pada glikolisis aerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:

Hasil tingkat substrat : + 4 ATP

Hasil oksidasi respirasi : + 2 NADP = 6 ATP

Jumlah : +10 ATP

Dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : - 2 ATP

= + 8 ATP

Pada glikolisis anaerob, energi yang dihasilkan terinci sebagai berikut:

Hasil tingkat substrat : + 4 ATP

Hasil oksidasi respirasi : + 0 ATP

Jumlah : + 4 ATP

Dikurangi untuk aktifasi glukosa dan fruktosa 6P : - 2 ATP

9

= + 2 ATP

10

2.3.2 GLIKOGENESIS

Glikogenesis : merupakan jalur pembentukan glikogen dari glukosa, erat

hubungannya dengan kestabilan kadar gula darah dalam tubuh seseorang. Tahap

awal glikogenesis melibatkan glukosa. Awal reaksi dari glikogenesis yaitu reaksi

pembentukan glukosa yang dikatalis oleh enzim heksokinase atau enzim

glukokinase dan reaksinya bersifat irreversible.

Pembentukan glikogen (glikogenesis) terjadi hampir dalam semua jaringan, tapi

yang paling banyak adalah dalam hepar dan dalam otot.

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

heksokinase sedangkan di hati oleh glukokinase

ATP + D-glukosa → D-glukosa 6- fosfat + ADP

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

11

yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat( glukosa 1,6-bisfosfat bertindak

sebagai koenzim).

Glukosa 6-fosfat → Glukosa 1- fosfat

Enz-P + Glukosa 1-fosfat→ Enz + Glukosa 1,6-bifosfat →Enz-P + Glukosa 6-fosfat

3. Selanjutnya sampai pada reaksi kunci di dalam biosintesis glikogen yaitu

reaksi yang tidak terlibat di dalam pemecahan glikogen. glukosa 1-fosfat bereaksi

dengan uridin trifosfat (UTP) untuk membentuk uridin difosfat glukosa

(UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim uridin difosfat glukosa pirofosforilase

(UDPG pirofosforilase) meng-katalisis pembentukan uridin difosfat glukosa

(UDP-glukosa).

UTP + Glukosa 1-fosfat → UDP-glukosa + Ppi

2.3.3 GLIKOGENOLISIS

Tahap pertama penguraian glikogen adalah pembentukan glukosa 1-fosfat.

Berbeda dengan reaksi pembentukan glikogen, reaksi ini tidak melibatkan UDP-

glukosa, dan enzimnya adalah glikogen fosforilase. Selanjutnya glukosa 1-fosfat

diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh enzim yang sama seperti pada reaksi

kebalikannya (glikogenesis) yaitu fosfoglukomutase. Jalur glikogenolisis bukan

merupakan jalur kebalikan dari glikogenesis yang disebabkan kerja enzim yang

bersifat reversibel melainkan masing-masing mempunyai jalur sendiri dengan

macam enzim yang berbeda. Enzim adenilat siklase mempengaruhi glikogenesis

dan glikogenosis secara tidak langsung, adenilat siklase hanya mengatalisis

pembentukan AMP siklik dari ATP yang bersifat merangsang fosforilase dan

menekan glikogen sintese.

12

Gambar: Proses Glikogenolisis

Glikogenolisis seakan-akan kebalikan dari glikogenesis, akan tetapi

sebenarnya tidak demikian, proses ini memiliki lintasan terpisah. Untuk

memutuskan ikatan glukosa satu demi satu dari glikogen diperlukan enzim

fosforilase. Enzim ini 4 glikogen untuk spesifik untuk proses fosforolisis

rangkaian 1 menghasilkan glukosa 1-fosfat. Residu glukosil terminal pada rantai

paling luar molekul glikogen dibuang secara berurutan sampai kurang 6. Ada 4

buah residu glukosa yang tersisa pada tiap sisi cabang 1.

(C6)n ( glikogen) + Pi → 4 (C6)n-1 (glikogen) + Glukosa 1-fosfat

Gluko transferase dibutuhkan sebagai katalisator pemindahan unit

trisakarida 6 dari satu cabang ke cabang lainnya sehingga membuat titik cabang 1

6 memerlukan kerja enzim enzim pemutus terpajang. Hidrolisis ikatan 1 cabang

(debranching enzyme) yang spesifik. Dengan pemutusan cabang tersebut, maka

kerja enzim fosforilase selanjutnya dapat berlangsung.

Enzim ini hanya memecah ikatan α-1-4 glikosidik, dan berhenti pada

empat residu dari titik cabang. Enzim amilo (α 1,4)(α 1,4) glukan transferase,

13

memindah tiga unit glukosa yang terikat pada rantai cabang (yang tinggal empat)

pada rantai yang lain membentuk “rantai” lurus. Selanjutnya enzim glikogen

fosforilase.akan memecah ikatan α-1,4 sampai 4 unit glukosa dari titik cabang,

demikian seterusnya.

Debranching enzim (amilo 1,6-glukosidase) memecah ikatan glukosidik

1,6 dan menghasilkan glukosa. Dalam otot glukosa yang dihasilkan tidak cukup

banyak untuk dieksport keluar sel, kemungkinan dipakai oleh sel otot itu sendiri.

Glukosa 1-fosfat yang terlepas diubah menjadi glukosa 6-fosfat oleh

enzim fosfoglukomu-tase. Senyawa ini bisa masuk jalur glikolisis atau jalur

lainnya. Di hepar, ginjal dan epitel usus halus glukosa 6-fosfatase yang spesifik

memecah ikatan ester dan melepaskan glukosa ke peredaran darah.

Tahap reaksi berikutnya adalah pembentukan glukosa dari glukosa 6-

fosfat. Berbeda dengan reaksi kebalikannya dengan glukokinase, dalam reaksi ini

enzim lain, glukosa 6-fosfatase, melepaskan gugus fosfat sehigga terbentuk

glukosa. Reaksi ini tidak menghasilkan ATP dari ADP dan fosfat.

Glukosa yang terbentuk inilah nantinya akan digunakan oleh sel untuk

respirasi sehingga menghasilkan energi yang tersimpan dalam bentuk ATP

14

2.3.4 GLUKONEOGENESIS

Glukoneogenesis adalah reaksi pembentukan glukosa yang berasal dari

senyawa-senyawa non karbohidrat misalnya asam-asam amino, senyawa-senyawa

intermediet yang dijumpai di jalur-jalur metabolisme. Glukoneogenesis

berlangsung pada keadaan tubuh yang sedang mengalami kekurangan glukosa

untuk memenuhi energi yang diperlukan oleh tubuh, misalnya dalam keadaan

kelaparan. Jalur glukoneogenesis terutama berlangsung di hati dan ginjal.

Proses Glukoneogenesis

Asam laktat yang terjadi pada proses glikolisis dapat dibawa oleh darah ke

hati. Disini asam laktat diubah menjadi glukosa kembali melalui serangkaian

reaksi dalam suatu proses yang disebut glukoneogenesis (pembentukan gula baru).

Pada dasarnya glukoneogenesis ini adalah sintesis glukosa dari senyawa-senyawa bukan

karbohidrat, misalnya asam laktat dan beberapa asam amino. Proses glukoneogenesis

berlangsung terutama dalam hati. Walaupun proses glukoneogenesis ini adalah sintesis

glukosa, namun bukan kebalikan dari proses glikolisis karena ada tiga tahap reaksi

dalam glikolisis yang tidak reversible, artinya diperlukan enzim lain untuk

kebalikannya.

Glukosa + ATP Glukosa-6-Posfat + ADP2.

Fruktosa-6-posfat + ATP fruktosa 1,6 diposfat + ADP3.

Fosfoenol piruvat + ADP asam piruvat + ATP

Dengan adanya tiga tahap reaksi yang tidak reversible tersebut, makaproses

glukoneogenesis berlangsung melalui tahap reaksi lain, yaitu : 1.Fosfoenolpiruvat dibentuk

dari asam piruvat melalui pembentukan asamoksalo asetat.

(a) Asam piruvat + CO2+ ATP + H2O asam oksalo asetat +ADP + Fosfat +

2H+

(b) Oksalo asetat + guanosin trifosfat fosfoenol piruvat +guanosin

difosfat + CO2

Reaksi (a) menggunakan katalis piruvat karboksilase dan reaksi (b) menggunakan

fosfoenolpiruvat karboksilase.

15

Jumlah reaksi (a) dan (b) ialah :

asam piruvat + ATP + GTP + H2O fosfoenolpiruvat + ADP +GDP + fosfat +

2H+ 

Fruktosa-6-fosfat dibentuk dari fruktosa-1,6-difosfat dengan cara hidrolisisoleh

enzim fruktosa-1,6-difosfatase. Reaksinya sebagai berikuit :

fruktosa-1,6-difosfat + H2O fruktosa-1.6-difosfat fruktosa-6-fosfat + fosfat3.

Glukosa dibentuk dengan cara hidrolisis glukosa-6-fosfat dengan katalis

glukosa-6-fosfatase. Reaksinya sebagai berikuit :

glukosa-6-fosfat + H2O glukosa-6-fostafase glukosa + fosfat.

16

Gambar : Proses Glukoneogenesis

2.3.5 OKSIDASI ASAM PIRUVAT

Dalam jalur ini, piruvat dioksidasi (dekarboksilasi oksidatif) menjadi

Asetil- KoA, yang terjadidi dalam mitokondria sel. Reaksi ini dikatalisir oleh

berbagai enzim yang berbeda yang bekerjasecara berurutan di dalam suatu

kompleks multi enzim yang berkaitan dengan membran internal mitokondria.

Secara kolektif, enzim tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan

analog dengan kompleks ∝-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 nonkarbohidrat menjadi karbohidrat.Rangkaian reaksi

kimia yang terjadi dalam lintasan oksidasi piruvat adalah sebagai berikut:

1. Dengan adanya TDP (thiamine diphosphate), piruvat didekarboksilasi menjadi

derivatehidroksietil 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 TD P 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.

Piruvat + NAD+ + KoA Asetil KoA + NADH + H+ + CO2

17

2.3.6 SIKLUS ASAM SITRAT (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 menyebabkankatabolisme 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 (CH3CO∼KoA, asetat aktif), suatu ester koenzim A. Ko-A

mengandung vitamin asam pantotenat.

Fungsi utama siklus asam sitrat adalah sebagai lintasan akhir bersama

untuk oksidasikarbohidrat, lipid dan protein. Hal ini terjadi karena glukosa, asam

18

lemak dan banyak asam aminodimetabolisir menjadi asetil KoA atau intermediat

yang ada dalam siklus tersebut.

Selama proses oksidasi asetil KoA di dalam siklus, akan terbentuk

ekuivalen pereduksi dalambentuk 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

19

interna mitokondria sehinggamemfasilitasi pemindahan unsur ekuivalen pereduksi

ke enzim terdekat pada rantai respirasi, yangbertempat di dalam membran interna

mitokondria.

Tahapan Reaksi Siklus Krebs:

Tahap 1. sitrat sintase (hidrolisis) Asetil KoA + oksaloasetat + H2O sitrat +

KoA-SH

Merupakan reaksi kondensasi aldol yg disertai hidrolisis dan berjalan

searah

Klinis: sitrat sintase sangat spesifik terhadap zat yang dikerjakan. Flouroasetil

KoA dapat menggantikan gugus–asetil KoA. Flourosasetat kadang digunakan

sebagai racun tikus.

Tahap 2. aconitase, memerlukan 2 tahap

Sitrat diubah menjadi isositrat oleh enzim akonitase yg mengandung Fe2+

caranya : mula-mula terjadi dehidrasi menjadi cis-akonitat (yang tetap terikat

enzim ) kemudian terjadi rehidrasi menjadi isositrat 

20

Tahap 3. isositrat dehidrogenase (dekarboksilasi pertama)

Isositrat dioksidasi menjadi oksalosuksinat (terikat enzim) oleh isositrat

dehidrogenase yang memerlukan NAD+. Reaksi ini diikuti dekarboksilasi oleh

enzim yg sama menjadi α-ketoglutarat. Enzim ini memerlukan Mn2+ / Mg2+. Ada 3

jenis isozim isositrat dehidrogenase : satu jenis isozim menggunakan NAD+

(intramitokondria), isozim ini hanya ditemukan didalam mitokondria NADH + H+

yang terbentuk akan diteruskan dalam rantai respirasi. Dua jenis isozim yang lain

menggunakan NADP+ dan ditemukan di luar mitokondria (ekstramitokondria) dan

sitosol

Tahap 4. α-ketoglutarat dehidrogenase kompleks (dekarboksilasi)

Dekarboksilasi oksidatif α-ketoglutarat (caranya seperti pada

dekarboksilasi oksidatif 

piruvat) menjadi suksinil KoA oleh enzim α-ketoglutarat dehidrogenase

kompleks. Enzim ini memerlukan kofaktor seperti : TPP, Lipoat, NAD+, FAD dan

KoA-SH. Reaksi ini secara fisiologis berjalan searah.

Klinis: Reaksi ini dapat dihambat oleh arsenit mengakibatkan akumulasi /

penumpukan α-ketoglutarat 

Tahap 5. suksinat thikonase (fosforilasi tingkat substrat)

Suksinil KoA Suksinat

Reaksi ini memerlukan ADP atau GDP yg dengan Pi akan membentuk ATP atau

GTP. Juga memerlukan Mg2+. Reaksi ini merupakan satu-satunya dalam TCA

cycle yg membentuk senyawa fosfat berenergi tinggi pada tingkat substrat. Pada

jaringan dimana glukoneogenesis terjadi ( hati & ginjal) terdapat 2 jenis isozim

suksinat thiokonase, satu jenis spesifik GDP, satu jenis untuk ADP. Pada jaringan

nonglukoneogenik hanya ada isozim yang menggunakan ADP

Tahap 6: Suksinat dehidrogenase (dehidrogenasi dan oksidasi)

Suksinat + FAD Fumarat + FADH2

21

Reaksi ini tidak lewat NAD, Klinis: dihambat oleh malonat, asam dikarboksilat

berkarbon3. Suksinat dapat tertimbun dan pernapasan terhambat 

Tahap 7 : Fumarase (dehidrasi)

Fumarat + H2O L-Malat 

( Tidak memerlukan koenzim )

 Tahap 8: Malat dehidrogenase

L-Malat + NAD+ Oksaloasetat + NADH + H+

Reaksi ini membentuk kembali oksaloasetat.

Terdapat 6 isozim MDH, 50% isozim MDH adalah tipe IV

Sifat amfibolik siklus asam sitrat 

Siklus asam sitrat bersifat amfibolik, yang artinya memiliki dua sifat yaitu

anabolik (sintesis molekul untuk menjadi senyawa yang lebih kompleks) maupun

katabolik (pemecahan molekul menjadi molekul yang lebih sederhana) hal ini

disebabkan karena senyawa intermidiete harus digantikan.

Pintasan yang menggunakan senyawa intermidiete siklus asam sitrat adalah:

1. Biosintesis glukosa (glukoneogenesis)– oxaloacetate. (yang ditransportasikan

sebagai malate)

2. Biosintesis lipid-acetyl-CoA dari ATP-citrate lyase.

ATP + citrate + CoA ADP + Pi + oxaloacetate + acetyl-CoA

3.Biosintesis asam amino -α-ketoglutarate (dehidrogenasi atau

transaminasidariglutamate) dan transaminasi oxaloacetate.

4.Biosintesi porfirin - succinyl-CoA.

Sifat amfibolik yang dimiliki oleh siklus Asam Sitrat berkaitan dengan

reaksi anaplerotik yangberperan menggantikan senyawa intermidiet siklus Krebs

yang habis:

22

1.Piruvat karboksilase

2.Piruvat + CO2 + ATP + H2O oksaloasetat + ADP + Pi.

3.Oksidasi asam lemak - suksinil-CoA.

4.Katabolisme (Ile, Met, Val) - suksinil-CoA.

5.Transaminasi dan deaminasi asam amino untuk menjadi -α- ketoglutarate dan

oksaloasetat.

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

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 inidihasilkan energi berupa ATP.

23

3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat.

Dalam tahap inidihasilkan energi berupa ATP.

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. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogen pun 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.

24

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

A. Metabolisme karbohirat 

1. Karbohidrat adalah senyawa organik terdiri dari unsur karbon, hidrogen,

dan oksigen. Karbohidrat terbagi menjadi 3 kelompok yaitu monosakarida,

disakarida, polisakarida.

2. Glikolisis: perubahan glukose →asam piruvat 

5 R/ Glukose + 2 ADP + 2 PO4→2 asam piruvat + 2 ATP + 4 H

Hasil utama glikolisis: asam piruvat 

Energi dihasilkan: 2 ATP

Tempat reaksi glikolisis: sitoplasma

Terdiri 2 lintasan: Embden Meyerhof dan Heksosmonofosfat 

B. Siklus Krebs ( Asam piruvat )

1. Siklus Krebs merupakan sarana pengaruh bermacam zat yang berasal dari

berbagai jalur metabolisme menjadi beberapa macam zat-antara yang

lazim berperan pada jalur katabolisme dan anabolisme

2. Beberapa enzim berperan sebagai alat bantu, mengkatalisis berbagai reaksi

anaplerotik untuk mempertahankan dan atau mengisi kembali komponen-

komponen siklus Krebs

3. Kepentingan siklus Krebs erat rangkaiannya dengan rantai pernapasan serta

dihasilkannya ATP yang diperlukan pada gerakan, transportasi, dan

biosintesis

Siklus Kreb: perubahan asetil co-A→H

R/ 2 Asetil Ko-A + 6 H2O + 2 ADP→4 CO2 + 16 H + 2 Ko-A + 2 ATP

Hasil utama: H

25

Energi dihasilkan: 2 ATP

Tempat berlangsung: mitokondria

Sisa metabolisme CO2 berasal dari hasil samping Siklus Krebs/Siklus Asam Sitrat/

Siklus Asam Trikarboksilat

3.2 Saran

Seperti yang telah dibahas dalam pembahasan , kita tahu proses metabolism

karbohidrat itu tidaklah sesingkat yang kita bayangkan, namun terdiri dari

beberapa proses untuk mengubah karbohidrat menjadi energy. Bisa kita

bayangkan betapa besarnya karunia dan kekuasaan Allah, di dalam sel yang

begitu kecil,terjadi reaksi-reaksi ataupun proses-proses yang begitu banyak,yang

semua prose itu bermanfaat untuk kelangsungan hidup manusia. Oleh karena kita

sebagai mahluk ciptaan Allah wajib mensyukuri nikmat dan anugerah yang telah

diberikan Allah tersebut. Dan juga Makalah ini jauh dari kesempurnaan, oleh

karena itu diharapkan bagi pembaca untuk dapat membaca dari referensi lainnya.

26

DAFTAR PUSTAKA

Anonimous. 2012. Biokimia. www.docstoc.com/docs/66361172/biokimia.

Diakses tanggal 11 November 2012

Anonimous. 2012. Glikolisis. http://id.scribd.com/doc/69807631/Glikolisis-

Siklus- Krebs-dan-Glukoneogenesis. Diakses tanggal 11 November 2012

Anonimous. 2012. Makalah Biokimia.

http://id.scribd.com/doc/74730287/makalah-biokimia-vhyee. Diakses

tanggal 1 Desember

Anonimous. 2012. Makalah Karbohidrat. http://al-

faj.blogspot.com/2011/05/makalah-karbohidrat.html. Diakses tanggal 9

Desember 2012

Anonimous. 2012. Metabolisme Karbohidrat.

http://4uliedz.wordpress.com/2009/04/09/metabolisme-karbohidrat/.

Diakses tanggal 22 Desember 2012

Anonimous. 2012. Metabolisme Karbohidrat.

http://ebookbrowse.com/metabolisme-karbohidrat-ms-word-doc-

d198686437. Diakses tanggal 11 November 2012

Anonimous. 2012. Metabolisme Karbohidrat.

http://ml.scribd.com/doc/24753579/METABOLISME-

KARBOHIDRAT. Diakses tanggal 1 Desember 2012

Anonimous. 2012. Proses Metabolisme Karbohidrat.

http://id.scribd.com/doc/84272372/PROSES-METABOLISME-

KARBOHIDRAT. Diakses tanggal 9 Desember 2012

Poedjiadi, Anna dan Titin Supriyanti. 2006. Dasar-dasar Biokimia. Bandung: UI-

Press

27

Tim Pengelola TPB Biologi Dasar Universitas Riau. 1997. Diktat Kuliah Biologi

Dasar. Pekanbarau:UR-Press

Toha. 2001. Biokimia, Metabolisme Biomolekul. Bandung: Alfabeta

Wirahadikusumah, Muhammad. 1985. Metabolisme Energi, Karbohidrat dan

Lipid. Bandung: ITB

28