METABOLISME KARBOHIDRAT

Sebagai hasil dari pencernaan dan absorpsi gula dan zat tepung yang ada dalam darah berupa glukosa. Jumlah gula dalam darah normal 100 mg glukosa dalam 1cc darah.

Penyimpanan glukosa dalam tubuh terjadi pada hati, otot dan tulang dalam bentuk glikogen. Glikogen dalam otot digunakan untuk aktifitas otot dan diganti kembali dengan glukosa darah menurut kebutuhan. Glukosa paling mudah dicerna dan diasimilasikan untuk makanan tambahan pengganti karbohidrat, protein dan lemak. Amilasi mengubah semua zat tepung menjadi maltosa. Pemecahan akhir pada maltosa menjadi berbagai monosakarida yang terdiri dari selulosa, glukosa, dan galaktosa.

ABSORPSI

Monosakarida diserap ke dalam darah dan persentase gula darah dipertahankan karena pengendalian insulin dan aktifitas hati. Di dalam jaringan terjadi oksidasi karbohidrat untuk menyediakan panas dan energi. Kelebihannya disimpan sebagai lemak, penambahan berat badan. Sewaktu proses pembakaran, CO2 disingkirkan sebagai produk buangan hasil pembakaran karbohidrat di dalam jaringan yang diekskresikan. Oleh paru-paru berupa air (H2O) dan karbondioksida (CO2), dari kulit berupa keringat dan dalam urin.

1. Kemampuan hati

Metabolisme kabohidrat : hati mengambil glukosa dan monosakrida lainnya dari dalam plasma. Gula diubah menjadi glukosa 6-fosfat atau metabolit lainnya pada glikolisis. Kemudian zat-zat tersebut dapat disimpan sebagai cadangan karbohidrat dalam bentuk glikogen atau dipecah. Pada peristiwa ini, sebagian besar gula diubah menjadi asam lemak dan hanya sebagian kecil yang digunakan untuk memproduksi ATP. Pada penurunan kadar gula darah, aliran glukosa berbalik arah. Hati tidak mengambil glukosa, malahan organ ini mengeluarkannya. Glukosa yang dikeluarkan tersebut diambil dari simpanan glikogen. Bila simpanan glikogen telah habis terpakai, glukosa dapat dibentuk dari laktat, gliserol atau kerangka karbon asam amino dengan bantuan proses glukoneogenesis.

2. Metabolisme didalam hati pada fase penyerapan.

Metabolisme karbohidrat : glukosa dan gula lainnya dapat dengan mudah melewati membrane sel hepatosit dengan bantuan pengemban (tanpa control dari insulin). Didalam sel, glukosa segera difosforelasi menjadi glukosa 6-fosfat. Dari glukosa 6-fosfat terbuka beberapa jalur reaksi. Jadi akan terbentuk lebih banyak glikogen (pengaruh insulin). Juga jalur heksosamonofosfat (1) berlangsung lebih cepat dan NADPH yang terbentuk digunakan untuk sintesis asam lemak. Glikolisis (2) dipercepat melalui aktivasi enzim kunci yaitu fosfofruktokinase dan piruvat kinase (pengaruh insulin atau glucagon). Asetil-KoA digunakan untuk sintesis asam lemak (3). Sebaliknya glukoneogenesis (4) diperlambat karena penghambatan oleh piruvat karboksilase dan fruktosa 1,6-bisfosfatase.

3. Metabolisme didalam hati pada fase pasca- penyerapan

Metabolisme karbohidrat : pada kekurangan pemasukan energi (misalnya pada malam hari, kelaparan dan puasa) , hati pertama-tama memobilisasi cadangan glikogennya. Dengan bantuan glikogen fosforilase, glikogen akan  diubah  menjadin  glukosa 6-fosfat melalui zat antara glukosa 1-fosfat. Setelah pelepasan gugus fosfat, glukosa dikeluarkan kedalam darah. Aktivitas fosforilase disebabkan oleh suatu perbandingan kadar insulin/glukosa yang rendah melalui cAMP. Karena simpanan glikogen hati hanya mengandung kira-kira 150 g glukosa, maka cadangan ini sudah habis terpakai setelah 6 hingga 12 jam kekurangan makanan. Karena vitalnya glukosa bagi organ-organ (terutama otak), maka mempertahankan kadar glukosa plasma pada nilai tertentu sangat terpenting. Untuk maka aktivitas glukoneogenesis (1) harus ditingkatkan. Glukoneogenesis pada puasa yang berkepanjangan merupakan pemasok glukosa yang terpenting. Substrat glukoneogenesis adalah terutama kerangka karbon asam amino dan gliserol dari pemecahan lemak. Sebaliknya, asam lemak tidak dapat diubah menjadi glukosa, karena residu asetil yang terbentuk dari asam lemak melalui oksidasi-β (2) bila melewati daur asam sitrat akan dipecah secara sempurna menjadi C0_2.

Disamping asam lemak, glukosa merupakan pemasok energi terpenting pada organisme. Konsentrasi glukosa didalam darah dipertahankan konstan pada 4-6 mM (0,8-1,0 g ^. L^-1).  Organisme dapat mencapai konsentrasi tersebut melalui suatu regulasi yang tepat dari proses yang memasok dan menggunakan glukosa. Yang terutama berperan pada proses-proses tersebut adalah hati.

Selain itu hati juga mempunyai kemampuan untuk membentuk glukosa melalui perubahan dari gula lainnya (misalnya fruktosa dan galaktosa) atau  dari  produk metabolisme. Perubahan laktosa menjadi glukosa di dalam daur  Cori dan alamin menjadi glukosa dengan bantuan daur alanin sangat penting untuk beberapa jaringan.

1. Katabolisme Karbohidrat

ü  Ex: C₆H₁₂O₆ + O₂                  CO₂ + H₂O + ATP.

ü  Glukosa : senyawa dengan 6 atom C, 12 atom H, dan 6 atom O.

ü  Jika tidak ada O₂, molekul glukosa terurai menjadi C₂H₅OH,CO₂ dan H₂O (reaksi anaerobik).

1.1.Reaksi aerobik

·         C₆H₁₂O₆ + 6O₂          6H₂O + 6CO₂ + 675 kkal

·         Proses respirasi aerob dibagi menjadi 3 yaitu:

Glikolisis,siklus krebs, dan transport elektron.

a.       Glikolisis

·         Peristiwa penguraian satu molekul glukosa (terdiri dari 6 atom C) menjadi 2 molekul asam piruvat (terdiri dari 3 atomC) 2 molekul  NADH dan 2 molekul ATP.

·         NADH : singkatan dari nikotinamida adenine dinukleotida hidrogen, yang merupakan sumber electron berenergi tinggi.

·         Selama glikolisis ,dihasilkan  4 molekul ATP, akan tetapi 2 molekul ATP diantaranya digunakan kembali untuk berlangsungnya reaksi-reaksi  yang  lain, sehingga tersisa 2 molekul ATP  yang siap digunakan tubuh.

·         Tempat : disitoplasma (luar mitokondria).

·         Hasil akhir : asam piruvat.

·         Senyawa lain glukosa : fruktosa, manosa, galaktosa, lemak.

·         Setelah glikolisis, asam piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif  reaksi yang mengubah asam piruvat  (3C) menjadi asetil KoA (2C )  .

·         Skema :        2 asam piruvat

                                     2 NDA⁺                     2 NADH

                                Koenzim A                     2CO₂

                     Asetil koenzim A

b.      Siklus krebs

·         Penemu : Hans Krebs.

·         Asam piruvat (3C) yang hasil akhir dari glikolisis di ubah terlebih dahulu menjadi asetil KoA  (2C) melalui dekarboksilasi oksidatif.

·         Memasuki siklus krebs, asetil KoA direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C)         asam sitrat (6C).

·         Pada tiap tahapan dilepaskan energi dalam bentuk ATP  dan Hidrogen. ATP  yang dihasilkan langsung dapat digunakan.

·         Pada siklus krebs, sebagian besar energi disimpan dalam NADH, yaitu sebanyak 6 molekul.

·         Berlangsung dengan memerlukan oksigen bebas.

·         Berlangsung di mitokondria.

·         Gambar :            Asetik KoA (C₂)

    - Membran dlm                                 

                         mitokondria /          Daur               2 CO₂

                         krista (aerob)           Krebs             6NADH

                                                                               2 FADH

·         Selain NADH, pada satu tahap energi dihasilkan dalam FADH₂       ( Flavin Adenin Dinukleotida Hidrogen).

·         Juga menghasilkan 2 ATP secara langsung.

c.       Sistem transport elektron (STE)

Pada transport electron ini sangat kompleks pada dasarnya electron dan H⁺ dari NADH dan FADH₂ dibawa dari satu substrat lain secara berantai. Pembawa elektron dalam transport elektron, ae : protein besi sulfur (Fe.S) dan sitokrom. Selain itu terdapat pula senyawa ubikuinon yang bukan protein. Setiap kali dipindahkan, energi yang terlepas digunakan untuk mengikat fosfat anorganik (P) ke molekul ADP sehingga terbentuk ATP. Pada bagian akhir-akhir terdapat O₂ sehingga sebagai penerima (akseptor), sehingga terbentuklah H₂O.

Glikolisis             : 2 NADH + 2 ATP                = 8 ATP

                                6 ATP         

Oksidasi piruvat : 2 NADH (6 ATP)                  = 6 ATP

Siklus krebs        : 6 NADH + 2 FADH + 2ATP = 24 ATP

                                18 ATP             4 ATP                         _.

                                                                                38 ATP

Senyawa-senyawa digunakan sebagai bahan dasar proses anabolisme. Pada respirasi terjadi efisiensin bahan. Karena tidak ada bahan yang terbuang.

1.2.      Reaksi anaerobik

·         Adalah reaksi pemecahan karbohidrat untuk mendapatkan energy tanpa menggunakan O_2.

·         Menggunakan senyawa tertentu : asam fosfoenol piruvat atau asetal dehida sebagai pengikat hidrogen dan pembentuk asam laktat atau alcohol.

·         Bahan baku pada peragian : glukosa.

·         Hasil akhir : alkohol, O₂, energy.

·         Alkohol bersifat racun bagi sel-sel ragi.sel-sel ragi hanya tahan terhadap alkohol pada kadar 9-18 % jika kadar alkohol lebih tinggi 9-18%, proses alkolisasi (pembuatan alkohol) terhenti.

·         Energi yang dihasilkan respirasi anaerob lebih kecil dibandingkan respirasi aerobik, karena glukosa tidak terurai secara lengkap menjadi air dan CO_2.

·         Anaerob lebih sederhana karena tidak melalui reaksi-reaksi antara sebagaimana reaksi respirasi aerobic.

·         Reaksi aerobik: 675 kkal .

     Reaksi anarobik : 21 kkal .

     C₆H₁₂O_{6              2}C₂H₅OH + 2CO₂ + 21 kkal.

·      Clostridium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat hidup jika berhubungan dengan udara bebas. Infeksi tetanus dapat terjadi jika luka tertutup sehingga memberi kemungkinan bakteri tumbuh subur.

DAFTAR PUSTAKA

Syaifuddin, Drs. 2006.  ANATOMI FISIOLOGI: Untuk Mahasiswa Keperawatan. Jakarta: EGC

Koolman, Jan. 2001. ATLAS BERWARNA DAN TEKS BIOKIMIA. Jakarta: Hipokrates