METABOLISME KARBOHIDRAT
Karbohidrat dalam makanan terutama adalah polimer-polimer hexosa, dan yang paling penting adalah galaktosa, fruktosa, dan glukosa. Kebanyakan monosakarida dalamtubuh berada dalam bentuk D isomer. Hasil yang terutama pada pencernaan hidrat arang dan gula yang terutama terdapat dalam darah ialah glukosa. Kadar normal glukosa puasa dalam vena perifer, yang ditetapkan dengan metoda glukosa oksidase yang sangat spesifik adalah 60-80 mg/dl (3,4-4,5 mmol/L). Dalam darah arteri, kadar glukosa 15-30 mg/dl lebih tinggi dari darah vena.
Begitu masuk dalam sel, glukosa akan mengalami fosforilasi membentuk glukosa-6-fosfat. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah heksokinase. Dalam hati, terdapat enzim lain lagi yang disebut glukokinase, yang lebih spesifik terhadap glukosa dan seperti halnya heksokinase, akan meningkat kadarnya oleh insulin dan berkurang pada kelaparan dan diabetes. Glukosa-6-fosfat dapat berpolimerisasi membentuk glikogen, atau mengalami katabolisme. Proses pembentukan glikogen disebut glikogenesis. Dan pemecahan glikogen disebut glikogenolisis. Glikogen sebagai bentuk glukosa yang dapat disimpan terdapat dalam hampir semua jaringan tubuh terutama dalam hati dan otot rangka. Pemecahan glukosa menjadi asam piruvat atau asam laktat (atau keduanya) disebut glikolisis. Katabolisme glukosa berlangsung melewawti dua jalan: jadi triosa-triosa atau mengalami oksidasi dan dekarboksilasi membentuk pentosa. Jalan yang ditempuh untuk membentuk asam piruvat melalui triosa-triosa disebut “Embden-Myerhof pathway”, sedang jalan melalui asam glukonat dan pentosa disebut “direct oxidative pathway”, atau “heksosamonofosfat-shunt”. Asam piruvat mengalami konversi membentuk asetil-KoA. Interkonversi antara karbohidrat, protein, dan lemak meliputi konversi gliserol yang berasal dari lemak menjadi dihidroksiaseton fosfat dan konversi sejumlah asam amino dengan rantai karbon yang merupakan zat antara dalam Embden-Myerhof pathway dan siklus asam sitrat, membentuk zat-zat antara ini melalui deaminasi. Melalui jalan ini dan dengan konversi laktat menjadi glukosa, molekul-molekul bukan glukosa dapat dikkonversikan menjadi glukosa (glukoneogenesis). Glukosa dapat diubah menjadi lemak melalui asetil-KoA, tetapi karena konversi asam piruvat menjadi asetil-KoA sebagaimana reaksi-reaksi glikolisis umumnya bersifat irreversibel, lemak tidak dapat diubah menjadi glukosa melalui jalan ini. Dengan demikian, hanya sedikit terjadi perubahan lemak menjadi hidrat arang dalam tubuh, karena disamping produk dari gliserol yang secara kuantitatif tidak berarti, tidak ada jalan untuk konversi.
Siklus Asam Sitrat
Siklus asam sitrat (Siklus Krebs, siklus asam trikarboksilat) adalah suatu rangkaian reaksi dimana asetil-KoA dimetabolisir menadi CO2 dan atom-atom H. Asetil-KoA mula-mula mengalami kondensasi dengan asam dengan 4 atom C, yaitu asam oklsaloasetat, membentuk membentuk asam sitrat dan HS-KoA. Dalam satu rangkaian dengan 7 reaksi yang berurutan akan dilepaskan 2 molekul CO2 membentuk kembali asam oksaloasetat. Empat pasang atom H akan dipindahkan pada rantai flavoprotein-sitochrom, membentuk 12 ATP dan 4 H2O, dimana 2 H2O dipakai dalam siklus. Siklus asam sitrat adalah jalanan umum untuk oksidasi membentuk CO2 dan H2O dari hidrat arang, lemak, dan beberapa asam amino. Kebanyakan memasuki siklus ini melalui asetil KoA, tetapi asam piruvat juga dapat memasuki siklus dengan mengikat CO2 membentuk asam oksaloasetat dan sejumlah asam-asam amino dapat berkonversi menjadi zat-zat antara dalamsiklus asam sitrat melalui proses aminasi. Ikatan antara asam piruvat dengan CO2 membentuk asa oksaloasetat adalah salah satu diantara reaksi-reaksi metabolik yang amat banyak jumlahnya dimana CO2 merupakan unsur pembangun dan bukan senyawa sisa. Siklus asam sitrat membutuhkan oksigen dan tidak dapat berlangsung dalam suasana anaerob.
Glikolisis menjadi piruvat terjadi diluar mitokondria dan dimetabolisir. Fosforilasi oksidatif hanya terjadi dalam mitokondria. Dalam mitokondria enzim-enzim yang ikut serta dalam proses ini teratur dalamurutan tertentu sepanjang dinding dalam.
Pembentukan Energi
Produk bersih senyawa-senyawa fosfat berenergi tinggi di dalam metabolisme glukosa dan glikogen menjadi asam piruvat tergantung dimana metabolisme tersebut berlangsung apakah melalui Meyerhof pathway atau heksomonofosfat-shunt. Konversi satu molekul fosfogliseraldehid menjadi asam fosfogliserat menghasilkan 1 ATP, dan dari 1 molekul asam fosfoenolpiruvat menjadi asam piruvat menghasilkan 1 molekul lagi. Karena tiap molekul glukosa-6-fosfat melalui Embden-Meyerhof pathway menghasilkan 2 molekul fosfogliseraldehid, akan dihasilkan 4 molekul ATP untuk tiap molekul glukosa yang dimetabolisir menjadi asam piruvat. Reaksi-reaksi ii berlangsung tanpa oksigen, jadi merupakan pembentukan energi pembentukan energi anaerob, atau “oksidasi anaerob dalam tingkat substrat”. Akan tetapi, 1 molekul ATP akan dipakai untuk pembentukan fruktosa-1, 6-di-fosfat dari fruktosa-6-fosfat, dan 1 molekul lagi untuk fosforilasi glukosa waktu memasuki sel. Dengan demikian, bila asam piruvat dibentuk dari glikogen secara anaerob, hasil bersih adalah 3 molekul ATP untuk tiap molekul glukosa-6-fosfat, tetapi bila asam piruvat dibentuk dari 1 molekul glukosa darah, hasil bersih hanya 2 molekul ATP. Ikatan berenergi tinggi lain yang dibentuk secara anaerob adalah ikatan tioester dari asetil-KoA. Energinya dipakai untuk konversi asetat lebih lanjut dalam siklus asam sitrat.
Untuk konversi fosfogliseraldehid menjadi asam gliserofosfat menjadi asam gliserofosfat, dibutuhkan NAD+. Dalam suasana aerob, NADH dioksidasi menjadi rantai flavoprotein-sitokrom, menjadi NAD+ dan selanjutnya akan membentuk 6 molekul ATP untuk tiap 2 molekul asam gliserofosfat. Secara anaerob (glikolisis anaerob), dapat diharapkan akan terjadi block pada tingkat konversi fosfogliseraldehid segera setelah NAD+ diubah menjadi NADH. Akan tetapi asam piruvat dapat menerima hidrogen dari NADH membentuk NAD+ dan asam laktat. Dengan cara ii, metabolisme glukosa dan pembentukan energi dapat berlangsung sementara tanpa oksigen. Asam laktat yang tertimbun akan diubah kembali menjadi asam piruvat bila mendapatkan O2. NADH akan mengembalikan atom hidrogen pada rantai flavo-protein-sitokrom.
Melalui glikolisis aerob, pembentukan ATP 19 kali lebih besar dari suasana anaerob. Tidak hanya ada tambahan 6 molekul ATP pada oksidasi NADH melalui rantai flavoprotein-sitokrom, tetapi oksidasi yang sama pada 2 molekul NADH yang terjadi oleh konversi 2 molekul asam piruvat menjadi asetil-KoA, menghasilkan 6 molekul ATP dan pada tiap putaran siklus asam sitrat dalam suasana yang benar-benar aerob akan dihasilkan 12 molekul ATP. Dengan demikian, hasil bersih untuk tiap molekul glukosa darah yang dimetabolisir secara aerob melalui Embden-Myerhof pathway dan siklus asam sitrat adalah 38 molekul ATP (2 + 2 x 3 + 2 x 3 + 2 x 12).
Oksidasi glukosa melalui heksosemonofosfat-shunt menghasilkan sejumlah besar NADPH. Koenzim yang tereduksi ini sangat penting untuk banyak proses-proses metabolik. Pentosa-pentosa yang terbentuk dalam proses ini membangun struktur untuk nukleotida-nukleotida. Jumlah ATP yang terbentuk bergantung pada jumlah NADPH yang berkonversi menjadi NADH dan kemudian dioksidasi.
Karbohidrat dalam makanan terutama adalah polimer-polimer hexosa, dan yang paling penting adalah galaktosa, fruktosa, dan glukosa. Kebanyakan monosakarida dalamtubuh berada dalam bentuk D isomer. Hasil yang terutama pada pencernaan hidrat arang dan gula yang terutama terdapat dalam darah ialah glukosa. Kadar normal glukosa puasa dalam vena perifer, yang ditetapkan dengan metoda glukosa oksidase yang sangat spesifik adalah 60-80 mg/dl (3,4-4,5 mmol/L). Dalam darah arteri, kadar glukosa 15-30 mg/dl lebih tinggi dari darah vena.
Begitu masuk dalam sel, glukosa akan mengalami fosforilasi membentuk glukosa-6-fosfat. Enzim yang mengkatalisis reaksi ini adalah heksokinase. Dalam hati, terdapat enzim lain lagi yang disebut glukokinase, yang lebih spesifik terhadap glukosa dan seperti halnya heksokinase, akan meningkat kadarnya oleh insulin dan berkurang pada kelaparan dan diabetes. Glukosa-6-fosfat dapat berpolimerisasi membentuk glikogen, atau mengalami katabolisme. Proses pembentukan glikogen disebut glikogenesis. Dan pemecahan glikogen disebut glikogenolisis. Glikogen sebagai bentuk glukosa yang dapat disimpan terdapat dalam hampir semua jaringan tubuh terutama dalam hati dan otot rangka. Pemecahan glukosa menjadi asam piruvat atau asam laktat (atau keduanya) disebut glikolisis. Katabolisme glukosa berlangsung melewawti dua jalan: jadi triosa-triosa atau mengalami oksidasi dan dekarboksilasi membentuk pentosa. Jalan yang ditempuh untuk membentuk asam piruvat melalui triosa-triosa disebut “Embden-Myerhof pathway”, sedang jalan melalui asam glukonat dan pentosa disebut “direct oxidative pathway”, atau “heksosamonofosfat-shunt”. Asam piruvat mengalami konversi membentuk asetil-KoA. Interkonversi antara karbohidrat, protein, dan lemak meliputi konversi gliserol yang berasal dari lemak menjadi dihidroksiaseton fosfat dan konversi sejumlah asam amino dengan rantai karbon yang merupakan zat antara dalam Embden-Myerhof pathway dan siklus asam sitrat, membentuk zat-zat antara ini melalui deaminasi. Melalui jalan ini dan dengan konversi laktat menjadi glukosa, molekul-molekul bukan glukosa dapat dikkonversikan menjadi glukosa (glukoneogenesis). Glukosa dapat diubah menjadi lemak melalui asetil-KoA, tetapi karena konversi asam piruvat menjadi asetil-KoA sebagaimana reaksi-reaksi glikolisis umumnya bersifat irreversibel, lemak tidak dapat diubah menjadi glukosa melalui jalan ini. Dengan demikian, hanya sedikit terjadi perubahan lemak menjadi hidrat arang dalam tubuh, karena disamping produk dari gliserol yang secara kuantitatif tidak berarti, tidak ada jalan untuk konversi.
Siklus Asam Sitrat
Siklus asam sitrat (Siklus Krebs, siklus asam trikarboksilat) adalah suatu rangkaian reaksi dimana asetil-KoA dimetabolisir menadi CO2 dan atom-atom H. Asetil-KoA mula-mula mengalami kondensasi dengan asam dengan 4 atom C, yaitu asam oklsaloasetat, membentuk membentuk asam sitrat dan HS-KoA. Dalam satu rangkaian dengan 7 reaksi yang berurutan akan dilepaskan 2 molekul CO2 membentuk kembali asam oksaloasetat. Empat pasang atom H akan dipindahkan pada rantai flavoprotein-sitochrom, membentuk 12 ATP dan 4 H2O, dimana 2 H2O dipakai dalam siklus. Siklus asam sitrat adalah jalanan umum untuk oksidasi membentuk CO2 dan H2O dari hidrat arang, lemak, dan beberapa asam amino. Kebanyakan memasuki siklus ini melalui asetil KoA, tetapi asam piruvat juga dapat memasuki siklus dengan mengikat CO2 membentuk asam oksaloasetat dan sejumlah asam-asam amino dapat berkonversi menjadi zat-zat antara dalamsiklus asam sitrat melalui proses aminasi. Ikatan antara asam piruvat dengan CO2 membentuk asa oksaloasetat adalah salah satu diantara reaksi-reaksi metabolik yang amat banyak jumlahnya dimana CO2 merupakan unsur pembangun dan bukan senyawa sisa. Siklus asam sitrat membutuhkan oksigen dan tidak dapat berlangsung dalam suasana anaerob.
Glikolisis menjadi piruvat terjadi diluar mitokondria dan dimetabolisir. Fosforilasi oksidatif hanya terjadi dalam mitokondria. Dalam mitokondria enzim-enzim yang ikut serta dalam proses ini teratur dalamurutan tertentu sepanjang dinding dalam.
Pembentukan Energi
Produk bersih senyawa-senyawa fosfat berenergi tinggi di dalam metabolisme glukosa dan glikogen menjadi asam piruvat tergantung dimana metabolisme tersebut berlangsung apakah melalui Meyerhof pathway atau heksomonofosfat-shunt. Konversi satu molekul fosfogliseraldehid menjadi asam fosfogliserat menghasilkan 1 ATP, dan dari 1 molekul asam fosfoenolpiruvat menjadi asam piruvat menghasilkan 1 molekul lagi. Karena tiap molekul glukosa-6-fosfat melalui Embden-Meyerhof pathway menghasilkan 2 molekul fosfogliseraldehid, akan dihasilkan 4 molekul ATP untuk tiap molekul glukosa yang dimetabolisir menjadi asam piruvat. Reaksi-reaksi ii berlangsung tanpa oksigen, jadi merupakan pembentukan energi pembentukan energi anaerob, atau “oksidasi anaerob dalam tingkat substrat”. Akan tetapi, 1 molekul ATP akan dipakai untuk pembentukan fruktosa-1, 6-di-fosfat dari fruktosa-6-fosfat, dan 1 molekul lagi untuk fosforilasi glukosa waktu memasuki sel. Dengan demikian, bila asam piruvat dibentuk dari glikogen secara anaerob, hasil bersih adalah 3 molekul ATP untuk tiap molekul glukosa-6-fosfat, tetapi bila asam piruvat dibentuk dari 1 molekul glukosa darah, hasil bersih hanya 2 molekul ATP. Ikatan berenergi tinggi lain yang dibentuk secara anaerob adalah ikatan tioester dari asetil-KoA. Energinya dipakai untuk konversi asetat lebih lanjut dalam siklus asam sitrat.
Untuk konversi fosfogliseraldehid menjadi asam gliserofosfat menjadi asam gliserofosfat, dibutuhkan NAD+. Dalam suasana aerob, NADH dioksidasi menjadi rantai flavoprotein-sitokrom, menjadi NAD+ dan selanjutnya akan membentuk 6 molekul ATP untuk tiap 2 molekul asam gliserofosfat. Secara anaerob (glikolisis anaerob), dapat diharapkan akan terjadi block pada tingkat konversi fosfogliseraldehid segera setelah NAD+ diubah menjadi NADH. Akan tetapi asam piruvat dapat menerima hidrogen dari NADH membentuk NAD+ dan asam laktat. Dengan cara ii, metabolisme glukosa dan pembentukan energi dapat berlangsung sementara tanpa oksigen. Asam laktat yang tertimbun akan diubah kembali menjadi asam piruvat bila mendapatkan O2. NADH akan mengembalikan atom hidrogen pada rantai flavo-protein-sitokrom.
Melalui glikolisis aerob, pembentukan ATP 19 kali lebih besar dari suasana anaerob. Tidak hanya ada tambahan 6 molekul ATP pada oksidasi NADH melalui rantai flavoprotein-sitokrom, tetapi oksidasi yang sama pada 2 molekul NADH yang terjadi oleh konversi 2 molekul asam piruvat menjadi asetil-KoA, menghasilkan 6 molekul ATP dan pada tiap putaran siklus asam sitrat dalam suasana yang benar-benar aerob akan dihasilkan 12 molekul ATP. Dengan demikian, hasil bersih untuk tiap molekul glukosa darah yang dimetabolisir secara aerob melalui Embden-Myerhof pathway dan siklus asam sitrat adalah 38 molekul ATP (2 + 2 x 3 + 2 x 3 + 2 x 12).
Oksidasi glukosa melalui heksosemonofosfat-shunt menghasilkan sejumlah besar NADPH. Koenzim yang tereduksi ini sangat penting untuk banyak proses-proses metabolik. Pentosa-pentosa yang terbentuk dalam proses ini membangun struktur untuk nukleotida-nukleotida. Jumlah ATP yang terbentuk bergantung pada jumlah NADPH yang berkonversi menjadi NADH dan kemudian dioksidasi.
Postingan
0 komentar:
Posting Komentar