BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Kehipuan sehari-hari, kita banyak menemui berbagai zat-zat kimia yang

berhubungan dengan kita, bahkan kita bahkan sebagai manusia banyak

menggunakan zat kimia dalam berbagai kebutuhan. Hal tersebut tidak terlepas

bahwa kita sendiripun merupakan organisme yang terbangun dari asam

senyawa-senyawa yang terbentuk menjadi sebuah kesatuan hingga dapat

bekerja.

Tubuh kita banyak mengandung senyawa-senyawa kimia yang

merupakan salah satu faktor dalam mendukung keberlangsungan kehidupan.

Salah satu senyawa penting dalam tubuh kita adalah karbohidrat. Karbohidrat

merupakan suatu senyawa yang berfungsi menghasilkan tenaga bagi tubuh kita

untuk mendukung keberlangsungan kehidupan. Untuk itu makalah ini dibuat

untuk mempelajari lebih mendalami lagi tentang karbohidrat, sehingga dapat

berorientasi dalam menambah ilmu pengetahuan.

B. Tujuan Penulisan

Tujuan dari makalah ini adalah:

1. Untuk memenuhi salah tugas mata kuliah Biokimia Kesehatan

2. Memberikan pengetahuan tentang karbohidrat

3. Mengetahui lebih luas tentang metabolisme karbohidrat.

C. Ruang Lingkup Penulisan

Ruang lingkup dalam penulisan makalah ini, penulis membatasi pada

pembahasan mengenai Biokimia mencakup tentang metabolisme karbohidrat.

D. Metode Penulisan

Pengumpulan data yang didapatkan dari berbagai sumber yaitu dari

internet dan buku tentang “Biokimia” serta berbagai sunber yang berkaitan

dengan literatur dalam pembuatan makalah ini

1

E. Sistematika Penulisan

Penulisan makalah ini terdiri 3 (tiga) bab yaitu:

BAB I : Pendahulan yang terdiri dari Latar Belakang, Tujuan Penulisan,

Ruang Lingkup Penulisan, Metode Penulisan dan Sistematika

Penulisan.

BAB II : Landasan Teoritis yang terdiri dari Glikogenesi, Jalur Asam

Uronat, Metabolisme Fruktosa, Metabolisme Galaktosa, dan

Metabolisme Gula Amino serta Pengaturan Metabolisme

Karbohidrat.

BAB III : Penutup terdiri dari Kesimpulan dan Saran

Daftar Pustaka

2

BAB II

LANDASAN TEORITIS

A. Glikogenesis

Glikogen dalam sel binatang fungsinya mirip dengan amilum dalam

tumbuhan yaitu sebagai cadangan energi.

Pembentukan glikogen (glikogenesis) terjadi hampir dalam semua jaringan,

tapi yang pal-ing banyak adalah dalam hepar dan dalam otot. Setelah seseorang

diberi diet tinggi karbo-hidrat (hidrat arang), kemudian heparnya dianalisis , maka

akan didapatkan kurang lebih 6% berat basah terdiri dari glikogen. Namun 12

sampai 18 jam kemudian, hampir semua gliko-gen habis terpakai. Dalam otot

kandungan glikogen jarang melebihi satu persen, tapi untuk menghabiskan glikogen

tersebut agak sulit, yaitu misalnya dengan olah raga berat dan lama.

Sintesis glikogen dimulai dengan perobahan glukosa 6-fosfat menjadi

glukosa 1-fosfat yang dikatalisis enzim fosfoglukomutase (glukosa 1,6-bisfosfat

bertindak sebagai koenzim).

Selanjutnya enzim uridin difosfat glukosa pirofosforilase (UDPG

pirofosforilase) meng-katalisis pembentukan uridin difosfat glukosa (UDP-glukosa).

UTP + Glukosa 1-fosfat UDP + Glukosa + Ppi

Reaksi ini boleh dikatakan reaksi searah,karena hidrolisis senyawa inorganik

pirofosfat menjadi inorganik fosfat, yang dikatalisis enzim inorganik pirofosfatase

menarik reaksi kekanan. Enzim glikogen sintetase (glikogen sintase) memindahkan

glukosil aktif dari UDP-glukosa (UDPG) pada bagian dari ujung glikogen yang

tidak dapat direduksi, mem-bentuk ikatan α-1,4 glukosidik.

Pembentukan ikatan tersebut terjadi ber-ulang2, sehingga cabangnya makin

panjang. Apabila panjang cabang tersebut mencapai antara 6 sampai 11, maka

enzim amilo (α 1,4) (1,6) transglukosidase ("branching enzim") memindahkan

se-bagian dari residu ikatan α-1,4 (minimum 6 residu), pada rantai didekatnya

membentuk ika-tan α-1,6. Jadi terjadi titik percabangan baru. Kemudian kedua

cabang tersebut bertambah panjang. Dan seterusnya kejadian berulang kembali.

Uridin difosfat yang dibebaskan ketika unit glukosil dari UDPG dipindah

kebagian tertentu dari glikogen, disintesis kembali menjadi UTP dengan memakai

ATP. Total kebutuhan ATP untuk menyimpan satu molekul glukosa menjadi satu

3

molekul glikogen adalah dua molekul, dua ADP dan dua inorganik fosfat terbentuk.

Berat molekul glikogen mencapai satu sampai empat juta lebih.

B. Jalur Asam Uronat

Glukosa 6-fosfat dapat diubah menjadi asam glukoronat (glucoronic

acid), asam askorbat (ascorbic acid) dan pentosa melalui suatu jalur yang disebut

"the uronic acid pathway".

Akan tetapi manusia, primata dan guinea pig tidak bisa membuat asam

askorbat. Karena ke-kurangan enzim tertentu, maka L-gulonat yang terbentuk tidak

bisa diubah menjadi L-asam askorbat. L-gulonat akan dioksidasi menjadi 3-keto-L-

gulonat, yang kemudian mengalami dekarboksilasi menjadi L-xylulose.

Reaksi lengkapnya adalah sebagai berikut : glukosa-6fosfat akan diubah

menjadi glukosa 1-fosfat. Glukosa 1-fosfat akan bereaksi dengan UTP (uridin

trifosfat) dan membentuk nukleotida aktif UDPG (uridin difosfat glukosa).

Selanjutnya UDPG akan mengalami oksidasi dua tahap pada atom karbon yang

keenam. Asam glukoronat (D-glucoronate) yang terbentuk oleh enzim yang

tergantung pada NADPH, direduksi menjadi L-gulonat.

L-gulonat merupakan bahan baku untuk membuat asam askorbat. Pada

manusia, primata dan guinea pig L-gulonat melalui 3-keto L-gulonat akan diubah

men-jadi L-xylulose (L silulose) (mungkin lebih baik dipakai istilah bah Ingrisnya,

sebab bisa dis-alah artikan dengan selulose=cellulose). D-xylulose merupakan

bagian dari HMP Shunt. Untuk bisa masuk ke dalam HMP Shunt,maka L-xylulose

harus diubah dulu menjadi D-xylulose me-lalui silitol. Dalam proses ini diperlukan

NADPH dan NAD+. Perubahan silitol menjadi D-silulosa dikatalisis enzim silulosa

reduktase.

D-xylulose akan diubah menjadi D-xylulose 5-fosfat, ATP bertindak sebagai

donor fosfat.

Pada suatu penyakit yang menurun yang disebut "essential pentosuria" di

dalam urinnya banyak didapatkan L-xylulose, diperkirakan enzim yang

mengkatalisis L-xylulose menjadi sili-tol tidak ada pada penderita penyakit ini.

C. Metabolisme Fruktosa

Ketiga monosakarida diet diangkut ke dalam hati oleh transporter 2

GLUT. Fruktosa dan galaktosa yang terfosforilasi di hati oleh fruktokinase

(mK = 0,5 mM) dan galaktokinase (mK = 0,8 mM). Sebaliknya, glukosa

4

cenderung melewati hati (K m hati glukokinase = 10 mM) dan dapat

dimetabolisme di mana saja di tubuh. Serapan fruktosa oleh hati tidak diatur oleh

insulin.

1. Fruktolisis

Fruktolisis awalnya memproduksi fruktosa 1,6-bisphosphate, yang dibagi

untuk menghasilkan turunan fosfat dari triosa dihidroksiaseton dan

gliseraldehida. Ini kemudian dimetabolisme baik dalam glukoneogenik jalur

untuk pengisian glikogen dan metabolisme lengkap dalam jalur fruktolitic

untuk piruvat yang setelah konversi ke asetil-CoA memasuki siklus Krebs,

dan dikonversi menjadi sitrat dan kemudian diarahkan ke de novo sintesis

asam lemak bebas palmitat.

2. Metabolisme fruktosa untuk DHAP dan gliseraldehida

Langkah pertama dalam metabolisme fruktosa adalah fosforilasi fruktosa

menjadi fruktosa 1-fosfat oleh fruktokinase, sehingga menjebak fruktosa

untuk metabolisme di hati. Fruktosa 1-fosfat kemudian mengalami hidrolisis

oleh B aldolase untuk membentuk DHAP dan glyceraldehydes. DHAP dapat

menjadi isomerized untuk gliseraldehida 3-fosfat oleh isomerase

triosephosphate atau mengalami pengurangan untuk gliserol 3-fosfat oleh

fosfat dehidrogenase 3-gliserol. gliseraldehida yang dihasilkan juga dapat

dikonversi menjadi gliseraldehida 3-fosfat oleh gliseraldehida kinase atau

diubah ke gliserol 3-fosfat oleh dehidrogenase gliseraldehida 3-fosfat.

Metabolisme fruktosa pada titik ini menghasilkan perantara dalam jalur

gluconeogenic dan fruktolitic menuju sintesis glikogen serta sintesis asam

lemak dan trigliserida.

5

3. Sintesis glikogen dari DHAP dan gliseraldehida 3 fosfat

Gliseraldehida dihasilkan dibentuk oleh aldolase B maka mengalami

fosforilasi untuk gliseraldehida 3-fosfat. Peningkatan konsentrasi DHAP dan

gliseraldehida 3-fosfat dalam hati drive jalur gluconeogenic terhadap sintesis

glikogen berikutnya dan glukosa. Tampaknya fruktosa yang merupakan

substrat yang lebih baik untuk sintesis glikogen dari glukosa dan glikogen

pengisian lebih diutamakan daripada pembentukan trigliserida. Setelah

glikogen hati diisi kembali, yang intermediet metabolisme fruktosa terutama

diarahkan ke sintesis trigliserida.

4. Sintesis trigliserida dari DHAP dan gliseraldehida 3 fosfat

Karbon dari fruktosa makanan ditemukan baik dalam asam lemak bebas

dan gugus gliserol dari trigliserida plasma. konsumsi fruktosa yang tinggi

dapat menyebabkan produksi piruvat berlebih, menyebabkan penumpukan

intermediet siklus Krebs. Sitrat Akumulasi dapat diangkut dari mitokondria

ke sitosol dari hepatosit, dikonversi menjadi asetil KoA oleh sitrat lyase dan

diarahkan terhadap sintesis asam lemak. Selain itu, DHAP dapat diubah

menjadi gliserol 3-fosfat sebagai yang disebutkan sebelumnya, memberikan

tulang punggung gliserol untuk molekul trigliserida. Trigliserida adalah

6

Gambar 1: konversi metabolik fruktosa untuk glikogen di hati.

dimasukkan ke dalam lipoprotein densitas sangat rendah (VLDL), yang

dilepaskan dari hati ditakdirkan terhadap jaringan perifer untuk penyimpanan

baik dalam sel-sel lemak dan otot.

D. Metabolisme Galaktosa

Glukosa merupakan bahan bakar metabolik utama bagi manusia. Hal ini

lebih stabil daripada galaktosa dan kurang rentan terhadap pembentukan

glycoconjugates spesifik, molekul dengan setidaknya satu gula yang melekat

pada protein atau lemak. Banyak yang berspekulasi bahwa itu adalah untuk

alasan ini bahwa jalur cepat untuk konversi dari galaktosa menjadi glukosa telah

sangat lestari di antara banyak spesies.

Jalur utama metabolisme galaktosa adalah Pathway Leloir, namun

manusia dan spesies lainnya telah tercatat mengandung beberapa jalur alternatif

juga. The Pathway Leloir terdiri dari tahap terakhir dari proses dua bagian yang

mengubah β-D-galaktosa untuk UDP-glukosa. Tahap awal adalah konversi β-D-

galaktosa untuk α-D-galaktosa oleh enzim, mutarotase (GALM). The Pathway

Leloir kemudian melakukan konversi dari α-D-galaktosa untuk UDP-glukosa

7

Gambar 2: konversi metabolik fruktosa untuk trigliserida di hati.

melalui tiga enzim prinsip. Galactokinase (GALK) phosphorylates α-D-

galaktosa untuk galaktosa-1-fosfat, atau Gal-1-P. uridyltransferase galaktosa-1-

fosfat (Galt) kemudian transfer kelompok UMP dari UDP-glukosa untuk Gal-1-

P untuk membentuk UDP-galaktosa. Akhirnya, UDP galaktosa-4'-epimerase

(Gale) interconverts UDP-galaktosa dan UDP-glukosa, sehingga menyelesaikan

jalur tersebut.

E. Metabolisme Gula

Amino

Gula amino atau

heksosamin

merupakan

komponen

karbohidrat yang

penting dalam

tubuh, karena

heksosa-min adalah

bagian dari elemen struktur jaringan tubuh. Mukopolisakarida biasanya terdiri

dari dua monosakarida sebagai struktur dasar (repeating unit). Mukopolisakarida

yang paling banyak didapatkan dalam tubuh adalah asam hialuronat. Asam

hialuronat terdapat dalam "cell coat", "ground substance" pada jaringan ikat,

jaringan sinovial, vitreous humor.

"Repeating unit" asam hialuronat adalah asam D-glukoronat dan N-asetil D-

glukosamin, yang terikat melalui β(1-3).

Glukosa akan diubah menjadi glukosa 6-fosfat yang oleh enzim heksosa

fosfat isomerase akan diubah menjadi fruktosa 6-fosfat.

Amino transferase mengkatalisis pemindahan gugusan amino dari glutamin

dan membentuk glukosamin 6-fosfat. Reaksi selanjutnya adalah pembentukan N-

asetil glukosamin 6-fosfat, N-asetil glukosamin 1-fosfat, kemudian pembentukan

UDP-N-asetil glukosamin yang selanjutnya dengan asam D-glukoronat membentuk

unit untuk polimerisasi yaitu sintesa asam hialuronat.

Mukopolisakarida yang lain adalah khondroitin, yang strukturnya mirip

asam hialuronat, be-danya pada khondroitin N-asetil D-glukosamin yang terdapat

8

Gambar 3: Sintesis galaktosa.

pada hialuronat diganti dengan N-asetil D-galaktosamin. Khondroitin sendiri hanya

merupakan bagian yang kecil dari komposisi "extra cellular material", tapi derivat

sulfatnya seperti khondroitin 4-sulfat dan khondroitin 6-sulfat merupakan komponen

tulang rawan, kornea dan bagian-bagian lain tubuh dalam jaringan ikat. Dengan

enzim epimerase UDP-N-asetil glukosamin diubah menjadi UDP-N-asetil galakto-

samin.

F. Pengaturan Metabolisme Karbohidrat

Kebutuhan tiap-tiap sel, tiap-tiap organ bahkan kebutuhan seluruh tubuh

terpenuhi, dalam bermacam-macam kondisi nutrisi maupun dalam keadaan

patologis, maka jalur metabolik harus ada di bawah kontrol yang terkoordinasi.

Istilah yang diberikan dalam pengaturan metabolik ini dinamakan "caloric

homeostasis".

Homeostasis kalorik meliputi menjaga kebutuhan "fuel" ataupun

mengadakan "fuel" baru yang bisa menggantikan "fuel" yang asli.Sebagai

contoh, homeostasis kalorik ini menjaga kebutuhan tubuh (terutama otak) akan

glukosa; kadar glukosa dalam darah dijaga agar "konstan".

Prinsip – prinsip pengaturan metabolisme karbohidrat:

1. Jalur yang dilewati proses anabolik (sintesis) berbeda dengan jalur katabolik

(degradasi). Kadang-kadang kedua jalur tersebut memakai beberapa enzim

yang sama.

2. Jalur anabolik dan jalur katabolik masing-masing di bawah kontrol enzim

regulatornya sendiri. Namun kedua jalur itu terkoordinasi dalam suatu sistim,

sehingga efek stimulasi yang terjadi pada anabolik pada waktu yang sama

mempunyai efek inhibisi pada jalur katabolic.

3. Energi yang diperlukan dalam proses anabolik diperoleh dari reaksi

pemecahan ATP, dan secara keseluruhan merupakan reaksi satu arah dan

"irriversible". Akibatnya biarpun kadar substratnya kecil proses anabolik

masih bisa terjadi.

4. Secara keseluruhan regulasi suatu jalur metabolik dikontrol oleh satu

atau mungkin dua reaksi kunci yang dikatalisis oleh enzim regulator. Faktor

kimia-fisika penting dalam suatu kontrol jalur metabolik, misalnya kecepatan

reaksi dipengaruhi oleh kadar substrat.

Kontrol metabolik suatu reaksi enzimatik.

9

10

P

Pada gambar di atas tahapan reaksi dimulai dengan masuknya senyawa A

ke dalam sel melalui sel membran.Disini sudah ada faktor-faktor yang

mempengaruhi masuknya senyawa ke dalam sel. Sebagai contoh : masuknya

glukosa ke dalam sel pada semua sel kecuali sel otak sel hepar dan sel darah

merah dipengaruhi oleh insulin. Insulin mening-katkan Vmax transport

glukosa ke dalam sel.

Reaksi enzimatik yang non-equilibrium sering dipengaruhi oleh

"allosteric modifier". Pada gambar di atas reaksi B menjadi C dipengaruhi

oleh A sebagai positif allosterik dan senyawa D sebagai negatif allostrik.

Dalam reaksi ini juga digambarkan dalam ben-tuk aktif dan inaktif . Untuk

aktifasinya diperlukan cAMP ataupun Ca/calmodulin. Sintesa E2 yang

mengkatalisis reaksi B menjadi C pada tingkat ribosom dipengaruhi oleh

kecepatan translasi mRNA. Sedangkan produksi mRNA dipengaruhi adanya

in-duksi ataupun suatu represi.

5. Faktor-faktor yang mempengaruhi metabo-lisme karbohidrat.

a. Pada keadaan kelaparan

Pada keadaan kelaparan, enzim-enzim utama dari glikolisis, HMP shunt

dan glikogene-sis aktifitasnya menurun, sebaliknya aktifitas enzim-enzim

utama dari glukoneogenesis dan glikogenolisis meningkat. Diharapkan

mahasiswa meninjau kembali jalur-jalur kar-bohidrat terutama enzim

kunci, enzim-enzim yang dipengaruhi oleh keadaan nutrisi (dalam hal ini

kadar substrat).

b. Pada keadaan Diabetes Melitus

Aktifitas enzim-enzim pada penderita diabetes melitus.

c. Pada pemberian makanan tinggi karbohidrat

11

Gambar 4: Kontrol Metabolik

Pada keadaan ini terjadi yang sebaliknya, aktifitas enzim-enzim glikolisis,

HMP shunt dan glikogenesis meningkat, sedangkan aktifitas enzim-enzim

utama glukoneogenesis dan glikogenolisis menurun.

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Karbohidrat adalah senyawa karbon yang mengandung sejumlah besar

gugus hidroksil. Karbohidrat yang sederhana bisa berupa aldehid atau berupa

keton. Fungsi utama dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka

pendek (gula merupakan sumber energi.

Glukosa 6-fosfat dapat diubah menjadi asam glukoronat (glucoronic

acid), asam askorbat (ascorbic acid) dan pentosa melalui suatu jalur yang disebut

"the uronic acid pathway".

Ketiga monosakarida diet diangkut ke dalam hati oleh transporter 2

GLUT. Fruktosa dan galaktosa yang terfosforilasi di hati oleh fruktokinase

(mK = 0,5 mM) dan galaktokinase (mK = 0,8 mM). Sebaliknya, glukosa

cenderung melewati hati (K m hati glukokinase = 10 mM) dan dapat

dimetabolisme di mana saja di tubuh. Serapan fruktosa oleh hati tidak diatur oleh

insulin.

12

Gula amino atau heksosamin merupakan komponen karbohidrat yang

penting dalam tubuh, karena heksosa-min adalah bagian dari elemen struktur

jaringan tubuh.

Kebutuhan tiap-tiap sel, tiap-tiap organ bahkan kebutuhan seluruh tubuh

terpenuhi, dalam bermacam-macam kondisi nutrisi maupun dalam keadaan

patologis, maka jalur metabolik harus ada di bawah kontrol yang terkoordinasi.

Istilah yang diberikan dalam pengaturan metabolik ini dinamakan "caloric

homeostasis".

B. Saran

1. Untuk meningkatkan pengetahuan tentang metabolisme karbohidrat seorang

tenaga kesehatan dianjurkan banyak membaca literatur yang terkait dengan

metabolisme kaarbohidrat.

2. Dalam pembuatan makalah ini haruslah banyak mendapatkan informasi

tentan metabolisme karbohidrat.

DAFTAR PUSTAKA

Guyton, Arhtur C and Jhon E. Hall. 2007. Textbook of medical physiologi, 11th ed.

Jakarta: EGC

Murray, Robert K dkk. 2009. Harper’s Ilustrated biochesmistry, 27th ed. Jakarta:

EGC

http://en.wikipedia.com/fructosa_metabolisme

http://en.wikipedia.com/galactosa_metabolisme

13