Download - BAB I
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Karbohidrat merupakan senyawa yang terbentuk dari molekul
karbon, hidrogen dan oksigen. Sebagai salah satu jenis zat gizi, fungsi
utama karbohidrat adalah penghasil energi di dalam tubuh. Tiap 1 gram
karbohidrat yang dikonsumsi akan menghasilkan energi sebesar 4 kkal dan
energi hasil proses oksidasi (pembakaran) karbohidrat ini kemudian akan
digunakan oleh tubuh untuk menjalankan berbagai fungsi-fungsinya sepert
i bernafas, kontraksi jantung dan otot serta juga untuk menjalankan
berbagai aktivitas fisik seperti berolahraga atau bekerja.
Secara sederhana karbohidrat dapat dibedakan menjadi 2 jenis
yaitu karbohidrat sederhana dan karbohidrat kompleks dan berdasarkan
responnya terhadap glukosa darah di dalam tubuh, karbohidrat juga dapat
dibedakan berdasarkan nilai tetapan indeks glicemik-nya (glycemic index).
Contoh dari karbohidrat sederhana adalah monosakarida seperti
glukosa, fruktosa dan galaktosa atau juga disakarida seperti sukrosa dan
laktosa. Jenis – jenis karbohidrat sederhana ini dapat ditemui terkandung
di dalam produk pangan seperti madu, buah-buahan dan susu.Sedangkan
contoh dari karbohidrat kompleks adalah pati (starch), glikogen (simpanan
energi di dalam tubuh), selulosa, serat (fiber) atau dalam konsumsi sehari-
hari karbohidrat kompleks dapat ditemui terkandung di dalam produk
pangan seperti, nasi, kentang, jagung, singkong, ubi, pasta, roti dsb.
Metabolisme mencakup sintesis (anabolisme) dan penguraian
(katabolisme) molekul organik kompleks. Metabolisme biasanya terdiri
atas tahapan-tahapan yang melibatkan enzim, yang dikenal pula sebagai
jalur metabolisme. Metabolism 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.
1.2 SKENARIO
1
Setelah berlarian tujuh putaran mengelilingi lapangan bola, Udin merasa
kecapekan, nafasnya terengah-engah. Keadaan yang dialami Udin menunjukkan
adanya peningkatan pembakaran energi dalam tubuh, utamanya karbohidrat.
Proses tersebut antara lain melibatkan proses glikolisis, oksidasi asam piruvat,
siklus krebs,rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif.
1.3 RUMUSAN MASALAH
1. Apa yang dimaksud dengan karbohidrat?
2. Bagaimana proses metabolisme karbohidrat?
2
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Karbohidrat memiliki peran struktural dan metabolik yang penting.
Glukosa adalah karbohidrat terpenting, kebanyakan karbohidrat dalam
makanan diserap ke dalam aliran darah sebagai glukosa, dan gula lain
diubah menjadi glukosa di dalam hati. Glukosa adalah prekursor untuk
sintesis semua karbohidrat lain di tubuh, termasuk glikogen untuk
penyimpanan, ribosa dan deoksiribosa dalam asam nukleat, galaktosa
dalam laktosa susu, dalam glikolipid, dan sebagai kombinasi dengan
protein dalam glikoprotein dan proteoglikan.
Menurut Murray, Granner, dan Rodwell (2009:119) karbohidrat
adalah turunan aldehida atau keton dari alkohol polihidrat. Karbohidrat
diklasifikasikan sebagai berikut:
1) Monosakarida adalah karbohidrat yang tidak dapat dihidrolisis menjadi
karbohidrat yang lebih sederhana. Monosakarida ini dapat
diklasifikasikan sebagai triosa, tetrosa, pentosa, heksosa, atau heptosa,
bergantung pada jumlah atom karbon. Sebagai aldosa atau ketosa
bergantung pada gugus aldehida atau keton yang dimiliki senyawa
tersebut.
2) Disakarida adalah produk kondensasi dua unit monosakarida,
contohnya maltosa dan sukrosa.
3) Oligosakarida adalah produk kondensasi tiga sampai sepuluh
monosakarida. Sebagian besar oligosakarida tidak dicerna oleh enzim
dalam tubuh manusia.
4) Polisakarida adalah produk kondensasi lebih dari sepuluh unit
monosakarida, contohnya pati.
Produk akhir dari pencernaan karbohidrat dalam saluran
pencernaan hampir seluruhnya dalam bentuk glukosa, fruktosa, dan
galaktosa. Glukosa mewakili 80% dari produk akhir tersebut. Setelah
absorpsi dari saluran pencernaan, banyak fruktosa dan hampir semua
galaktosa diubah secara cepat menjadi glukosa di dalam hati. Oleh karena
3
itu, hanya sejumlah kecil fruktosa dan galaktosa di dalam sirkulasi darah.
Glukosa kemudian jadi jalur umum akhir untuk mentranspor hampir
semua karbohidrat ke sel jaringan.
Setelah diabsorpsi ke dalam sel, glukosa dapat segera dipakai
untuk melepaskan energi ke sel atau dapat disimpan dalam bentuk
glikogen, yang merupakan polimer besar glukosa.
Semua sel tubuh mempunyai kemampuan untuk menyimpan paling
sedikit beberapa glikogen, tetapi sel-sel tertentu dapat menyimpan dalam
jumlah yang besar, terutama sel hati, yang dapat menyimpan glikogen
sebanyak 5 sampai 8 persen dari beratnya, dan sel-sel otot, yang dapat
menyimpan glikogen sebanyak 1 sampai 3 persen. Molekul glikogen dapat
dipolimerisasi dan polimernya bisa mencapai hampir semua berat molekul,
kebanyakan glikogen mengendap dalam bentuk granula padat.
Merujuk pada Guyton (2007:874) terdapat reaksi kimia
glikogenesis dan glikogenolisia:
Membran sel
Glukosa darah
Glikogen
Uridin difosfat glukosa fosforilase
Glukosa-1-fosfat
(glukokinase)
glukosa-6-fosfat
glukosa
(fosfatase)
Glikolisis
Berdasarkan gambar di atas dapat dilihat bahwa glukosa-6-fosfat
dapat diubah menjadi glukosa-1-fosfat yang kemudian diubah menjadi
uridin difosfat glukosa yang akhirnya diubah menjadi glikogen.
A. Metabolisme Karbohidrat
Metabolisme adalah jumlah semua proses fisik dan kimiawi di
mana substansi hidup yang diorganisasi dihasilkan dan dipertahankan
4
(anabolisme), dan juga transformasi di mana energi yang ada digunakan
untuk organisme (katabolisme) (Kamus Saku Kedokteran
Dorland,1998:666).
Proses metabolisme terbagi menjadi beberapa tahap yaitu glikolisis,
siklus kreb, rantai respirasi, dan fosforilasi oksidatif
Sumber: biology.arizona.edu
Glikolisis berarti memecahkan molekul glukosa untuk membentuk
dua molekul asam piruvat. Glikolisis terjadi melalui 10 reaksi kimia yang
berurutan. Masing-masing langkah dikatalisis paling sedikit oleh satu
enzim protein yang spesifik. Mula-mula glukosa diubah menjadi fruktosa
1,6-difosfat dan kemudian dipecahkan menjadi dua molekul dengan tiga
atom karbon, gliseroldehid-3-fosfat yang masing-masing diubah menjadi
asam piruvat melalui lima langkah tambahan (Guyton, 2007:875)
5
Sumber : onechemist16.wordpress.com
Siklus krebs merupakan suatu lanjutan reaksi kimia saat gugus
asetil dari asetil-KoA dipecah menjadi karbon dioksida dan atom hidrogen.
Semua reaksi ini terjadi di dalam matriks mitokondria. Atom hidrogen
yang dilepaskan kemudian akan menambah jumlah atom hidrogen yang
dioksidasi, dan melepaskan sejumlah besar energi untuk membentuk ATP
(Guyton,2007:876)
Sistem transpor elektron terdiri dari satu rantai akseptor elektron
yang terletak di membran dalam mitokondria. Transpor elektron berjalan
bersamaan dengan fosforilasi ATP dari ADP yang kemudian disebut
fosforilasi oksidatif. Sumber elektron berupa molekul NADH+ H+
(NADH) dan FADH2. Elektron dilepas sepanjang akseptor elektron dalam 6
rangkaian reaksi redoks. Akseptor elektron dalam rantai adalah flavin
mononukleotida (FMN), ubiquinon (koenzim Q) dan serangkain sitokrom
c, b , a, dan a3. Sitokrom merupakan protein yang ditandai dengan gugus
hem (zat besi). Zat besi berikatan dengan elektron atom hidrogen. Elektron
bergerak dari sitokrom satu ke sitokrom lainnya dan dalam perjalanan
tersebut melepaskan energi. Sitokrom terakhir yaitu sitokrom a3
melewatkan dua elektron menuju molekul oksigen. Elektron-elektron
berikatan dengan proton untuk membentuk kembali hidrogen, ikatan
antara hidrogen dan oksigen membentuk air (Ethel, 2003:305).
Sumber: signaterdadie.wordpress.com
Berdasarkan Guyton (2007:879) Hukum kerja massa menyatakan
bahwa sewaktu terbentuk hasil akhir reaksi kimia dalam medium reaksi,
maka kecepatan reaksi menurun, yang mendekati nol. Dua hasil akhirnya
dari glikolisis adalah asam piruvat dan atom hidrogen, yang dikombinasi
dengan NAD+ untuk membentuk NADH dan H+. Hasil pembentukan salah
satu atau keduanya akan menghentikan proses glikolisis dan mencegah
pembentukan ATP lebih lanjut. Bila jumlah keduanya berlebihan, kedua
hasil akhir ini akan bereaksi satu sama lain membentuk asam laktat.
7
Sumber: id.wikipedia.org
8
BAB III
PEMBAHASAN
3.1 Karbohidrat
Karbohidrat merupakan senyawa yang terbentuk dari molekul karbon,
hidrogen dan oksigen. Sebagai salah satu jenis zat gizi, fungsi utama karbohidrat
adalah penghasil energi di dalam tubuh. Tiap 1 gram karbohidrat yang dikonsumsi
akan menghasilkan energi sebesar 4 kkal dan energi hasil proses oksidasi
(pembakaran) karbohidrat ini kemudian akan digunakan oleh tubuh untuk
menjalankan berbagai fungsi-fungsinya seperti bernafas, kontraksi jantung dan
otot serta juga untuk meenjalankan bebagai aktifitas fisik seperti berolahraga atau
bekerja.
Di dalam ilmu gizi, secara sederhana karbohidrat dapat dibedakan menjadi
2 jenis yaitu karbohidrat sederhana & karbohidrat kompleks dan berdasarkan
responnya terhadap glukosa darah di dalam tubuh, karbohidrat juga dapat
dibedakan berdasarkan nilai tetapan indeks glicemik-nya (glycemic index). Contoh
dari karbohidrat sederhana adalah monosakarida seperti glukosa, fruktosa &
galaktosa atau juga disakarida seperti sukrosa & laktosa. Jenisjenis karbohidrat
sederhana ini dapat ditemui terkandung di dalam produk pangan seperti madu,
buah-buahan dan susu.Sedangkan contoh dari karbohidrat kompleks adalah pati
(starch), glikogen (simpanan energi di dalam tubuh), selulosa, serat (fiber) atau
dalam konsumsi sehari-hari karbohidrat kompleks dapat ditemui terkandung di
dalam produk pangan seperti, nasi, kentang, jagung, singkong, ubi, pasta, roti dsb.
1. Monosakarida
Monosakarida merupakan jenis karbohidrat sederhana yang terdiri dari 1
gugus cincin. Contoh dari monosakarida yang banyak terdapat di dalam
sel tubuh manusia adalah glukosa, fruktosa dan galaktosa. Glukosa di
dalam industri pangan lebih dikenal sebagai dekstrosa atau juga gula
anggur. Di alam, glukosa banyak terkandung di dalam buah-buahan,
sayuran dan juga sirup jagung. Fruktosa dikenal juga sebagai gula buah
dan merupakan gula dengan rasa yang paling manis. Di alam fruktosa
banyak terkandung di dalam madu (bersama dengan glukosa), dan juga
terkandung diberbagai macam buah-buahan. Sedangkan galaktosa
9
merupakan karbohidrat hasil proses pencernaan laktosa sehingga tidak
terdapat di alam secara bebas. Selain sebagai molekul tunggal,
monosakarida juga akan berfungsi sebagai molekul dasar bagi
pembentukan senyawa karbohidrat kompleks pati (starch) atau selulosa.
2. Disakarida
Disakarida merupakan jenis karbohidrat yang banyak dikonsumsi oleh
manusia di dalam kehidupan sehari-hari. Setiap molekul disakarida akan
terbentuk dari gabungan 2 molekul monosakarida. Contoh disakarida yang
umum digunakan dalam konsumsi sehari-hari adalah sukrosa yang
terbentuk dari gabungan 1 molekul glukosa dan fruktosa dan juga laktosa
yang terbentuk dari gabungan 1 molekul glukosa & galaktosa . Di dalam
produk pangan, sukrosa merupakan pembentuk hampir 99% dari gula pasir
atau gula meja (table sugar) yang biasa digunakan dalam konsumsi sehari-
hari sedangkan laktosa merupakan karbohidrat yang banyak terdapat di
dalam susu sapi dengan konsentrasi 6.8 gr / 100 ml. Karbohidrat kompleks
merupakan karbohidrat yang terbentuk oleh hampir lebih dari 20.000 unit
molekul monosakarisa terutama glukosa. Di dalam ilmu gizi, jenis
karbohidrat kompleks yang merupakan sumber utama bahan makanan
yang umum dikonsumsi oleh manusia adalah pati (starch).
Jenis Karbohidrat:
Pati (Strach)
Pati yang juga merupakan simpanan energi di dalam sel-sel tumbuhan ini
berbentuk butiran-butiran kecil mikroskopik dengan berdiameter berkisar antara
5-50 nm. Dan di alam, pati akan banyak terkandung dalam beras, gandum, jagung,
biji-bijian seperti kacang merah atau kacang hijau dan banyak juga terkandung di
dalam berbagai jenis umbi-umbian seperti singkong, kentang atau ubi. Di dalam
berbagai produk pangan, pati umumnya akan terbentuk dari dua polimer molekul
glukosa yaitu amilosa (amylose) dan amilopektin (amylopectin). Amilosa
merupakan polimer glukosa rantai panjang yang tidak bercabang sedangkan
amilopektin merupakan polimer glukosa dengan susunan yang bercabangcabang.
Komposisi kandungan amilosa dan amilopektin ini akan bervariasi dalam produk
pangan dimana produk pangan yang memiliki kandungan amilopektin tinggi akan
semakin mudah untuk dicerna. Glikogen merupakan salah satu bentuk simpanan
10
energi di dalam tubuh yang dapat dihasilkan melalui konsumsi karbohidrat dalam
sehari-hari dan merupakan salah satu sumber energi utama yang digunakan oleh
tubuh pada saat berolahraga.
Di dalam tubuh glikogen akan tersimpan di dalam hati dan otot. Kapasitas
penyimpanan glikogen di dalam tubuh sangat terbatas yaitu hanya sekitar 350-500
gram atau dapat menyediakan energi sebesar 1.200- 2.000 kkal. Namun kapasitas
penyimpanannya ini dapat ditingkatkan dengan cara memperbesar konsumsi
karbohidrat dan mengurangi konsumsi lemak atau dikenal dengan istilah
carbohydrate loading dan penting dilakukan bagi atlet terutama yang menekuni
cabang olahraga bersifat endurans (endurance) seperti marathon atau juga
sepakbola. Sekitar 67% dari simpanan glikogen yang terdapat di dalam tubuh
akan tersimpan di dalam otot dan sisanya akan tersimpan di dalam hati. Di dalam
otot, glikogen merupakan simpanan energi utama yang mampu membentuk
hampir 2% dari total massa otot. Glikogen yang terdapat di dalam otot hanya
dapat digunakan untuk keperluan energi di dalam otot tersebut dan tidak dapat
dikembalikan ke dalam aliran darah dalam bentuk glukosa apabila terdapat bagian
tubuh lain yang membutuhkannya.Berbeda dengan glikogen hati dapat
dikeluarkan apabila terdapat bagian tubuh lain yang membutuhkan. Glikogen
yang terdapat di dalam hati dapat dikonversi melalui proses glycogenolysis
menjadi glukosa dan kemudian dapat dibawa oleh aliran darah menuju bagian
tubuh yang membutuhkan seperti otak, sistem saraf, jantung, otot dan organ tubuh
lainnya.
3.2 Proses metabolisme karbohidrat
Secara umum, metabolisme karbohidrat terdiri atas glikolisis,oksidasi
asam piruvat,siklus krebs, rantai respirasi, dan fosforilasi oksidatif.
Glikolisis secara harfiah berarti pemecahan glukosa. Jalur glikolisis
terjadi di sitoplasma sel. Sebelum glikolisis dapat berlangsung, sebuah sel harus
memperoleh glukosa. Hasil glikolisis adalah dua unit senyawa yang mengandung
tiga atom karbon yaitu asam piruvat. Jadi, glikolisis adalah proses pemecahan satu
molekul glukosa yang mengandung enam atom karbon menjadi dua molekul asam
piruvat yang mengandung tiga atom karbon. Namun, sebagian sel-sel mengubah
11
asam piruvat menjadi asam laktat apabila tidak ada oksigen. Glikolisis terdiri dari
2 fase: Fase preparasi (preparatory phase), yaitu fosforilasi glukosa dan
konversinya menjadi gliseraldehid 3-fosfat. Fase pembayaran (payoff phase),
yaitu konversi oksidatif gliseraldehid 3-P menjadi piruvat disertai pembentukan
ATP dan NADH. Glikolisis terjadi melalui beberapa reaksi kimia yang berurutan.
Reaksi-reaksinya sebagai berikut:
1. Glukosa yang masuk ke dalam sel mengalami fosforilasi dengan
bantuan enzim heksokinase dan menghasilkan glukosa 6 fosfat.
Reaksi ini memerlukan energi yang diperoleh dari perubahan ATP
menjadi ADP.
2. Glukosa 6 fosfat diubah oleh enzim fosfoglukoisomerase menjadi
bentuk isomernya berupa fruktosa 6 fosfat.
3. Dengan menggunakan energi dari hasil perubahan ATP menjadi
ADP, fruktosa 6 fosfat diubah oleh enzim fosfofruktokinase
menjadi fruktosa 1,6 bifosfat.
4. Fruktosa 1,6-bifosfat (molekul berkarbon 6) dipecah membentuk 2
molekul berkarbon 3, yaitu gliseraldehid 3-fosfat olae enzim
aldolase.
5. Masing-masing gliseraldehid 3-fosfat berubah menjadi 1,3-
bifosfogliserat dengan bantuan enzim triosefosfat dehidrogenase.
6. Terjadi perubahan 1,3-bifosfogliserat menjadi 3-fosfogliserat oleh
enzim fosfoglisero kinase. Pada tahap ini juga terjadi pembentukan
2 molekul ATP dengan menggunakan gugus fosfat yang sudah ada
sebelumnya.
7. Terjadi perubahan 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfogliserat karena
enzim fosfogliseromutase memindahakan gugus fosfatnya.
8. Terjadi perubahan 2-fosfogliserat menjadi 2-fosfoenol piruvat
dengan bantuan enzim enolase dan pembebasan 2 molekul H2O.
9. 2-fosfoenol piruvat berubah menjadi asam piruvat melalui bantuan
enzim piruvatkinase dan menghasilkan 2 molekul ATP.
12
Reaksi glikolisis dapat ditulis:
Glukosa + 2 NAD + 2 ADP + 2P 2 Asam piruvat + 2 N
-Glikogenesis
Glikogenesis adalah lintasan metabolisme yang mengkonversi glukosa
menjadi glikogen untuk disimpan di dalam hati.
Lintasan diaktivasi di dalam hati, oleh hormon insulin sebagai respon
terhadap rasio gula darah yang meningkat, misalnya karena kandungan
karbohidrat setelah makan; atau teraktivasi pada akhir siklus Cori.
Penyimpangan atau kelainan metabolisme pada lintasan ini disebut
glikogenosis.
Proses glikogenesis adalah 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.
2. Glukosa 6-fosfat diubah menjadi glukosa 1-fosfat dalam reaksi dengan
bantuan katalisator enzim fosfoglukomutase. Enzim itu sendiri akan mengalami
13
fosforilasi dan gugus fosfo akan mengambil bagian di dalam reaksi reversible
yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.
Enz-P + Glukosa 1-fosfat↔Enz + Glukosa 1,6-bifosfat↔Enz-P + Glukosa 6-
fosfat
3. Selanjutnya glukosa 1-fosfat bereaksi dengan uridin trifosfat (UTP) untuk
membentuk uridin difosfat glukosa (UDPGlc). Reaksi ini dikatalisir oleh enzim
UDPGlc pirofosforilase.
UDPGlc + PPi↔UTP + Glukosa 1-fosfat
4. Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase
inorganik akan menarik reaksi kearah kanan persamaan reaksi.
5. Atom C1 pada glukosa yang diaktifkan oleh UDPGlc membentuk ikatan
glikosidik dengan atom C4 pada residu glukosa terminal glikogen, sehingga
membebaskan uridin difosfat. Reaksi ini dikatalisir oleh enzim glikogen sintase.
Molekul glikogen yang sudah ada sebelumnya (disebut glikogen primer) harus
ada untuk memulai reaksi ini. Glikogen primer selanjutnya dapat terbentuk pada
primer protein yang dikenal sebagai glikogenin.
Secara singkat, proses glikogenesis digambarkan sebagai berikut:
14
-Pembentukan Asetil Koenzim A (Dekarboksilasi Oksidatif )
Molekul-molekul asam piruvat yang terbentuk pada glikolisis memasuki
mitokondria dan diubah menjadi asetil koenzim A. Dalam serangkaian reaksi yang
kompleks, piruvat mengalami dekarboksilasi oksidatif. Pertama, gugus karboksil
dilepaskan sebagai karbondioksida yang selanjutnya berdifusi ke luar
sel.kemudian, dua karbon yang tersisa dioksidasi dan hidrogenyang dilepaskan
dalam proses oksidasi diterima oleh NAD+ .Akhirnya, oksidasi dua gugus karbon,
yaitu gugus asetil, melekat pada gugus sulfidril koenzim A (KoA-SH) untuk
membentuk asetil koenzim A.Koenzim A dibentuk didalam sel dari salah satu
vitamin B, yaitu asam pantotenat.Reaksi pembentkan asetil KoA dikatalisis oleh
suatu kompleks multienzim yang mengandung beberapa salinan dari tiap tiga
enzim yang berbeda. Keseluruhan reaksi pembentukan asetil koenzim A adalah :
NAD+ NADH
O O
H O
CH3 C C H C C
O- H
S
KoA
15
CO2
Molekul glukosa dioksidasi menjadi 2 gugus asetil dan 2molekulkarbondioksida.
Hidrogen yang dilepaskan mereduksi NAD+ menjadi NADH.Dalam respirasi
aerob, diahsilkan 4 molekul NADH dari 1 molekul glukosa, yaitu 2 selama
glikolisis dan 2 selama pembentukan asetil KoA dari piruvat.
-Siklus Krebs
Siklus asam sitrat merupakan sebuah jalur metabolik dimana beragam
tahapan enzimatik berintegrasi menjadi sebuah pola yang kohesif. Enzim-enzim
siklus Krebs ditemukan di dalam mitokondria.
16
1. Pembentukan asam sitrat. KoA membawa gugus asetil dua-karbon ke
dalam siklus asam sitrat, tempatnya bereaksi dengan asam oksaloasetat
empat-karbon untuk membentuk asam sitrat enam-karbon. KoA dilepas
untu berikatan dengan gugus asetil lain dan satu molekul air untuk
digunakan dalam sintesis asam sitrat.
2. Asam sitrat enam-karbon tersusun ulang membentuk asam isositrat.
Isositrat teroksidasi dan melepas dua elektron hidrogen untuk menjadi
molekul berentang hidup pendek, asam oksalosuksinat. Hodrogen-
hidrogen yang ditarik oleh NAD membentuk NADH ditambah H+
(NADH2).
3. Asam oksalosuksinat melepaskan satu karbon yang masuk ke dalam
proses pembuatan dua molekul CO2 pertama, dilepas dalam siklus sebagai
produk sisa. Molekul lima-karbon yang tersisa, asam alfa-ketoglutarat,
teroksidasi. NADH2 lain terbentuk saat dua elektron hidrogen ditarik oleh
NAD dan molekul CO2 yang lain juga terbentuk.
4. Pada reaksi selanjutnya, yang dikatalis oleh berbagai kompleks enzim,
asam alfa-ketoglutarat mengalami dekarboksilasi oksidatif. CO 2 kedua
terlepas, NAD terreduksi menjadi NADH2. Senyawa empat karbon yang
tersisa berikatan dengan KoA sebagai suksinil KoA. Ikatan ini merupakan
ikatan tidak stabil yang berenergi tinggi, ikatan ini memiliki cukup energi
untuk memfosforilasi ADP.
5. Energi dalam ikatan suksinil-KoA dilepas ke ikatan fosfat kaya energi
dalam guanosin trifosfat (GTP). Dari GTP, gugus fosfat berenergi tinggi
dilepaskan ke ADP untuk membentuk ATP melalui fosforilasi tingkat
substrat.
6. Asam suksinat teroksidasi menjadi asam fumarat, tetapi hidrogen tidak
dilepas ke NAD, melainkan diambil oleh koenzim lain, FAD (Flavin
Adenin Dinukleotida) yang mengandung vitamin riboflavin.
7. Jika ditambah air, asam fumarat akan diubah menjadi asam malat.
8. Asam malat melepaskan hidrogen dan diubah menjadi asam oksaloasetat.
Dua hidrogen dilepas ke NAD, dan asam oksaloasetat dapat berikatan
dengan molekul KoA lain untuk memulai siklus kembali.
17
Untuk setiap molekul glukosa (dua asetil KoA) yang masuk siklus asam
sitrat, akan terbentuk dua molekul ATP tambahan. Total ATP dari siklus asam
sitrat adalah empat molekul ATP.
-Rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif
Rantai respirasi terjadi di dalam mitokondria sebagai pusat tenaga. Di
dalam mitokondria inilah sebagian besar peristiwa penangkapan energi yang
berasal dari oksidasi respiratorik berlangsung. Sistem respirasi dengan proses
pembentukan intermediat berenergi tinggi (ATP) ini dinamakan fosforilasi
oksidatif. Fosforilasi oksidatif memungkinkan organisme aerob menangkap energi
bebas dari substrat respiratorik dalam proporsi jauh lebih besar daripada
organisme anaerob.
Proses fosforilasi oksidatif
Organisme kemotrop memperoleh energi bebas dari oksidasi molekul
bahan bakar, misalnya glukosa dan asam lemak. Pada organisme aerob, akseptor
elektron terakhir adalah oksigen. Namun elektron tidak langsung ditransfer
langsung ke oksigen, melainkan dipindah ke pengemban-pengemban khusus
antara lain nikotinamida adenin dinukleotida (NAD+) dan flavin adenin
dinukleotida (FAD).
Pengemban tereduksi ini selanjutnya memindahkan elektron ke oksigen
melalui rantai transport elektron yang terdapat pada sisi dalam membrane
mitokondria. Gradien proton yang terbentuk sebagai hasil aliran elektron ini
kemudian mendorong sintesis ATP dari ADP dan Pi dengan bantuan enzim ATP
sintase. Proses tersebut dinamakan fosforilasi oksidatif. Dalam hal ini energi
dipindahkan dari rantai transport elektron ke ATP sintase oleh perpindahan proton
melintasi membran. Proses ini dinamakan kemiosmosis.
Rantai transport elektron membawa proton dan elektron, memindahkan
electron dari donor ke akseptor dan mengangkut proton melalui membran.
18
Proses kontraksi & penggunaan energi.
Sebelum kontraksi, kepala jembatan penyebrangan berikatan dengan ATP.
ATP yang terikat ADP & p sehingga kepala menjadi tegak lurus ke arah
fil.aktin.
Ca mengikat kompleks troponin-tropomiosin sehingga bagian aktif
fil.aktin terbuka.
Kepala miosin berikatan dengan bagian aktif.
Memberikan daya kuncup untuk menarik aktin ( power stroke ) dengan
energi dari pemecahan ATP.
Kepala jembatan penyebrangan miring menyebabkan pelepasan ADP & P
Kepala lepas dari aktin dengan mengikat ATP baru dan kembali ke posisi
istirahat,
Proses kembali berulang.
Kelelahan otot
Kemampuan glikolisis untuk menghasilkan ATP tanpa oksigen
memungkinkan otot rangka bekerja keras defisiensi enzim glikolitik
jika defeknya mengenai otot rangka kelelahan
Kontraksi yang kuat dan lama, sehingga pemakaian glikogen otot
meningkat.
Hambatan aliran darah yang menuju ke otot yg sedang kontraksi, sehingga
suplai nutrisi menurun, terutama oksigen.
Pemakaian anaerob pada saat kerja berat
19
1. Kerja otot energi berasal dari ATP sel otot
2. Fosfokreatin dalam sel
3. Energi anaerobik yang dilepas kelenjar glikolitik glikogen as.
Laktat
Udin terengah-engah: gikolisis anaerob dialihkan as. Laktat
sehingga dihasilkan 2 ATP
Karena curah kerja otot meningkatkan konsumsi oksigen, dan selanjutnya
konsumsi oksigen akan melebarkan pembuluh darah otot, sehingga
meningkatkan aliran balik vena dan curah jantung.
Pemakaian Oksigen berlebihan hutang O2
1. Mengubah as.laktat selama kerja otot glukosa
2. Mengubah kembali adenosin monofosfat (AMP) dari ADP menjadi
ATP
3. Mengubah kembali kreatin dan (P) menjadi fosfokreatin
4. Mengembalikan kembali konsentrasi normal ikatan O2 tersebut
&mioglobin
(darah menjadi pekat dan kontraksi jantung meningkat)
5. Meningkatkan konsentrasi O2 dalam paru-paru hingga normal
(hasil asam laktat bersifat reversibel)
20
BAB IV
PENUTUP
4.1. KESIMPULAN
Untuk bisa memahami metabolisme karbohidrat yang meliputi glikolisis,
dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs, rantai respirasi dan forforilasi oksidatif, kita
juga harus memahami tentang pengertian karbohidrat itu sendiri dan juga
kelebihan energi hasil metabolisme karbohidrat yang disimpan dalam otot
maupun hati serta pengaruh kekurangan glukosa dalam tubuh yang menyebabkan
tubuh mensintesa cadangan glukosa yang ada di dalam otot maupun hati.
21
DAFTAR PUSTAKA
Arthur C. Guyton, John E. Hall. 2007. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Ed 11.
Alih Bahasa : Irawati. Jakarta : EGC
William F. Ganong. 2008. Buku Ajar Fisiologi Kedokteran. Ed 22. Alih Bahasa :
Brahm U. Jakarta : EGC
Setiadi. 2007. Anatomi dan Fisiologi Manusia. Yogyakarta: Graha Ilmu
Sloane,Ethel. 2003. Anatomi dan Fisiologi Untuk Pemula. Jakarta : EGC
22