Karbohidrat mempunyai jalur atau lintasan metabolisme tersendiri. Lintasan tersebut digolongkan menjadi 3 (tiga) kategori, yaitu:

1.      Lintasan Anabolik

Sintesis enzimatik senyawa molekul besar dari senyawa yang lebih sederhana, pada umumnya diperlukan energi.

2.      Lintasan Katabolik

Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas. Pemecahan enzimatik dari bahan-bahan yang bermolekul besar, sehingga terbebaskan energi.

3.      Lintasan Amfibolik

Berfungsi sebagai penghubung antara lintasan anabolik dengan lintasan katabolik.

Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat, baik yang tergolong anabolisme maupun katabolisme. Antara lain:

1.      Glikolisis

2.      Oksidasi piruvat

3.      Siklus asam sitrat

4.      Glikogenesis

5.      Glikogenolisis

6.      Glukoneogenesis

Dari keenam jalur metabolism diatas, makalah ini hanya akan membahas tiga diantaranya, yaitu Glikogenesis, Glikogenolisis dan Glukoneogenesis.

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 :

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.

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 yang intermediatnya adalah glukosa 1,6-bifosfat.

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

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

Hidrolisis pirofosfat inorganic berikutnya oleh enzim pirofosfatase inorganik akan menarik reaksi kearah kanan persamaan reaksi.

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.

UDP + (C6)n+1 UDPGlc + (C6)n◊

GLIKOGENOLISIS

Glikogenolisis adalah lintasan metabolisme yang digunakan oleh tubuh, selain glukoneogenosis, untuk menjaga keseimbangan kadar glukosa di dalam plasma darah untuk menghindari simtoma hipoglisemia. Pada glikogenolisis, glikogen digradasi berturut-turut dengan 3 enzim, glikogen fosforilase, glukosidase, fosfoglukomutase, menjadi glukosa. Hormon yang berperan pada lintasan ini adalah glukagon dan adrenalin.

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.

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 energi itu terekam / tersimpan dalam bentuk ATP

GLUKONEOGENESIS

Glukoneogenesis adalah lintasan metabolisme yang digunakan oleh tubuh, selain glikogenolisis, untuk menjaga keseimbangan kadar glukosa di dalam plasma darah untuk menghindari simtoma hipoglisemia. Pada lintasan glukoneogenesis, sintesis glukosa terjadi

dengan substrat yang merupakan produk dari lintasan glikolisis, seperti asam piruvat, asam suksinat, asam laktat, asam oksaloasetat, terkecuali:

Fosfopiruvat + Piruvat kinase + ADP → Piruvat + ATP

Fruktosa-6P + Fosfofrukto kinase + ATP → Fruktosa-1,6-BPt + ADP

Glukosa + Heksokinase + ATP → Glukosa-6P + ADP

Enzim glikolitik yang terdiri dari glukokinase, fosfofruktokinase, dan piruvat kinase mengkatalisis reaksi yang ireversibel sehingga tidak dapat digunakan untuk sintesis glukosa. Dengan adanya tiga tahap reaksi yang tidak reversibel tersebut, maka proses glukoneogenesis berlangsung melalui tahap reaksi lain. Reaksi tahap pertama glukoneogenesis merupakan suatu reaksi kompleks yang melibatkan beberapa enzim dan organel sel (mitokondrion), yang diperlukan untuk mengubah piruvat menjadi malat sebelum terbentuk fosfoenolpiruvat.

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 danbeberapa asam amino. Proses glukoneogenesis berlangsung terutama dalam hati.

Walaupun proses glukoneogenesis ini adalah sintesis glukosa, namun bukan kebalikandari proses glikolisis karena ada tiga tahap reaksi dalam glikolisis yang

tidak reversible, artinya diperlukan enzim lain untuk kebalikannya.

•      Glukosa + ATP → heksokinase Glukosa-6-Posfat + ADP 

•      Fruktosa-6-posfat + ATP fosforuktokinase → fruktosa 1,6 diposfat + ADP

•       Fosfoenol piruvat  + ADP piruvatkinase → asam piruvat + ATP

Dengan adanya tiga tahap reaksi yang tidak reversible tersebut, maka proses glukoneogenesis berlangsung melalui tahap reaksi lain, yaitu :

Fosfoenolpiruvat dibentuk dari asam piruvat melalui pembentukan asam oksaloasetat.(a)

asam piruvat + CO2+ ATP + H2O asam oksalo asetat +ADP + Fosfat + 2H+

oksalo asetat + guanosin trifosfat fosfoenol piruvat +guanosin difosfat + CO2

Reaksi (a) menggunakan katalis piruvatkarboksilase dan reaksi (b)menggunakan fosfoenolpiruvat karboksilase.

Jumlah reaksi (a) dan (b) ialah : asam piruvat + ATP + GTP + H2O                              fosfoenol piruvat + ADP +GDP + fosfat+ 2H+

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

fruktosa-1,6-difosfat + H2O ↔ fruktosa-6-fosfat + fosfat.

Glukosa dibentuk dengan cara hidrolisis glikosa-6-fosfat dengan katalisglukosa-6-fosfatase.glukosa-6-fosfat + H2O ↔ glukosa + fosfat

PENUTUP

Ø  Karbohidrat atau sakarida adalah segolongan besar senyawa organik yang tersusun dari atom karbon, hidrogen dan oksigen. Karbohidrat adalah senyawa polihidroksi aldehid atau polihidroksiketon.

Ø  Karbohidrat mempunyai 3 lintasan metabolisme, yaitu: lintasan anabolisme, lintasan katabolisme, dan lintasan amfibolik.

Ø  Jalur metabolisme karbohidrat antara lain: glikolisis, oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis, glikogenolisis, dan glukoneogenesis.

Ø  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.

Ø  Glikogenolisis adalah lintasan metabolisme yang digunakan oleh tubuh, selain glukoneogenosis, untuk menjaga keseimbangan kadar glukosa di dalam plasma darah untuk menghindari simtoma hipoglisemia.

Ø  Glukosa yang terbentuk dari glikogenolisis nantinya akan digunakan oleh sel untuk respirasi sehingga menghasilkan energi, yang energi itu terekam / tersimpan dalam bentuk ATP

Ø  Glikoneogenesis adalah biosintesis glukosa atau glikogen dari senyawa-senyawa nonkarbohidrat. Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi.

Ø  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).