LAPORAN PRAKTIKUM BIOKIMIA KLINIS

Metabolisme-Glikolisis Anaerob (Peragian)

Disusun Oleh :

Ade Fithrotinnadhiroh

Bayyinah

Irfan Taufik

Nur Qurotul A’yuni

Rr Alvira Widjaya

Widya Dwi Arini

Ratu Feni Chaerunnisa

FARMASI 5A

FAKULTAS KEDOKTERAN DAN ILMU KESEHATAN

JURUSAN FARMASI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI SYARIF HIDAYATULLAH JAKARTA

2010

TEORI DASAR

A. METABOLISME

Metabolisme adalah suatu proses reaksi kimia yang terjadi di dalam makhluk hidup, mulai

dari makhluk bersel satu yang sangat sederhana seperti bakteri, jamur, tumbuhan, hewan

sampai manusia. Di dalam proses ini makhluk hidup mendapat, mengubah, dan memakai

senyawa kimia dari sekitarnya untuk kelangsungan hidupnya. Kelangsungan reaksi kimia di

dalam metabolisme dari permulaan sampai ke suatu hasil akhir disebut jalur metabolisme.

(pathway). Senyawa yang terbentuk selama jalur metabolisme berlangsung disebut senyawa

antara (intermediate).

Metabolisme meliputi proses sintesis (anabolisme) dan proses penguraian (katabolisme)

senyawa atau komponen di dalam sel hidup. Melalui jalur anabolisme terbentuk senyawa.

Diperlukan sejumlah energi supaya proses anabolisme terjadi. Reaksi kimia yang terjadi

meliputi sintesis dari ikatan .C-C- (sintesa asam lemak), ikatan .CO-N- (sintesa protein), ikatan C-

N- (sintesis urea), dan ikatan .C-O- (sintesa trigliserida) memerlukan energi. Unsur kimia dan

senyawa digunakan untuk membentuk senyawa baru yang lebih besar.

Pada dasarnya metabolisme glukosa dapat dibagi dalam dua bagian yaitu yang tidak

menggunakan oksigen atau anaerob dan yang menggunakan oksigen atau aerob. Reaksi

anaerob terdiri atas serangkaian reaksi yang mengubah glukosa menjadi asam laktat. Proses ini

disebut glikolisis. Tiap reaksi dalam proses glikolisis ini menggunakan enzim tertentu, misalnya

seperti enzim heksokinase, fosfoheksoisomerase, fosfofruktokinase, enolase, laktat

dehidrogenase, piruvat kinase, fosfogliseril kinase, dan lain-lain. Enzim yang mengkatalis reaksi

dalam tahapan glikolisis dijumpai sitoplasma sel. Disinilah glikolisis berlangsung. Glikolisis

dimulai dengan fosforilasi glukosa menjadi glukosa 6 – fosfat.

Metabolisme Karbohidrat

Fungsi utama karbohidrat dalam metabolisme adalah sebagai bahan bakar untuk oksidasi

dan menyediakan energy untuk proses-proses metabolisme lainnya. Karbohidrat dipakai oleh

sel – sel terutama dalam bentuk glukosa. Monosakarida utama yang dihasilkan dari proses

pencernaan yaitu glukosa, fruktosa, dan galaktosa.

Metabolisme karbohidrat pada mamalia dapat dibagi sebagai berikut

1. Glikolisis ( oksidasi glukosa atau glikogen menjadi piruvat dan laktat )

2. Glikogenesis ( sintesis glikogen dari glukosa )

3. Glikogenesis ( pemecahan glikogen )

4. Oksidasi piruvat menjadi asetil Ko-A ( merupakan tingkat yang penting sebelum

pemasukan hasil glikolisis ke dalama siklus asam sitrat, yang merupakan jalan akhir

bersama untuk oksidasi karbohidrat, lemak dan protein )

5. Heksosa monofosfat shunt (siklus pentose fosfat )

6. Glukogenesos ( pembentukan glukosa atau glikolisis dari sumber-sumber

monokarbohidrat)( diterjemahkan oleh Martin Muliawan, 1979 )

B. GLIKOLISIS

Didalam sel, katabolisme glukosa, fruktosa dan galaktosa pertama kali dilakukan oleh

enzim-enzim glikolisis yang larut dalam sitiplasma. Glikolisis (gluko= glukosa: lisis = penguraian)

adalah proses penguraian karbohidrat (glukosa ) menjadi piruvat. Reaksi penguraian ini terjadi

dalam keadaan ada atau tanpa oksigen. Bila ada oksigen, asam piruvat akan dioksidasi lebih

lanjut menjadi CO2 dan air, misalnya pada hewan, tanaman dan banyak sel mikroba yang

berada pada kondisi aerobic. Bila tanpa oksigen, asam piruvat akan dirubah menjadi etano

l(fermentasi alcohol) pada ragi atau menjadi asam laktat pada otot manusia yang berkontraksi.

Tiap proses glikolisis menggunakan enzin tertentu. ( Anna Poedjiadi, 1994 )

Glikolisis secara harfiah berarti pemecahan glukosa. Jalur glikolisis ditemukan di dalam

sitosol dari sel, mempunyai dua peran; pemecahan monosakarida untuk menghasilkan energi

dan menyediakan satuan pembentuk untuk sintesa senyawa yang diperlukan sel seperti gliserol

untuk sintesa trigliserida atau lemak. Sebelum glikolisis dapat berlangsung, sebuah sel harus

memperoleh glukosa. Hanya beberapa jenis sel seperti sel-sel hati dan buah pinggang (kidney)

yang dapat menghasilkan glukosa dari asam amino, dan hanya hati dan sel-sel jaringan

menyimpan glukosa dalam jumlah besar. Glukosa ini disimpan sebagai glikogen. Hati dan

jaringan memecahkan glikogen menjadi glukosa (atau bentuk monosakarida lain). Sel-sel badan

lainnya harus memperoleh glukosa dari sirkulasi darah, sehingga badan perlu mempertahankan

suatu konsentrasi yang relatif tetap dari glukosa darah supaya dapat hidup. Hasil glikolisis

adalah dua unit senyawa yang mengandung tiga atom karbon yaitu asam piruvat. Sebagian sel-

sel mengubah asam piruvat menjadi asam laktat.

Glikolisis merupakan rangkaian reaksi yang mengkonversi glukosa menjadi piruvat. Pada

organisme aerob, glikolisis adalah pendahuluan daur asam sitrat dan rantai transport electron,

saat sebagian besar energi bebas glukosa dihasilkan. Sepuluh reaksi glikolisis terjadi didalam

sitosol. Pada tahap pertama, glukosa dikonversi menjadi fruktosa 1,6-bifosfat melalui reaksi

fosforilasi, isomerasi, dan fosforilasi kedua. Dua molekul ATP dipakai per molekul glukosa pada

reaksi-reaksi ini. Pada tahap kedua, fruktosa 1,6 difosfat dipecah oleh aldolase membentuk

dihrosiaseton fosfat dan gliserildehida 3-fosfat, yang dengan mudah mengalami interkonvensi.

Gliseraldehida 3-fosfat kemudian mengalami oksidasi dan fosforilasi membentuk 1-3-

bisfosfogliserat, suatu asetil fosfat dengan potensi transfer fosforil yang tinggi. 3-fosfogliserat

kemudian terbentuk dan ATP dihasilkan. Pada tahap akhir glikolisis, fosfoenolpiruvat, zat antara

kedua dengan potensi transfer yang tinggi, dibentuk melalui pergeseran fosforil dan dehidrasi.

ATP lainnya dihasilkan sewaktu fosfienolpiruvat dikonnversi menjadi piruvat. Tedapat

keuntungan bersih dua molekul ATP pada pembentukan dua molekul piruvat dari satu molekul

glukosa.

Akseptor elektron pada oksidasi gliseraldehida 3-fosfat adalah NAD+, yang harus

dihasilkan kembali agar glikosis dapat dihasilkan kembali agar glikolisis dapat berlangsung terus.

Pada organism aerob, NADH yang terbentuk pada glikolisis mentransfer elektronnya ke O2

melalui rantai transport elektron, dan dengan demikian menghasilkan kembali NAD+. Pada

keadaan aerob, NAD+ dihasilkan kembali melalui reduksi piruvat menjadi laktat. Pada sejumlah

mikroorganisme, NAD+ biasanya dihasilkan kembali oleh sintesis laktat atau etanol dari piruvat.

Dua proses ini merupakan contoh fermentasi.

Jalur glikolisis mempunyai peran ganda: degradasi glukosa untuk menghasilkan ATP, dan

memberikan unit-unit penyusun untuk sintesis komponen-komponen sel. Kecepatan konversi

glukosa piruvat diatur sesuai dengan dua keperluan utama sel ini. Pada reaksi fisiologis, reaksi-

reaksi glikolisis dengan mudah reversible kecuali reaksi-reaksi yang dikalisis oleh heksokinase,

fosfofruktokinase, dan piruvat kinase. Fosfofruktokinase, elemen pengontrol terpenting pada

glikolisis, dihambat oleh kadar tinggi ATP dan sitrat, dan diaktifkan oleh AMP dan fruktosa 2,6

bifosfat. Pada hati, bifosfat menandakan bahwa glukosa berlimpah. Karenanya,

fosfofruktokinase aktif bila diperlukan energy atau unit-unit penyusun. Hksokinase dihambat

oleh glukosa 6-fosfat, yang berakumulasi bila fosfofruktokinase aktif. Piruvat kinase situs

pengontrol lainnya, secara alosterik dihambat oleh ATP dan alanin, dan diaktif oleh fruktosa 1,6

bifosfat. Akibatnya, piruvat kinase aktif maksimal bila muatan energy rendah dan zat-zat ntara

glikolisis menumpuk. Piruvat kinase, seperti enzim bifungsi yang mengontrol kadar fruktosa 2,6

bisfosfat, diatur melalui fosforilasi. Kadar glukosa yang rendah dalam darah mendorong

fosforilasi pirivat kinase hati, sehingga aktivitasnya menurun dengan demikian menurunkan

pemakaian glukosa dalam hati.

Glikolisis dimulai dengan penambahan satu gugus fospat ke glukosa, sehingga menjadi

lebih reaktif. Satu gugus fospat yang lainnya di tambahkan ke senyawa glukosa-fospat yang

baru terbentuk yang kemudian dipecah menjadi senyawa karbon yang mengandung tiga atom

karbon. Senyawaan ini diubah melalui serangkaian tahapan menjadi dua molekul piruvat. Maka

dalam glikolisis sebuah sel memulai dengan satu molekul glukosa dan menghasilkan dua

molekul yang mengandung tiga atom karbon yakni piruvat. Di dalam proses ini empat

hidrogen(mengandung total empat elektron) dikeluarkan dan empat ATP terbentuk. Elektron

dan hidrogen ditangkap oleh pembawa (carrier) dalam hal ini NAD. Setiap NAD (bentuk

teroksidasi) menerima dua elektorn dan satu ion hidrogen, menghasilkan NADH + H+ (bentuk

tereduksi). Maka salah satu hasil akhir dari glikolisis adalah juga sintesa dari dua NADH + H+,

dengan pelepasan dua ion hidrogen.

Di dalam glikolisis, reaksi pertama melibatkan satu ATP menyumbangkan satu gugus

fospat ke glukosa. Pada tahap ketiga, satu lagi ATP digunakan menambah satu gugus fospat

kedua. Maka untuk memulai jalur ini, satu sel memakai dua ATP. Pada saat molekul yang

mengandung tiga atom karbon diubah menjadi piruvat, masing-masing menghasilkan dua ATP,

sehingga total ada 4 ATP. Energi bersih yang dihasilkan sejauh ini dari glikolisis adalah dua ATP,

karena dua ATP digunakan didalam proses dan empat ATP di hasilkan. Masih ada ATP yang akan

terbentuk; ini hanya menyatakan sebanyak 5% dari total produksi ATP yang mungkin dari satu

molekul glukosa. Energi kimia yang disimpan di dalam ikatan NADH akhirnya dapat ditransfer ke

ATP. Pada umumnya setiap NADH + H+ menyumbangkan energy yang cukup untuk

menghasilkan 2,5 ATP. Maka NADH + H+ adalah satu bentuk dari energi potensial untuk sel.

Pada akhirnya sel memakai energi di dalam NADH+ H+ membentuk ATP. .( Simanjuntak dan

Silalahi, 2003 )

Tinjauan energi proses glikolisis

Proses glikolisis dimulai dengan molekul glukosa dan diakhiri dengan terbentuknya asam

laktat. Serangkaian reaksi-reaksi dalam proses glikolisis tersebut dimanakan juga jalur Embden-

meyerhof.

Reaksi-reaksi yang berlangsung pada proses glikolisis dapat dibagi dalam dua fase. Pada

fase pertama, glukosa diubah menjadi triofosfat dengan proses fosforilasi. Fase kedua dimulai

dari reaksi oksidasi triofosfat hingga terbentuk asam laktat. Perbedaan antara kedua fase ini

terletak pada aspek energy yang berkaitan debgan reaksi-reaksi dalam kedua fase tersebut.

Dalam proses glikolisis satu mol glukosa diubah menjadi dua mol asam laktat. Fase

pertama dalam proses glikolisis melibatkan dua mol ATP yang diubah menjadi ADP. Jadi fase

pertama ini menggunakan energy yang tersimpan dalam molekul ATP. Fase kedua mengubah

dua mol triosa yang terbentuk pada fase pertama menjadi dua mol asam laktat, dan dapat

menghasilkan 4 mol ATP. Jadi fase kedua ini menghasilkan energy. Apabila ditinjau dari

keseluruhan proses glikolisis ini menggunakan 2 mol ATP dan menghasilkan 4 mol ATP sehingga

masih sisa 2 mol ATP yang ekivalen denganenergi sebesar 14.00 kalori. Energy tersebut

tersimpan dan dapat digunakan oleh otot dalam energy mekanik. ( Anna Poedjiadi, 1994 )

KARBOHIDRAT

Karbohidrat yang juga disebut gula, merupakan produk primer fotosintesis dan juga

merupakan sumber energy utama untuk system kehidupan. Karbohidrat didefinisikan sebagai

polihidroksialaldehid atau polihidroksiketon dan derivatnya. Suatu karbohidrat merupakan

suatu aldehid (-CHO ) jika oksigen karbonil berkaitan dengan suatu atom karbon terminal, dan

suatu keton (=C=0 ) jika oksigen karbonil berkaitan dengan deoksi dan amino. Dalam alam,

karbohidrat terdapat sebagai monosakarida ( gula individual dan sederhana ), oligosakarida,

dan polisakarida. Oligosakarida umumnya didefinisikan sebagai suatu molekul yang

mengandung dua hingga sepuluh unit monosakarida, beberapa di antaranya mempunyai berat

molekul beberapa juta. .( Armstrong, 1995 ).

Karbohidrat atau sakarida adalah polisakarida aldehid atau polihidroksi keton, atau

senyawa yang dihidrolisis dari keduanya. Unsur utama penyusun karbohirat adalah karbon,

hydrogen dan oksigen. Karbohidrat merupakan pusat metabolisme tanaman hijau dan

organisme fotosintetik lain yang menggunakan energy matahari untuk melakukan

pembentukan karbohidrat, karbohidrat yang terdapat dalam bentuk pati dan gula berfungsi

sebagai bagian utama energy yang dikonsumsi oleh kebanyakan organisme dimuka bumi ini.

Sebagai pati dan glikogen, karbohidrat berfungsi sebagai penyedia sementara glukosa.

Karbohidrat dapat berfungsi juga sebagai penyangga di dalam dinding sel bakteri dan tanaman

serta pada jaringan pengikat dan dinding sel organisme hewan. Karbohidrat jenis lain dapat

berfungsi sebagai pelumas sendi kerangka, sebagai perekat diantara sel, dan senyawa pemberi

spesifitas biologi pada permukaan sel hewan.

Sifat kimia karbohidrat berhubungan erat dengan gugus fungsi yang dimilikinya, seperti

gugus –OH, gugus aldehida dan gugus keton. Beberapa jenis karbohidrat mempunyai sifat dapat

mereduksi bebas dalam molekul karbohidrat.sifat ini dapat digunakan untuk identifikasi

karbohidrat dan tampak pada reaksi reduksi ion-ion logam misalnyaa ion Cu++ dan ion Ag+.

Metabolisme karbohidrat seperti halnya metabolisme lainnya terdiri dari reaksi

katabolisme dan anabolisme. Tujuan katabolisme karbohidrat adalah untuk mendapatkan

energy yang tersimpan dalam senyawanya. Energy yang dihadilkan biasanya tersimpan lagi

dalam senyawa energy tinggi sebelum digunakan. Sementara anabolisme karbohidrat bertujuan

untuk memasok karbohidrat pada makhluk hidup sebagai salah satu nutrient utama yang

dibuat dari senyawa-senyawa yang amat sederhana seperti CO2 atau senyawa lainnya. ( Abdul

Hamid, 2001 )

Monosakarida

Monosakarida diidentifikasi melalui jumlah atom karbon yang dikandungnya dan melalui

gugusan karbonil fungsionalnya, yaitu aldose jika merupakan suatu aldehid dan ketose jika

suatu keton. Karbohidrat terkecil lazim dianggap merupakan suatu gula tiga karbon,

gliseraldehid ( suatu aldotriase ) dan dehidroksiaseton ( ketotriose ). Glukosa ( juga disebut

dekstrosa ) merupakan senyawa organik paling relevan di alam dan merupakan suatu

aldoheksosa yang mengandung empat karbon asimetrik.( Armstrong, 1995 ).

Monosakarida merupakan senyawa karbohidrat yang paling sederhana yang tidak dapat

dihirolisis lagi. Beberapa molekul monosakarida mengandung unsur nitrogen dan sulfur.

Monosakarida mempunyai rumus kimia (CH20)n dimana n=3 atau turunan aldehida, maka

monosakarida ini disebut aldosa. Dan bila gugusnya merupakan turunan keton maka

monosakaridaa tersebut dinamakan ketosa. Monosakarida aldosa yang paling sederhana adalah

gliseraldehida. Sedangkan monosakarida ketosa yang paling sederhana adalah dihidroksiaseton.

Kedua monosakarida sederhana tersebut masing-masing mempunyai 3 atom karbon

(triosa). Monosakarida lain mempunyai 4 atom karbon (tetrosa), 5 atom karbon (pentose), 6

atom karbon (heksosa). Heksos, zat manis dan berbentuk kristalin, adalah salah satu

monosakarida terpenting. Beberapa contoh heksosa sehari-hari adalah : gula tebu, gandum,

gula susu, pati, dan selulosa. Pentose yang umum adalah ribose yaitu salah satu unit penyusun

nukleotida asam nukleat. Kelompok aldoheksosa penting misalnya glukosa (dekstrosa, gula

anggur, gula darah ). Fungsi utama glukosa adalah sumber energi dalam sel hidup. Di alam

glukosa banyak terdapat dalam buah-buahaan dan madu lebah. Monosakarida ini mengandung

lima gugus hidroksil dan sebuah gugus aldehida yang dilekatkan pada enam rantai karbon.

(http://www.steve.gb.com/science/carbohydrates.html )

Rumus umum monosakarida sesuai dengan nama karbohidrat yaitu (CH2O)n, di mana

jumlah n sesuai dengan jumlah atom karbon yang dimiliki. Berdasarkan jumlah atom karbon

tersebut, monosakarida dibagai menjadi beberapa bagian yaitu, triosa (C3H6O3), tetrosa

(C4H8O4), pentosa (C5H12O5), heksosa (C6H12O6), dan heptosa (C7H12O7).

OLIGOSAKARIDA

Karbohidrat yang terbentuk dari dua sampai sepuluh monosakarida digolongkan dalam

kelompok oligosakarida. Yang termasuk kelompok oligosakarida adallah disakarida, trisakarida,

dan seterusnya sesuai dengan jumlah satuan monosakaridanya. Oligosakarida yang paling

banyak terdapat dialam ialah disakarida. Molekul ini terdiri atas dua satuan monosakarida yang

dihubungkan oleh ikatan glikosida. Disakarida yang dikenal diantaranya adalah laktosa, sukrosa

(gula tebu), maltose (gula susu), dan selobiosa. Keempat disakarida ini mempunyai rumus

molekul sama (C12H22O11) tetapi struktur molekulnya berbeda. Laktosa terbentuk dari ikatan

glikosida antara karbon nomor 1 pada galaktosa dan atom karbon nomor 4 pada glukosa.

( Abdul Hamid, 2001 )

Oligosakarida yang paling berlimpah yaitu disakarida laktosa dan sukrosa. Sukrosa( gula

meja ) terdapat dalam tumbuh-tumbuhan, dimana mereka disintesis dari D-glukosa, dan D-

fruktosa. Laktosa, karbohidrat susu ari mamalia terdiri dari D-galaktosa dan D-glukosa.

( Armstrong, 1995)

GLUKOSA

Dinamakan juga dekstrosa atau gula anggur, terdapat luas di alam dalam jumlah sedikit,

yaitu di dalam sayur, buah, sirup jagung, sari pohon, dan bersamaan dengan fruktosa dalam

madu. Glukosa memegang peranan sangat penting dalam ilmu gizi. Glukosa merupakan hasil

akhir pencernaan pati, sukrosa, maltosa, dan laktosa pada hewan dan manusia. Dalam proses

metabolisme, glukosa merupakan bentuk karbohidrat yang beredar di dalam tubuh dan di

dalam sel merupakan sumber energy.

Glukosa, suatu gula monosakarida, adalah salah satu karbohidrat terpenting yang

digunakan sebagai sumber tenaga bagi hewan dan tumbuhan. Glukosa merupakan salah satu

hasil utama fotosintesis dan awal bagi respirasi. Bentuk alami (D-glukosa) disebut juga

dekstrosa, terutama pada industri pangan.

Glukosa (C6H12O6, berat molekul 180.18) adalah heksosa—monosakarida yang

mengandung enam atom karbon. Glukosa merupakan aldehida (mengandung gugus -CHO).

Lima karbon dan satu oksigennya membentuk cincin yang disebut "cincin piranosa", bentuk

paling stabil untuk aldosa berkabon enam. Dalam cincin ini, tiap karbon terikat pada gugus

samping hidroksil dan hidrogen kecuali atom kelimanya, yang terikat pada atom karbon

keenam di luar cincin, membentuk suatu gugus CH2OH. Struktur cincin ini berada dalam

kesetimbangan dengan bentuk yang lebih reaktif, yang proporsinya 0.0026% pada pH 7.

Glukosa merupakan sumber tenaga yang terdapat di mana-mana dalam biologi. Kita

dapat menduga alasan mengapa glukosa, dan bukan monosakarida lain seperti fruktosa, begitu

banyak digunakan. Glukosa dapat dibentuk dari formaldehida pada keadaan abiotik, sehingga

akan mudah tersedia bagi sistem biokimia primitif. Hal yang lebih penting bagi organisme

tingkat atas adalah kecenderungan glukosa, dibandingkan dengan gula heksosa lainnya, yang

tidak mudah bereaksi secara nonspesifik dengan gugus amino suatu protein. Reaksi ini

(glikosilasi) mereduksi atau bahkan merusak fungsi berbagai enzim. Rendahnya laju glikosilasi

ini dikarenakan glukosa yang kebanyakan berada dalam isomer siklik yang kurang reaktif. Meski

begitu, komplikasi akut seperti diabetes, kebutaan, gagal ginjal, dan kerusakan saraf periferal

(‘’peripheral neuropathy’’), kemungkinan disebabkan oleh glikosilasi protein.

Dalam respirasi, melalui serangkaian reaksi terkatalisis enzim, glukosa teroksidasi hingga

akhirnya membentuk karbon dioksida dan air, menghasilkan energi, terutama dalam bentuk

ATP. Sebelum digunakan, glukosa dipecah dari polisakarida.

LAKTOSA

Gula yang terdapat dalam susu. Ia dibentuk oleh dua jenis gula yaitu glukosa dan

galaktosa. Disebut juga gula susu, hanya terdapat dalam susu dan terdiri atas satu unit glukosa

dan satu unit galaktosa. Kekurangan laktase ini menyebabkan ketidaktahanan terhadap laktosa.

Laktosa yang tidak dicerna tidak dapat diserap dan tetap tinggal dalam saluran pencernaan. Hal

ini mempengaruhi jenis mikroorgnaisme yang tumbuh, yang menyebabkan gejala kembung,

kejang perut, dan diare. Ketidaktahanan terhadap laktosa lebih banyak terjadi pada orang tua.

Laktosa adalah gula yang rasanya paling tidak manis (seperenam manis glukosa) dan lebih sukar

larut daripada disakarida lain.

Laktosa (karbohidrat susu) merupakan salah satu komponen khas dalam susu bersama

dengan trigliserida (lemak susu) dan kasein (protein susu). Nama kimia dari laktosa adalah 4-0-

ß-D-galactopyranosyl-D-glucopyranose. Laktosa merupakan karbohidrat utama dalam susu

yang jumlahnya sekira 4,6% dari total susu.

Pengubahan laktosa menjadi monosakarida harus dilakukan, karena laktosa tergolong

dalam disakarida yang tersusun dari dua monosakarida (glukosa dan galaktosa) oleh sintesis

dehidrasi (dehydration synthesis). Glukosa dan galaktosa yang menyusun laktosa memiliki

struktur kimia (chemical structure) yang berbeda satu sama lain. Pada galaktosa, dalam rantai

C-4 dan C-1 terdapat gugus –OH di bagian “atas”. Untuk membuat laktosa, gugus –OH dalam

rantai C-1 dari galaktosa harus mengikat gugus –OH di bagian “bawah” rantai C-4 dari glukosa.

Pengikatan ini mengharuskan glukosa untuk memutar (flip over) agar dua gugus –OH

menjadi berdampingan (side-by-side) dan membentuk ikatan -1,4-glycosidic linkage. Ikatan -

1,4-glycosidic linkage dalam laktosa ini harus dipecah oleh enzim yang mengubah laktosa

menjadi dua molekul gula sederhana kembali (glukosa dan galaktosa) agar dapat diserap usus.

Enzim adalah suatu zat yang bekerja sebagai katalis perubahan kimiawi, tanpa diikuti

perubahan enzimnya.

SUKROSA

Sukrosa atau gula tebu merupakan disakarida yang paling manis yang terdiri dari glukosa

dan fruktosa. Sukrosa bukan merupakan gula pereduksi karena sukrosa tidak mempunyai atom

karbon hemiasetal dan hemiaketal. Sukrosa tidak memilliki atom karbon monomer bebas

karena karbon anomer glukosa dan fruktosa berikatan satu dengan yang lain. Sukrosa juga

mudah dihidrolisis menjadi D-glukosa dan D-fruktosa. Sumber-sumber sukrosa yang terdapat di

alam antara lain: tebu (100% mengandung sukrosa), bit, gula nira (50%), dan jelly.

RAGI

Ragi merupakan starter/inokulum tradisional Indonesia untuk membuat berbagai

macam makanan fermentasi seperti tape ketan/singkong. brem cair/padat dll. Mikroba yang

terkandung dalam ragi umumnya berupa kultur campuran (mixed culture) terdiri dari kapang,

khamir dan bakteri. Beragamnya bumbu rempah yang digunakan dalam pembuatan ragi

menjadikan jenis, populasi dan keaktifan mikroba dalam ragi sangat beragam, sehingga sulit

untuk mendapatkan ragi dengan kualitas yang seragam. Salah satu cara mengatasi

permasalahan tersebut adalah dengan membuat ragi menggunakan mikroba murni yang

diketahui memiliki aktivitas amilolitik dan berperan dalam proses fermentasi.( tita rialita, 2004).

Ragi atau fermen ialah zat yang menyebabkan fermentasi. Ragi biasanya mengandung

mikroorganisme yang melakukan fermentasi dan media biakan bagi mikroorganisme tersebut.

Media biakan ini dapat berbentuk butiran-butiran kecil atau cairan nutrien. Ragi umumnya

digunakan dalam industri makanan untuk membuat makanan dan minuman hasil fermentasi

seperti acar, tempe, tape, roti, dan bir.

Mikroorganisme yang digunakan di dalam ragi umumnya terdiri atas berbagai bakteri

dan fungi (khamir dan kapang), yaitu Rhizopus, Aspergillus, Mucor, Amylomyces, Endomycopsis,

Saccharomyces, Hansenula anomala,, Lactobacillus, Acetobacter, dan sebagainya. Berbagai

jenis ragi yang digunakan di berbagai negara dan kebudayaan di dunia dibuat menggunakan

media biakan tertentu dan campuran tertentu galur fungi dan bakteri.

Ragi Roti

Merupakan jasad renik sejenis jamur yang berkembang biak dengan sangat cepat dan

menghasilkan fermentasi yang mampu mengubah pati dan gula menjadi karbon dioksida dan

alkohol. Saccharomyces cerevisiae biasa digunakan untuk ragi roti. Ada tiga jenis yang terkenal,

yang segar, yang dikeringkan, dan brewer's yeast. Jenis yang segar dan yang kering sering

dipakai untuk membuat roti dan kue-kue. Jenis ragi kering yang lebih praktis dan menghemat

waktu adalah ragi instan, yang bisa langsung dicampur dengan bahan lain. Brewer's yeast yang

agak cair dipakai oleh para pembuat bir dan minuman lain yang beragi (brewer dalam bahasa

Inggris artinya pembuat bir, dan yeast istilah bahasa Inggris ragi roti).

FERMENTASI

(Fermentasi)

Merupakan proses perubahan karbohidrat menjadi alkohol. Zat-

zat yang bekerja pada proses ini ialah enzim yang dibuat oleh sel-sel

ragi. Lamanya proses peragian tergantung dari bahan yang akan

diragikan.

Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa

oksigen). Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi,

terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam

lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.

Gula adalah bahan yang umum dalam fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah

etanol, asam laktat, dan hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan

dari fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang umum

digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan minuman

beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja yang keras (yang tidak

memiliksssi akseptor elektron eksternal), dapat dikategorikan sebagai bentuk fermentasi.

Fermentasi adalah proses an-aerobic atau sebagian aerobic, suatu proses oksidasi

karbohidrat. Fermentasi dibedakan dari pembusukan karena terakhir merupakan perombakan

an-aerobic terhadap bahan yang mengandung protein. Natrium Clorida / garam dapur sangat

berguna pada proses fermentasi karena garam ini menghambat pertumbuhan mikroba

pembusuk dan sebagian terbesar mikroba lainnya. Bakteri tertentu tahan dalam larutan garam.

Contoh-contoh hash fermentasi anggur, cuka (cider), alkohol, acar dan macam-macam asinan

lainnya.

Reaksi

Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan

produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa (C6H12O6) yang merupakan gula paling

sederhana , melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini

dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.

Persamaan Reaksi Kimia

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (Energi yang dilepaskan:118 kJ per mol)

Dijabarkan sebagai

Gula (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) → Alkohol (etanol) + Karbon dioksida + Energi

(ATP)

Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat,

tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awal respirasi

aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan bervariasi tergantung produk akhir

yang dihasilkan.

Sumber energi dalam kondisi anaerobic

Fermentasi diperkirakan menjadi cara untuk menghasilkan energi pada organisme purba

sebelum oksigen berada pada konsentrasi tinggi di atmosfer seperti saat ini, sehingga

fermentasi merupakan bentuk purba dari produksi energi sel.

Produk fermentasi mengandung energi kimia yang tidak teroksidasi penuh tetapi tidak

dapat mengalami metabolisme lebih jauh tanpa oksigen atau akseptor elektron lainnya (yang

lebih highly-oxidized) sehingga cenderung dianggap produk sampah (buangan).

Konsekwensinya adalah bahwa produksi ATP dari fermentasi menjadi kurang effisien

dibandingkan oxidative phosphorylation, di mana pirufat teroksidasi penuh menjadi karbon

dioksida. Fermentasi menghasilkan dua molekul ATP per molekul glukosa bila dibandingkan

dengan 36 ATP yang dihasilkan respirasi aerobik.

"Glikolisis aerobik" adalah metode yang dilakukan oleh sel otot untuk memproduksi

energi intensitas rendah selama periode di mana oksigen berlimpah. Pada keadaan rendah

oksigen, makhluk bertulang belakang (vertebrata) menggunakan "glikolisis anaerobik" yang

lebih cepat tetapi kurang effisisen untuk menghasilkan ATP. Kecepatan menghasilkan ATP-nya

100 kali lebih cepat daripada oxidative phosphorylation. Walaupun fermentasi sangat

membantu dalam waktu pendek dan intensitas tinggi untuk bekerja, ia tidak dapat bertahan

dalam jangka waktu lama pada organisme aerobik yang kompleks. Sebagai contoh, pada

manusia, fermentasi asam laktat hanya mampu menyediakan energi selama 30 detik hingga 2

menit.

Tahap akhir dari fermentasi adalah konversi piruvat ke produk fermentasi akhir. Tahap

ini tidak menghasilkan energi tetapi sangat penting bagi sel anaerobik karena tahap ini

meregenerasi nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+), yang diperlukan untuk glikolisis. Ia

diperlukan untuk fungsi sel normal karena glikolisis merupakan satu-satunya sumber ATP dalam

kondisi anaerobik.