Jalur metabolism glukosa menjadi piruvat melalui glikolisis

1. Jalur metabolism glukosa menjadi piruvat melalui glikolisis

Fosforilasi glukosa oleh ATP. Fosforilasi adalah terjadinya penambahan satu fosfat pada glukosa oleh ATP sehingga dihasilkan glukosa 6-fosfat dan ATP berubah menjadi ADP. Proses ini berlangsung dengan bantuan enzim heksokinase dan Mg2+. Terjadi penyusunan kembali dengan diikuti fosforilasi kedua, menghasilkan fruktosa 1,6-bifosfat. Proses glikolisis dimulai disini. Terjadi pembongkaran fruktosa 1,6-bifosfat (memiliki 6 buah atom C) menjadi gliseraldehida 3-fosfat (memiliki 3 buah atom C) dan dihidroksi aseton 3-fosfat yang dibantu oleh enzim aldolase. Oksidasi yang diikuti dengan fosforilasi menghasilkan 2 molekul NADH dan 2 molekul BPG. NADH dan BPG memiliki satu ikatan fosfat berenergi tinggi. Pada proses ini, 1,3-bifosfogliseraldehida dengan bantuan enzim dehidrogenase dengan penambahan H2 diubah menjadi asam 1,3-bifosfogliserat. Terjadi pelepasan fosfat berenergi tinggi dari 2 molekul ADP sehingga menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul 3-fosfogliserat. Asam 1,3-bifosfogliserat (BPG) diubah menjadi asam 3-fosfogliserat (3PG) dengan bantuan enzim fosfogliserokinase dan ion Mg2+. Terjadi pelepasan air, menghasilkan 2 molekul fosfoenol piruvat yang memiliki ikatan fosfat berenergi tinggi. Dengan bantuan enzim fosfogliseromutase, asam 3-fosfogliserat (3PG) diubah menjadi asam 2-fosfogliserat (2PG). Kemudian 2-fosfogliserat (2PG) dengan bantuan enzim enolase dan ion Mg2+ diubah menjadi fosfoenolpiruvat (PEP). 2 molekul ADP melepaskan ikatan fosfat berenergi tinggi menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul piruvat, yang dibantu oleh enzim piruvatinase, ion Mg2+, dan ion K+.

2. Cara menguji terbentuknya piruvatCara menguji apakah piruvat terbentuk atau tidak adalah dengan melakukan uji Natrium Nitroprussida dan uji 2,4-Dinitrofenilhidrazine. Akan dikatakan positif mengandung piruvat apabila dalam uji Natrium Nitroprussida terbentuk cincin berwarna hijau atau biru pada area batas ke dua lapisan. Dan akan dikatakan positif mengandung piruvat dalam uji 2,4-Dinitrofenilhidrazine apabila larutan berubah warna menjadi merah.Cara : Uji Natrium NitroprussidaSupernatant yang diperoleh dipanaskan hingga mendidih ditambah (NH4)2SO4 Na-Nitroprussida 2% ammonia jenuh = warna hijau (+ piruvat). Uji 2,4-DinitrofenilhidrazineSupernatant dinitrofinilhidrazine NaOH 10% H2O = warna merah (+ piruvat).

3. Struktur biokimia protein, lemak dan karbohidrat Struktur protein dapat dikelompokkan menjadi empat golongan, yaitu :1. Struktur primer adalah struktur linear dari rantai protein. Dalam struktur ini tidak terjadi antaraksi, baik dengan rantai protein yang lain maupun di antara asam amino dalam rantai protein itu sendiri.2. Struktur sekunder adalah struktur dua dimensi dari protein. Pada struktur ini terjadi lipatan (folding) beraturan, sepertiheliks dansheet, akibat adanya ikatan hidrogen di antara gugus-gugus polar dari asam amino dalam rantai protein.3. Struktur tersier merupakan struktur tiga dimensi sederhana dari rantai protein. Dalam struktur ini, selain terjadi folding membentuk strukturheliks dansheet, juga terjadi antaraksi van der Waals dan antaraksi gugus nonpolar yang mendorong terjadi lipatan.4. Struktur tertinggi dari protein adalah struktur kuarterner. Dalam struktur ini, protein membentuk molekul kompleks, tidak terbatas hanya pada satu rantai protein, tetapi beberapa rantai protein bergabung membentuk seperti bola. Jadi, pada struktur kuartener molekul protein di samping memiliki ikatan hidrogen, gaya van der Waals, dan antaraksi gugus nonpolar, juga terjadi antaraksi antar rantai protein baik melalui antaraksi polar, nonpolar, maupun van der Waals. Contoh dari struktur ini adalah molekul Hemoglobin, tersusun dari empat subunit rantai protein.

Struktur lemakYang dimaksud dengan lemak disini ialah suatu aster asam lemak dengan gliserol. Gliserol ialah suatu trihidroksi alkohol yang teridri atas tiga atom karbon. Jadi tiap atom karbon mempunyai gugus OH. Satu molekul gliserol dapat mengikat satu, dua atau tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester, yang disebut monogliserida, digliserida atau trigliserida. Pada lemak, satu molekul gliserol mengikat tiga molekul asam lemak, oleh karena itu lemak adalah suatu trigliserida. R1-COOH, R2-COOH dan R3-COOH ialah molekul asam lemak yang terikat pada gliserol. Ketiga molekul asam lemak itu boleh sama, boleh berbeda. Asam lemak yang terdapat dalam alam ialah asam palmitat, stearat, oleat dan linoleat Struktur karbohidratKarbohidrat merupakan sumber energi uatama dan sumber serat utama. Karbohidrat mempunyai tiga unsur, yaitu karbon, hydrogen dan oksigen. Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam. Karbohidrat dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-aromnya, panjang pendeknya rantai serta jenis ikatan. Dari kompleksitas strukturnya karbohidrat dibedakan menjadi karbohidarat sederhana (monosakarida dan disakarida)dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks (polisakarida). Selain kelompok tersebut juga masih ada oligosakarida yang memiliki monosakarida lebih pendek dari polisakarida, contohnya adalah satkiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, dan galaktooligosakarida.

4. Proses pemecahan protein, lemak dan karbohidrata. Pemecahan proteinAsam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amina. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.Terdapat 2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu: Transaminasi : Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat Deaminasi oksidatif : Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium

(NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin.Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu: Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan. Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.b. Pemecahan lemakLemak merupakan salah satu sumber energy bagi tubuh, bahkan kandungan energinya paling tinggi diantara sumber energy yang lain, yaitu sebesar 9kkal/gram. Energi hasil pemecahan lemak dimulai saat lemak berada didalam kebutuhan energi. Pemecahan lemak dimulai saat lemak berada didalam system pencernaan makanan. Lemak akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Dari kedua senyawa tersebut, asam lemak sebagian mengandung sebagian besar energi, yaitu sekitar 95%, sedangkan gliserol hanya mengandung 5% dari besar energi lemak. Untuk dapat menghasilkan energi , asam lemak akan mengalami oksidasi yang terjadi didalm mitokondria, sedangkan gliserol dirombak secara glikolisis. Gliserol dalam glikolisis akan diubah kembali menjadi dihidroksi aseton fosfat. Oksidasi asam lemak juga melalui lintasan akhir yang dilalui karbohidrat, yaitu siklus krebs.Setelah berada didalam mitokondria, asam lemak akan mengalami oksidasi untuk menghasilkan energi. Oksidasi asam lemak terjadi dalam dua tahap, yaitu oksidasi asam lemak yang menghasilkan residu asetil KoA dan oksidasi asetil KoA menjadi karbon dioksida melalui siklus krebs.

c. Pemecahan karbohidratPada Proses katabolisme karbohidrat, sering disebut dengan glikolosis yaitu proses degradasi. Proses degradasi 1 molekul glukosa (C6) menjadi 2 molekul piruvat (C3) yang terjadi dalam serangkaian reaksi enzimatis menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH Proses glikolisis terdiri dari 10 langkah reaksi yang terbagimenjadi 2 Fase, yaitu: 5 langkah pertama yang disebut fasepreparatory 5 langkah terakhir yang disebut fasepayoffFase I memerlukan 2 ATP dan Fase II menghasilkan 4 ATP dan 2 NADP, sehingga total degradasi Glukosa menjadi 2 molekul piruvat menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADP.Pada tahap pertama, molekul D-Glukosa diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada posisi 6, menghasilkanglukosa-6-fosfatdengan memanfaatkan ATP Reaksi ini bersifat tidak dapat balik.Enzim heksokinasemerupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu olehion Mg2+ sebagai kofaktor.Reaksi berikutnya ialah isomerasi,yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat, yang merupakan suatu aldosa, menjadifruktosa-6-fosfat, yang merupakan suatu ketosa, denganenzim fosfoglukoisomerasedan dibantu oleh ion Mg2+.Tahap selanjutnya adalah fruktosa-6-fosfat diubah menjadifruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosoffruktokinasedibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini,gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat pada posisi 1.Reaksi tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentukdua molekul triosa fosfat, yaitudihidroksi aseton fosfatdanD-gliseraldehid-3-fosfatolehenzim aldolase fruktosadifosfatatau enzim aldolase.Hanya satudi antara dua triosa fosfat yang dibentuk oleh aldolase, yaitugliseraldehid-3-fosfat, yang dapat langsung

diuraikan pada tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi, dihidroksi aseton fosfat dapat dengan cepat dan dalam reaksi dapat balik, berubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.Tahap selanjutnya adalah reaksi oksidasi gliseraldehid-3fosfat menjadiasam 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini digunakankoenzim NAD+,sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Enzim yang mengkatalisis dalam tahap ini adalah dehidrogenase gliseraldehida fosfat. Pada tahap ini,enzim kinase fosfogliseratmengubah asam 1,3-difosfogliserat menjadi asam3-fosfogliserat. Dalam reaksi initerbentuk satu molekul ATP dari ADPdan memerlukan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Pada tahap ini, terjadi pengubahan asam 3-fosfoliserat menjadi asam2-fosfogliserat. Reaksi ini melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat dari posisi 3 ke posisi 2. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseril mutase dengan ion Mg2+ sebagai kofaktor.Reaksi berikutnya adalah reaksi pembentukan asamfosfoenol piruvatdari asam 2-fosfogliserat dengan katalisis enzim enolase dan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi.Tahap terakhir pada glikolisis ialah reaksi pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari fosfoenolpiruvat ke ADP yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul asam piruvat.