Di dalam sistem pencernaan dan juga usus halus, semua jenis
karbohidrat yang dikonsumsi akan terkonversi menjadi glukosa untuk kemudian
diabsorpsi oleh aliran darah dan ditempatkan ke berbagai organ dan jaringan
tubuh. Molekul glukosa hasil konversi berbagai macam jenis karbohidrat inilah
yang kemudian akan berfungsi sebagai pembentukan energi di dalam tubuh. Molekul
glukosa hasil konversi berbaga i macam jenis karbohidrat inilah yang kemudian
akan berfungsi sebagai dasar bagi pembentukan energi di dalam tubuh. Melalui
berbagai tahapan dalam proses metabolisme, sel-sel yang terdapat di dalam tubuh
dapat mengoksidasi glukosa menjadi CO2 & H2O dimana
proses ini juga akan disertai dengan produksi energi. Proses metabolisme glukosa
yang terjadi didalam tubuh ini akan memberikan kontribusi hampir lebih dari 50%
bagi ketersediaan energi.
Di dalam tubuh, karbohidrat yang telah terkonversi menjadi
glukosa tidak hanya akan berfungsi sebagai sumber energi utama bagi kontraksi
otot atau aktifitas fisik tubuh, namun glukosa juga akan berfungsi sebagai
sumber energi bagi sistem syaraf pusat termasuk juga untuk kerja otak. Selain
itu, karbohidrat yang dikonsumsi juga dapat tersimpan sebagai cadangan energy
dalam bentuk glikogen di dalam otot dan hati. Glikogen otot merupakan salah
satu sumber energi tubuh saat sedang berolahraga sedangkan glikogen hati dapat
berfungsi untuk membantu menjaga ketersediaan glukosa di dalam sel darah dan
sistem pusat syaraf.
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 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.
A. METABOLISME
GLUKOSA
1.
Pendahuluan
Karbohidrat
glukosa merupakan karbohidrat terpenting dalam kaitannya dengan penyediaan
energi di dalam tubuh. Hal inidisebabkan karena semua jenis karbohidrat baik
monosakarida,disakarida maupun polisakarida yang dikonsumsi oleh manusia akan
terkonversi menjadi glukosa di dalam hati. Glukosa inikemudian akan berperan
sebagai salah satu molekul utama bagipembentukan energi didalam
tubuh.Berdasarkan bentuknya, molekul glukosa dapatdibedakan menjadi 2 jenis
yaitu molekul D-Glukosa dan L-Glukosa. Faktor yang menjadi penentu dari bentuk
glukosa ini adalah posisi gugus hidrogen (-H) dan alkohol (–OH) dalam struktur
molekulnya. Glukosa yang berada dalam bentuk molekul D & L-Glukosa dapat
dimanfaatkan oleh sistim tumbuh-tumbuhan, sedangkan sistim tubuh manusia hanya
dapat memanfaatkan D-Glukosa.
Di
dalam tubuh manusia glukosa yang telah diserap oleh usus halus kemudian akan
terdistribusi ke dalam semua sel tubuh melalui aliran darah. Di dalam tubuh,
glokosa tidak hanya dapat tersimpan dalam bentuk glikogen di dalam otot dan
hati namun juga dapat tersimpan pada plasma darah dalam bentuk glukosa darah (Blood Glocose). Di dalam tubuh selain
akan berperan sebagai bahan bakar bagi proses metabolisme, glukosa juga akan
berperan sebagai sumber energy utama bagi otak. Melalui proses oksidasi yang
terjadi di dalam sel-sel tubuh, glukosa kemudian akan digunakan untuk
mensintesis molekul ATP (adenosine triphosphate) yang merupakan molukel
molekul dasar penghasil energi di dalam tubuh. Dalam konsumsi keseharian,
glukosa akan menyediakan hampir 50—75% dari total kebutuhan energy tubuh. Untuk
dapat menghasilkan energi, proses metabolisme glukosa akan berlangsung melalui
2
mekanisme
utama yaitu melalui proses anaerobik dan proses aerobik. Proses metabolisme
secara anaerobikakan berlangsung didalam sitoplasma (cytoplasm)
sedangkan proses metabolisme anaerobik akan berjalan dengan menggunakan enzim sebagai
katalis di dalam mitochondria dengan kehadiran Oksigen (O2 ).
2. Metabolisme
Glukosa
2.1.Proses Glikolisis
Tahap awal metabolisme konversi glukosa menjadi energi di dalam
tubuh akan berlangsung secara anaerobik melalui proses yang dinamakan
Glikolisis (Glycolysis). Proses ini berlangsung dengan mengunakan
bantuan 10 jenis enzim yang berfungsi sebagai katalis di dalam sitoplasma (cytoplasm)
yang terdapat pada sel eukaryotik (eukaryotic cells). Inti dari
keseluruhan proses Glikolisis adalah untuk mengkonversi glukosa menjadi produk
akhir berupa piruvat. Pada proses Glikolisis, 1 molekul glukosa yang memiliki 6
atom karbon pada rantainya (C6H12O6) akan terpecah
menjadi produk akhir berupa 2 molekul piruvat (pyruvate) yang memiliki 3
atom karbom (C3H3O3). Proses ini berjalan
melalui
beberapa tahapan reaksi yang disertai dengan terbentuknya
beberapa senyawa antara seperti Glukosa 6-fosfat dan Fruktosa
6-fosfat. Selain akan menghasilkan produk akhir berupa molekul piruvat,
proses glikolisis ini juga akan menghasilkan molekul ATP serta molekul NADH (1
NADH3 ATP). Molekul ATP yang terbentuk ini kemudian akan diekstrak oleh sel-sel
tubuh sebagai komponen dasar sumber energi. Melalui proses glikolisis ini 4
buah molekul ATP & 2 buah molekul NADH (6 ATP) akan dihasilkan serta pada
awal tahapan prosesnya akan mengkonsumsi 2 buah molekul ATP sehingga total 8
buah ATP akan dapat terbentuk.
2.2.Respirasi Selular
Tahap metabolisme energi berikutnya akan berlangsung pada
kondisi aerobik dengan mengunakan bantuan oksigen (O2). Bila oksigen
tidak tersedia maka molekul piruvat hasil proses glikolisis akan terkonversi
menjadi asam laktat. Dalam kondisi aerobik, piruvat hasil proses glikolisis
akan teroksidasi menjadi produk akhir berupa H2O dan CO2
di dalam tahapan proses yang dinamakan respirasi selular (Cellular
respiration). Proses respirasi selular ini terbagi menjadi 3 tahap utama
yaitu produksi Acetyl-CoA, proses oksidasi Acetyl-CoA dalam
siklus asam sitrat (Citric-Acid Cycle) serta Rantai Transpor Elektron (Electron
Transfer Chain/Oxidative Phosphorylation). Tahap kedua dari proses
respirasi selular yaitu Siklus Asam Sitrat merupakan pusat bagi seluruh
aktivitas metabolisme tubuh. Siklus ini tidak hanya digunakan untuk memproses
karbohidrat namun juga digunakan untuk memproses molekul lain seperti protein
dan juga lemak. Gambar 2 akan memperlihatkan 3 tahap proses respirasi selular
beserta Siklus Asam Sitrat (Citric Acid Cycle) yang berfungsi sebagai
pusat metabolisme tubuh.
2.2.1. Produksi
Acetyl-CoA/Proses Konversi Pyruvate
Sebelum memasuki Siklus Asam Sitrat (Citric Acid Cycle)
molekul piruvat akan teroksidasi terlebih dahulu di dalam mitokondria menjadi
Acetyl-Coa dan CO2. Proses ini berjalan dengan bantuan multi enzim pyruvate
dehydrogenase complex (PDC) melalui 5 urutan reaksi yang melibatkan 3 jenis
enzim serta 5 jenis coenzim. 3 jenis enzim yang terlibat dalam reaksi ini
adalah enzim Pyruvate Dehydrogenase (E1), dihydrolipoyl transacetylase (E2) & dihydrolipoyl
dehydrogenase (E3), sedangkan coenzim yang telibat dalam reaksi ini adalah
TPP, NAD+, FAD, CoA & Lipoate. Gambar 3 akan memperlihatkan secara sederhana
proses konversi piruvat. Dari gambar juga dapat dilihat bahwa proses konversi
piruvat tidak hanya akan menhasilkan CO2 dan Acetyl-CoA namun juga
akan menghasilkan produk samping berupa NADH yang memiliki nilai energy ekivalen
dengan 3xATP.
Gambar
3
2.2.2.
Proses oksidasi Acetyl-CoA (Citric-Acyt Cycle)
Molekul Acetyl CoA yang merupakan produk akhir dari proses
konversi Pyruvate kemudian akan masuk kedalam Siklus Asam Sitrat. Secara
sederhana persamaan reaksi untuk 1 Siklus Asam Sitrat (Citric Acid Cycle)
dapat dituliskan :
Acetyl-CoA + oxaloacetate + 3NAD+ +
GDP + Pi + FAD àoxaloacetate + 2 CO2 +
FADH2 + 3 NADH + 3 H+ + GTP
Siklus ini merupakan tahap akhir dari proses metabolisme energi
glukosa. Proses
konversi yang terjadi pada siklus asam sitrat berlangsung secara
aerobik di dalam
mitokondria dengan bantuan 8 jenis enzim. Inti dari proses yang
terjadi pada siklus ini adalah untuk mengubah 2 atom karbon yang terikat didalam
molekul Acetyl-CoA menjadi 2 molekul karbondioksida (CO2),
membebaskan koenzim A serta memindahkan energi yang dihasilkan pada siklus ini
ke dalam senyawa NADH, FADH2 dan GTP. Selain menghasilkan CO2
dan GTP, dari persamaan reaksi
dapat terlihat bahwa satu putaran Siklus Asam SItrat juga akan
menghasilkan molekul NADH & molekul FADH2. Untuk melanjutkan
proses metabolisme energi, kedua molekul ini kemudian akan diproses kembali
secara aerobik di dalam membran sel mitokondria melalui proses Rantai Transpor
Elektron untuk menghasilkan produk akhir berupa ATP dan air (H2O).
2.2.3.
Proses/Rantai Transpor Eletron
Proses konversi molekul FADH2 dan NADH yang
dihasilkan dalam siklus asam sitrat (citric acid cycle) menjadi energi dikenal
sebagai proses fosforilasi oksidatif (oxidative phosphorylation) atau
juga Rantai Transpor Elektron (electron transport chain). Di dalam
proses ini, elektron-elektron yang terkandung didalam molekul NADH & FADH2
ini akan dipindahkan ke dalam aseptor utama yaitu oksigen (O2). Pada
akhir tahapan proses ini, elektron yang terdapat di dalam molekul NADH akan
mampu untuk menghasilkan 3 buah molekul ATP sedangkan elektron yang terdapat
dalam molekul FADH2 akan menghasilkan 2 buah molekul ATP.
3.
Energi Metabolisme Glukosa
Secara keseluruhan proses metabolisme Glukosa akan menghasilkan
produk samping berupa karbondioksida (CO2) dan air (H2O).
Karbondioksida dihasilkan dari siklus Asam Sitrat sedangkan air (H2O)
dihasilkan dari proses rantai transport elektron. Melalui proses metabolisme,
energi kemudian akan dihasilkan dalam bentuk ATP dan kalor panas. Terbentuknya
ATP dan kalor panas inilah yang merupakan inti dari proses metabolisme energi.
Melalui proses Glikolisis, Siklus Asam Sitrat dan proses Rantai Transpor
Elektron, sel-sel yang tedapat di dalam tubuh akan mampu untuk mengunakan dan
menyimpan energi yang dikandung dalam bahan makanan sebagai energi ATP. Secara
umum proses metabolisme secara aerobik akan mampu untuk menghasilkan energi
yang lebih besar dibandingkan dengan proses secara anaerobik. Dalam proses metabolisme
secara aerobik, ATP akan terbentuk sebanyak 36 buah sedangkan proses anaerobik
hanya akan menghasilkan 2 buah ATP. Ikatan yang terdapat dalam molekul ATP ini
akan mampu untuk menghasilkan energi sebesar 7.3 kilokalor per molnya.
B. METABOLISME
FRUKTOSA
Fruktosa merupakan satu-satunya heksulosa yang
terdapat di alam. Fruktosa merupakan gula termanis, terdapat dalam madu
dan buah-buahan bersama glukosa. Fruktosa dapat terbentuk dari hidrolisis suatu
disakarida yang disebut sukrosa. Sama seperti glukosa, fruktosa adalah suatu
gula pereduksi.
Disebut juga gula buah ataupun levulosa.
Merupakan jenis sakarida yang paling manis, banyak dijjumpai pada mahkota
bunga, madu dan hasil hidrolisa dari gula tebu. Di dalam tubuh fruktosa didapat
dari hasil pemecahan sukrosa. Fruktosa sebagai sumber
energy alternative dan berbahaya jika di konsumsi terlalu banyak, bisa
membebani hati dan menyebabkan hiperkolesterolemia dan hiperurisemia
(peningkatan kadar asam urat). Bersama dwngan sorbitol bisa menyebabkan
katarak.
C. METABOLISME
GALAKTOSA
Galaktosa
merupakan suatu aldoheksosa. Monosakarida ini jarang terdapat bebas di alam.
Umumnya berikatan dengan glukosa dalam bentuk laktosa, yaitu gula yang terdapat
dalam susu. Galaktosa mempunyai rasa kurang manis jika dibandingkan dengan
glukosa dan kurang larut dalam air. Seperti halnya glukosa, galaktosa juga
merupakan gula pereduksi.
No comments:
Post a Comment