metabolisme karbohidrat

SOAL

1.      Jelaskan apa yang dimaksud dengan glikogenesis?

2.      Jelaskan apa yang dimaksud dengan glikogenolisis?

3.      Jelaskan apa yang dimaksud dengan glukoneogenesis?

JAWABAN

1.      Glikogenesis
Tahap pertama metabolisme karbohidrat adalah pemecahan glukosa (glikolisis) menjadi piruvat. Selanjutnya piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Akhirnya asetil KoA masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk dikatabolisir menjadi energi.

Glikogenesis adalah proses anabolic pembentukan glikogen untuk simpanan glukosa saat kadar gula darah menjadi tinggi seperti setelah makan,glikogenesis terjadi terutama dalam sel-sel hati dan sel-sel otak rangka, tetapi tidak terjadi dalam sel-sel otak yang sangat bergantung pada pada persendian konstan gula darah untuk energi.

Glikogenesis adalah sintesis protein dari glukosa, seperti yang di temukan pada otot, tempat glukosa di simpan sebagai glikogen.

Glikogenesis adalah proses pembentukan glikogen dari glukosa kemudian disimpan dalam hati dan otot. Glikogen merupakan bentuk simpanan karbohidrat yang utama di dalam tubuh dan analog dengan amilum pada tumbuhan. Unsur ini terutama terdapat didalam hati (sampai 6%), otot jarang melampaui jumlah 1%. Akan tetapi karena massa otot jauh lebih besar daripada hati, maka besarnya simpanan glikogen di otot bisa mencapai tiga sampai empat kali lebih banyak.

2.      Glikogenolisis

Jika glukosa dari diet tidak dapat mencukupi kebutuhan, maka glikogen harus dipecah untuk mendapatkan glukosa sebagai sumber energi. Proses ini dinamakan glikogenolisis.

Glikogenolisis berlangsung dengan jalur yang berlainan. Dengan adanya enzim fosforilase, fosfat anorganik melepaskan sisa glukose non mereduksi ujung dalam satu persatu untuk menghasilkan D-glukose fosfat 1-fosfat. Proses glikogenoliss merupakan proses pemecahan glikogen yang berlangsung lewat jalan yang berbeda, tergantung pada proses yang mempengaruhinya. Molekul glikogen menjadi lebih kecil atau lebih besar, tetapi jarang apabila ada molekul tersebut dipecah secara sempurna. Meskipun pada hewan, glikogen tidak pernah kosong sama sekali. Inti glikogen tetap ada untuk bertindak sebagai aseptor bagi glikogen baru yang akan disintesis bila diperoleh cukup persediaan karbohidrat. Sekitar 85% D-glukose 1-fosfat, sedang 15% dalam bentuk glukose bebas.

Proses pada saat makan, hati dapat menarik simpanan glikogennya untuk memulihkan glukosa di dalam darah (glikogenolisis) atau dengan bekerja bersama ginjal, mengkonversi metabolit non karbohidrat seperti laktat, gliserol dan asam amino menjadi glukosa. Upaya untuk mempertahankan glukosa dalam konsentrasi yang memadai di dalam darah sangat penting bagi beberapa jaringan tertentu, glukosa merupakan bahan bakar yang wajib tersedia, misalnya otak dan eritrosit.

Proses dimulai dengan molekul glukosa dan diakhiri dengan terbentuknya asam laktat. Serangkaian reaksi-reaksi dalam proses glikolisis tersebut dinamakan jalur Embeden-Meyerhof. Reaksi-reaksi yang berlangsung pada proses glikolisis dapat dibagi dalam dua fase. Pada fase pertama glukosa diubah menjadi triosafosfat dengan proses fosforilasi. Fase kedua dimulai dari proses oksidasi triosafosfat hingga terbentuk asam laktat. Perbedaan antara kedua fase ini terletak pada aspek energi yang berkaitan dengan reaksi-reaksi dalam kedua fase tersebut.

Terdapat tiga jalur penting yang dapat dilalui piruvat setelah glikolisis. Pada organisme aerobik, glikolisis menyusun hanya tahap pertama dari keseluruhan degradasi aerobik glukosa menjadi CO2 dan H2O. Piruvat yang terbentuk kemudian dioksidasi dengan melepaskan gugus karboksilnya sebagai CO2, untuk membentuk gugus asetil pada asetil koenzim A. Lalu gugus asetil dioksidasi sempurna menjadi CO2 dan H2O oleh siklus asam sitrat, dengan melibatkan molekul oksigen. Lintas inilah yang dilalui piruvat pada hewan aerobik sel dan tumbuhan.

Glukosa dimetabolisasi menjadi piruvat dan laktat di dalam semua sel mamalia melalui lintasan glikolisis. Glukosa merupakan substrat yang unik karena glikolisis bisa terjadi dalam keadaan tanpa oksigen (anaerob), ketika produk akhir glukosa tersebut berupa laktat. Meskipun demikian, jaringan yang dapat menggunakan oksigen (aerob) mampu memetabolisasi piruvat menjadi asetil koenzim A, yang dapat memasuki siklus asam sitrat untuk menjalani proses oksidasi sempurna menjadi CO2 dan H2O dengan melepasan energi bebas dalam bentuk ATP, pada proses fosforilasi oksidatif.

3.      Glukoneogenesis

Glukoneogenesis terjadi jika sumber energi dari karbohidrat tidak tersedia lagi. Maka tubuh adalah menggunakan lemak sebagai sumber energi. Jika lemak juga tak tersedia, barulah memecah protein untuk energi yang sesungguhnya protein berperan pokok sebagai pembangun tubuh.

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⁺

b.      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

Biokimia

1.      Jelakan tahapan yang berbeda antara Glikolisis dan Glukoneogenesis !

Pada tahapan Glikolisis, glukosa diubah menjadi asam laktat. Sedangkan pada tahapan Glukoneogenesis, terjadi sintetis glukosa, namun menggunakan enzim yang berbeda.

Pada tahapannya, fase pertama proses glukolisis yaitu glukosa diubah menjadi triosafosfat dengan proses fosforilasi, dan pada fase kedua dimulai reaksi oksidasi triosafosfat hingga terbentuk asam laktat. Sedangkan fase pertama pada proses glukoneogenesis yaitu asam laktat diubah menjadi asam oksalo asetat, fase kedua menghidrolisis fruktosa-1,6-difosfat menjadi fruktosa-6-fosfat, dan fase ketiga yaitu membentuk glukosa dengan cara hidrolisi glukosa-6-fosfat menggunakan katalis glukosa-6-fosfatase.

2.      Jelaskan mengenai Siklus Cori !

Siklus Cori merupakan siklus energi yang terbentuk karena adanya interaksi antara lintasan glikolisis dalam satu sel yang akan berpasangan dengan lintasan glukoneogenesis dalam sel lain melalui mediasi plasma darah sehingga menghasilkan asam laktat dan asam piruvat.

 

Ket gambar: Glukosa yang di bentuk di dalam hati di bawa ke otot melalui darah >> terjadi glikolisis di otot ( glukosa > piruvat > laktat ) >> laktat yang terbentuk di otot di bawa ke hati melalui darah untuk glukoneogenesis ( laktat > piruvat > glukosa) >> di pakai oleh otot kembali

1.      Jelaskan perbedaan antara fase oksidatif dn fase non-oksidatif, pada jalur pentosa fosfat !

Pada fase oksidatif, dua molekul NADP+ direduksi menjadi NADPH dengan memanfaatkan energi dari konversi glukosa-6-fosfat menjadi ribulosa 5-fosfat. Proses urutannya sebagai berikut:

Glucosa 6-fosfat + NADP+ → 6-fosfoglukono-delta-lakton + NADPH     
6-fosfoglukono-delta-lakton + H2O → 6-fosfoglukonat + H+        
6-fosfoglukonat + NADP+ → ribulosa 5-fosfat + NADPH + CO2

Sedangkan pada fase non oksidatif yang jalurnya cukup rumit karena melibatkan banyak proses dan molekul pentose, proses urutannya sebagai berikut:    

ribulosa 5-fosfat → ribosa 5-fosfat    
ribosa 5-fosfat → xilulosa 5-fosfat    
xilulosa 5-fosfat + ribosa 5-fosfat → gliseraldehida 3-fosfat + sedoheptulosa 7-fosfat       
sedoheptulosa 7-fosfat + gliseraldehida 3-fosfat → erithrosa 4-fosfat + fruktosa 6-fosfat  
xilulosa 5-fosfat + erithrosa 4-fosfat → gliseraldehida 3-fosfat + fruktosa 6-fosfat