Metabolisme KH, Lemak, Protein

7/25/2019 Metabolisme KH, Lemak, Protein

1/24

Peristiwa yang dialami unsur-unsur makanan setelah dicerna dan

diserap adalah METABOLISME INTEME!IAT" #adi meta$%lisme intermediat

mencakup suatu $idang luasyang $erupaya memahami $ukan sa&a lintasan

meta$%lik yang dialami %leh masing-masingm%lekul' tetapi &uga interelasi dan

mekanisme yang mengatur arus meta$%lit melewatilintasan terse$ut"

Lintasan meta$%lisme dapat dig%l%ngkan men&adi ( kateg%ri)

*" Lintasan ana$%lik +penyatuan,pem$entukan

Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pem$entuk

struktur danmesin tu$uh"Salah satu c%nt%h dari kateg%ri ini adalah sintesispr%tein"

." Lintasan kata$%lik +pemecahan

Lintasan ini meliputi $er$agai pr%ses %ksidasi yang melepaskan energi $e$as'

$iasanyadalam $entuk /%s/at energi tinggi atau unsur ekui0alen pereduksi'

seperti rantai respirasidan /%s/%rilasi %ksidati/"

(" Lintasan am/i$%lik +persimpangan

Lintasan ini memiliki le$ih dari satu /ungsi dan terdapat pada

persimpanganmeta$%lisme sehingga $eker&a se$agai penghu$ung antara

lintasan ana$%lik danlintasan kata$%lik" 1%nt%h dari lintasan ini adalah siklus

asam sitrat"


2/24

Siklus asam sitrat se$agai lintasan am/i$%lik dalam meta$%lisme +perhatikan &alur

persimpangan &alurkata$%lisme dan ana$%lisme +dipetik dari)Murray dkk"

Bi%kimia 2arper


3/24

Si/at diet atau makanan menentukan p%la dasar meta$%lisme di dalam

tu$uh" Mamalia'termasuk manusia harus mempr%ses hasil penyerapan pr%duk-

pr%duk pencernaankar$%hidrat' lipid dan pr%tein dari makanan" Secara $erurutan'

pr%duk-pr%duk ini terutamaadalah gluk%sa' asam lemak serta gliser%l dan asam

amin%" Semua pr%duk hasil pencernaandipr%ses melalui lintasan meta$%liknya

masing-masing men&adi suatu pr%duk umum yaituAsetil 3%A' yang kemudian

akan di%ksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat"

Ilustrasi Skematis dari Lintasan Meta$%lik !asar"

Terdapat $e$erapa &alur meta$%lisme kar$%hidrat $aik yang terg%l%ng

se$agai kata$%lismemaupun ana$%lisme' yaitu glik%lisis' %ksidasi piru0at'

siklus asam sitrat' glik%genesis'glik%gen%lisis serta gluk%ne%genesis"

Secara ringkas' &alur-&alur meta$%lisme kar$%hidrat di&elaskan se$agai

$erikut)


4/24

*" 4luk%sa se$agai $ahan $akar utama akan mengalami glik%lisis +dipecah

men&adi .piru0at &ika tersedia %ksigen" !alam tahap ini dihasilkan energi

$erupa ATP"

." Selan&utnya masing-masing piru0at di%ksidasi men&adi asetil 3%A" !alam

tahap inidihasilkan energi $erupa ATP"

(" Asetil 3%A akan masuk ke &alur persimpangan yaitu siklus asam sitrat" !alam

tahap inidihasilkan energi $erupa ATP"

5" #ika sum$er gluk%sa $erle$ihan' mele$ihi ke$utuhan energi kita maka

gluk%sa tidakdipecah' melainkan akan dirangkai men&adi p%limer gluk%sa

+dise$ut glik%gen" 4lik%genini disimpan di hati dan %t%t se$agai cadangan

energi &angka pendek" #ika kapasitaspenyimpanan glik%gen sudah penuh'

maka kar$%hidrat harus dik%n0ersi men&adi&aringan lipid se$agai cadangan

energi &angka pan&ang"

6" #ika ter&adi kekurangan gluk%sa dari diet se$agai sum$er energi' maka

glik%gen dipecahmen&adi gluk%sa" Selan&utnya gluk%sa mengalami

glik%lisis' diikuti dengan %ksidasipiru0at sampai dengan siklus asam sitrat"

7" #ika gluk%sa dari diet tak tersedia dan cadangan glik%genpun &uga ha$is' maka

sum$erenergi n%n kar$%hidrat yaitu lipid dan pr%tein harus digunakan" #alur

ini dinamakangluk%ne%genesis +pem$entukan gluk%sa $aru karena dianggap

lipid dan pr%tein harusdiu$ah men&adi gluk%sa $aru yang selan&utnya

mengalami kata$%lisme untukmemper%leh energi"

Be$erapa #alur Meta$%lisme 3ar$%hidrat

4lik%lisis


5/24

4lik%lisis $erlangsung di dalam sit%s%l semua sel" Lintasan kata$%lisme

ini adalah pr%sespemecahan gluk%sa men&adi)

*" asam piru0at' pada suasana aer%$ +tersedia %ksigen

." asam laktat' pada suasana anaer%$ +tidak tersedia %ksigen

4lik%lisis merupakan &alur utama meta$%lisme gluk%sa agar ter$entuk

asam piru0at' danselan&utnya asetil-3%A untuk di%ksidasi dalam siklus asam sitrat

+Siklus 3re$8s"Selain ituglik%lisis &uga men&adi lintasan utama meta$%lisme

/rukt%sa dan galakt%sa"

3eseluruhan persamaan reaksi untuk glik%lisis yang menghasilkan laktat

adalah)

4luk%sa 9 .A!P 9.Pi:.L+9-Laktat 9.ATP 9.2.O


6/24

Lintasan !etail 4lik%lisis +dipetik dari)Murray dkk" Bi%kimia 2arper


7/24

Secara rinci' tahap-tahap dalam lintasan glik%lisis adalah se$agai $erikut)

*" 4luk%samasuk lintasan glik%lisis melalui /%s/%rilasi men&adi gluk%sa-7 /%s/at

dengandikatalisir %leh en;im heks%kinaseatau gluk%kinase pada sel parenkim

hati dan selPulau Langerhans pancreas" Pr%ses ini memerlukan ATP se$agai

d%n%r /%s/at" ATP$ereaksi se$agai k%mpleks Mg-ATP" Terminal /%s/at

$erenergi tinggi pada ATPdigunakan' sehingga hasilnya adalah A!P" +-

*Peaksi ini disertai kehilangan energi $e$as dalam &umlah $esar $erupa

kal%r' sehinggadalam k%ndisi /isi%l%gis dianggap irre0esi$el" 2eks%kinase

diham$at secara al%sterik%leh pr%duk reaksi gluk%sa 7-/%s/at"Mg.9

4luk%sa 9 ATP : gluk%sa 7-/%s/at 9 A!P

." 4luk%sa 7-/%s/at diu$ah men&adi


8/24

dihidr%ksiaset%n /%s/at &uga di%ksidasi men&adi *'(-$i/%s/%gliserat

melewati gliseraldehid (-/%s/at"

!-gliseraldehid (-/%s/at 9 NA!99 Pi=*'(-$i/%s/%gliserat 9 NA!2 9 29

En;im yang $ertanggung &awa$ terhadap %ksidasi di atas adalah gliseraldehid

(-/%s/atdehidr%genase' suatu en;im yang $ergantung kepada NA!" At%m-

at%m hydr%gen yang dikeluarkan dari pr%ses %ksidasi ini dipindahkan

kepadaNA!9yang terikat pada en;im" Pada rantai respirasi mit%k%ndria akan

dihasilkan tiga/%s/at $erenergi tinggi" +9(P

1atatan)

3arena /rukt%sa *'7-$i/%s/at yang memiliki 7 at%m 1dipecah men&adi

4liseraldehid(-/%s/at dan dihidr%ksi aset%n /%s/at yang masing-masing

memiliki ( at%m 1' dengandemikian ter$entuk . m%lekul gula yang masing-

masing $erat%m 1 tiga +tri%sa" #ikam%lekul dihidr%ksiaset%n /%s/at &uga

$eru$ah men&adi *'(-$i/%s/%gliserat' maka dari *m%lekul gluk%sa pada $agian

awal' sampai dengan tahap ini akan menghasilkan . > (P? 7P" +97P

@" Energi yang dihasilkan dalam pr%ses %ksidasi disimpan melalui pem$entukan

ikatansul/ur $erenergi tinggi' setelah /%s/%r%lisis' se$uah gugus /%s/at

$erenergi tinggidalam p%sisi * senyawa *'( $i/%s/%gliserat" *P? .P" +9.P

" (-/%s/%gliserat diu$ah men&adi .-/%s/%gliserat dengan dikatalisir %leh

en;im/%s/%gliserat mutase" Senyawa .'(-$i/%s/%gliserat +di/%s/%gliserat' !P4

merupakanintermediate dalam reaksi ini"

(-/%s/%gliserat =.-/%s/%gliserat

" .-/%s/%gliserat diu$ah men&adi /%s/%en%l piru0at +PEP dengan $antuan

en;imen%lase" eaksi ini meli$atkan dehidrasi serta pendistri$usian

kem$ali energi didalam m%lekul' menaikkan 0alensi /%s/at dari p%sisi . ke

status $erenergi tinggi" En%lase diham$at %leh /lu%ride' suatu unsure yang

dapat digunakan &ika glik%lisis didalam darah perlu dicegah se$elum kadar


9/24

gluk%sa darah diperiksa" En;im ini$ergantung pada ke$eradaan Mg.9 atau

Mn.9"

.-/%s/%gliserat =/%s/%en%l piru0at 9 2.O

*C"


10/24

9 .P

Oksidasi piru0at

!alam &alur ini' piru0at di%ksidasi +dekar$%ksilasi %ksidati/ men&adi

Asetil-3%A' yang ter&adidi dalam mit%k%ndria sel" eaksi ini dikatalisir %leh

$er$agai en;im yang $er$eda yang$eker&a secara $erurutan di dalam suatu

k%mpleks multien;im yang $erkaitan denganmem$ran interna mit%k%ndria"

Secara k%lekti/' en;im terse$ut di$eri nama k%mplekspiru0at dehidr%genase

dan anal%g dengan k%mpleks -ket% glutarat dehidr%genase padasiklus asam

sitrat"

#alur ini merupakan penghu$ung antara glik%lisis dengan siklus

3re$8s" #alur ini &ugamerupakan k%n0ersi gluk%sa men&adi asam lemak dan

lemak dan se$aliknya dari senyawan%n kar$%hidrat men&adi kar$%hidrat"

angkaian reaksi kimia yang ter&adi dalam lintasan %ksidasi piru0at adalah

se$agai $erikut)

*" !engan adanya T!P +thiamine diph%sphate' piru0at didekar$%ksilasimen&adideri0ate hidr%ksietil tiamin di/%s/at terikat en;im %leh k%mp%nen

k%mpleks en;impiru0at dehidr%genase" Pr%duk sisa yang dihasilkan adalah

1O."

." 2idr%ksietil tiamin di/%s/at akan $ertemu dengan lip%amid ter%ksidasi'

suatukel%mp%k pr%stetik dihidr%ksilip%il transasetilase untuk mem$entuk

asetil lip%amid'selan&utnya T!P lepas"

(" Selan&utnya dengan adanya 3%A-S2' asetil lip%amid akan diu$ah men&adi

asetil 3%A'dengan hasil sampingan $erupa lip%amid tereduksi"5" Siklus ini selesai &ika lip%amid tereduksi dire%ksidasi %leh /la0%pr%tein'

yangmengandung


11/24

Lintasan Oksidasi Piru0at +dipetik dari)Murray dkk" Bi%kimia 2arper

Siklus Asam Sitrat

Siklus asam sitrat merupakan rangkaian reaksi yang menye$a$kan

kata$%lisme asetil 3%A'dengan mem$e$askan se&umlah ekui0alen hidr%gen

yang pada %ksidasi menye$a$kan pelepasan dan penangkapan se$agaian

$esar energi yang tersedia dari $ahan $aker&aringan' dalam $entuk ATP"

esidu asetil ini $erada dalam $entuk asetil-3%A +12(-1O3%A'asetat akti/'

suatu ester k%en;im A" 3%-A mengandung 0itamin asam pant%tenat"


12/24

Siklus asam sitrat se$agai &alur $ersama meta$%lisme kar$%hidrat' lipid dan

pr%tein+dipetik dari) Murray dkk" Bi%kimia 2arper

Selama pr%ses %ksidasi asetil 3%A di dalam siklus' akan ter$entuk

ekui0alen pereduksidalam $entuk hidr%gen atau elektr%n se$agai hasil kegiatan

en;im dehidr%genase spesi/ik"Dnsur ekui0alen pereduksi ini kemudian memasuki

rantai respirasi tempat se&umlah $esarATP dihasilkan dalam pr%ses /%s/%rilasi

%ksidati/" Pada keadaan tanpa %ksigen +an%ksiaatau kekurangan %ksigen

+hip%ksia ter&adi ham$atan t%tal pada siklus terse$ut" En;im-en;im siklus asam


13/24

sitrat terletak di dalam matriks mit%k%ndria' $aik dalam $entuk$e$as ataupun

melekat pada permukaan dalam mem$ran interna mit%k%ndria sehingga

mem/asilitasi pemindahan unsur ekui0alen pereduksi ke en;im terdekat pada

rantairespirasi' yang $ertempat di dalam mem$ran interna mit%k%ndria sehingga

mem/asilitasi pemindahan unsur ekui0alen pereduksi ke en;im terdekat pada

rantai respirasi' yang $ertempat di dalam mem$ran interna mit%k%ndria"

Lintasan detail Siklus Krebs (dipetik dari: Murray dkk. Biokimia Harper)

eaksi-reaksi pada siklus asam sitrat diuraikan se$agai $erikut)

*" 3%ndensasi awal asetil 3%A dengan %ksal%asetat mem$entuk sitrat' dikatalisir

%leh en;im sitrat sintase menye$a$kan sintesis ikatan kar$%n ke kar$%n di


14/24

antara at%m kar$%n metil pada asetil 3%A dengan at%m kar$%n kar$%nil pada

%ksal%asetat" eaksi k%ndensasi' yang mem$entuk sitril 3%A' diikuti %leh

hidr%lisis ikatan ti%ester 3%A yang disertai dengan hilangnya energi $e$as

dalam $entuk panas dalam &umlah $esar' memastikan reaksi terse$ut selesai

dengan sempurna"

Asetil 3%A 9 Oksal%asetat 9 2.O : Sitrat 9 3%A

." Sitrat dik%n0ersi men&adi is%sitrat %leh en;im ak%nitase +ak%nitat hidratase

yang mengandung $esi


15/24

5" Selan&utnya FGket%glutarat mengalami dekar$%ksilasi %ksidati/ melalui cara

yang sama dengan dekar$%ksilasi %ksidati/ piru0at' dengan kedua su$strat

$erupa asam FGket%"

FGket%glutarat 9 NA!9 9 3%A : Suksinil 3%A 9 1O. 9 NA!2 9 29

eaksi terse$ut yang dikatalisir %leh k%mpleks FGket%glutarat dehidr%genase'

&uga memerlukan k%/akt%r yang idenstik dengan k%mpleks piru0at

dehidr%genase' c%nt%hnya T!P' lip%at' NA!9'


16/24

L-Malat 9 NA!9 %ksal%asetat 9 NA!2 9 29

En;im-en;im dalam siklus asam sitrat' kecuali al/a ket%glutarat dan suksinat

dehidr%genase &uga ditemukan di luar mit%k%ndria" Meskipun dapat

mengkatalisir reaksi serupa' se$agian en;im terse$ut' misalnya malat

dehidr%genase pada kenyataannya mungkin $ukan merupakan pr%tein yang

sama seperti en;im mit%k%ndria yang mempunyai nama sama +dengan kata

lain en;im terse$ut merupakan is%en;im"

Energi yang dihasilkan dalam siklus asam sitrat

Pada pr%ses %ksidasi yang dikatalisir en;im dehidr%genase' ( m%lekul NA!2

dan *


17/24

." Oksidasi piru0at +. > (P ) 7P

(" Siklus 3re$8s +. > *.P ) .5P

#umlah ) (P

4lik%genesis

Tahap pertama meta$%lisme kar$%hidrat adalah pemecahan gluk%sa

+glik%lisis men&adi piru0at" Selan&utnya piru0at di%ksidasi men&adi asetil 3%A"

Akhirnya asetil 3%A masuk ke dalam rangkaian siklus asam sitrat untuk

dikata$%lisir men&adi energi"

Pr%ses di atas ter&adi &ika kita mem$utuhkan energi untuk akti/itas'

misalnya $erpikir' mencerna makanan' $eker&a dan se$againya" #ika kita memiliki

gluk%sa melampaui ke$utuhan energi' maka kele$ihan gluk%sa yang ada akan

disimpan dalam $entuk glik%gen" Pr%ses ana$%lisme ini dinamakan glik%genesis"

4lik%gen merupakan $entuk simpanan kar$%hidrat yang utama di dalam

tu$uh dan anal%g dengan amilum pada tum$uhan" Dnsur ini terutama terdapat

didalam hati +sampai 7J' %t%t &arang melampaui &umlah *J" Akan tetapi karena

massa %t%t &auh le$ih $esar daripada hati' maka $esarnya simpanan glik%gen di%t%t $isa mencapai tiga sampai empat kali le$ih $anyak" Seperti amilum' glik%gen

merupakan p%limer F-!-4luk%sa yang $erca$ang"

4lik%gen %t%t $er/ungsi se$agai sum$er heks%sa yang tersedia dengan

mudah untuk pr%ses glik%lisis di dalam %t%t itu sendiri" Sedangkan glik%gen hati

sangat $erhu$ungan dengan simpanan dan pengiriman heks%sa keluar untuk

mempertahankan kadar gluk%sa darah' khususnya pada saat di antara waktu

makan" Setelah *.-* &am puasa' hampir semua simpanan glik%gen hati terkuras

ha$is" Tetapi glik%gen %t%t hanya terkuras secara $ermakna setelah sese%rang

melakukan %lahraga yang $erat dan lama"

angkaian pr%ses ter&adinya glik%genesis digam$arkan se$agai $erikut)

*" 4luk%sa mengalami /%s/%rilasi men&adi gluk%sa 7-/%s/at +reaksi yang la;im

ter&adi &uga pada lintasan glik%lisis" !i %t%t reaksi ini dikatalisir %leh

heks%kinase sedangkan di hati %leh gluk%kinase"


18/24

." 4luk%sa 7-/%s/at diu$ah men&adi gluk%sa *-/%s/at dalam reaksi dengan

$antuan katalisat%r en;im /%s/%gluk%mutase" En;im itu sendiri akan

mengalami /%s/%rilasi dan gugus /%s/% akan mengam$il $agian di dalam reaksi

re0ersi$le yang intermediatnya adalah gluk%sa *'7-$i/%s/at"

En;-P 9 4luk%sa 7-/%s/at En; 9 4luk%sa *'7-$i/%s/at En;-P 9 4luk%sa *-

/%s/at

(" Selan&utnya gluk%sa *-/%s/at $ereaksi dengan uridin tri/%s/at +DTP untuk

mem$entuk uridin di/%s/at gluk%sa +D!P4lc" eaksi ini dikatalisir %leh

en;im D!P4lc pir%/%s/%rilase"

DTP 9 4luk%sa *-/%s/at D!P4lc 9 PPi

Dridin di/%s/at gluk%sa +D!P4lc +dipetik dari) Murray dkk" Bi%kimia 2arper


19/24

Lintasan glik%genesis dan glik%gen%lisis +dipetik dari) Murray dkk" Bi%kimia

2arper

5" 2idr%lisis pir%/%s/at in%rganic $erikutnya %leh en;im pir%/%s/atase in%rganik

akan menarik reaksi kea rah kanan persamaan reaksi

6" At%m 1* pada gluk%sa yang diakti/kan %leh D!P4lc mem$entuk ikatan

glik%sidik dengan at%m 15 pada residu gluk%sa terminal glik%gen' sehingga

mem$e$askan uridin di/%s/at" eaksi ini dikatalisir %leh en;im glik%gen

sintase" M%lekul glik%gen yang sudah ada se$elumnya +dise$ut glik%gen

primer harus ada untuk memulai reaksi ini" 4lik%gen primer selan&utnya

dapat ter$entuk pada primer pr%tein yang dikenal se$agai glik%genin"

D!P4lc 9 +17n : D!P 9 +17n9*

4lik%gen 4lik%gen


20/24

esidu gluk%sa yang le$ih lan&ut melekat pada p%sisi *5 untuk mem$entuk

rantai pendek yang diakti/kan %leh glik%gen sintase" Pada %t%t rangka

glik%genin tetap melekat pada pusat m%lekul glik%gen' sedangkan di hati

terdapat &umlah m%lekul glik%gen yang mele$ihi &umlah m%lekul glik%genin"

7" Setelah rantai dari glik%gen primer diperpan&ang dengan penam$ahan gluk%sa

terse$ut hingga mencapai minimal ** residu gluk%sa' maka en;im pem$entuk

ca$ang memindahkan $agian dari rantai *5 +pan&ang minimal 7 residu

gluk%sa pada rantai yang $erdekatan untuk mem$entuk rangkaian *7

sehingga mem$uat titik ca$ang pada m%lekul terse$ut" 1a$ang-ca$ang ini

akan tum$uh dengan penam$ahan le$ih lan&ut *gluk%sil dan pem$entukan

ca$ang selan&utnya" Setelah &umlah residu terminal yang n%n redukti/

$ertam$ah' &umlah t%tal tapak reakti/ dalam m%lekul akan meningkat sehingga

akan mempercepat glik%genesis maupun glik%gen%lisis"

Tahap-tahap perangkaian gluk%sa demi gluk%sa digam$arkan pada $agan $erikut"

Bi%sintesis glik%gen +dipetik dari) Murray dkk" Bi%kimia 2arper

4luk%ne%genesis

4luk%ne%genesis ter&adi &ika sum$er energi dari kar$%hidrat tidak tersedia

lagi" Maka tu$uh adalah menggunakan lemak se$agai sum$er energi" #ika lemak

&uga tak tersedia' $arulah memecah pr%tein untuk energi yang sesungguhnya

pr%tein $erperan p%k%k se$agai pem$angun tu$uh"


21/24

#adi $isa disimpulkan $ahwa gluk%ne%genesis adalah pr%ses pem$entukan

gluk%sa dari senyawa-senyawa n%n kar$%hidrat' $isa dari lipid maupun pr%tein"

Secara ringkas' &alur gluk%ne%genesis dari $ahan lipid maupun pr%tein di&elaskan

se$agai

$erikut)

*" Lipid terpecah men&adi k%mp%nen penyusunnya yaitu asam lemak dan

gliser%l" Asam lemak dapat di%ksidasi men&adi asetil 3%A" Selan&utnya asetil

3%A masuk dalam siklus 3re$8s" Sementara itu gliser%l masuk dalam &alur

glik%lisis"

." Dntuk pr%tein' asam-asam amin% penyusunnya akan masuk ke dalam siklus

3re$8s"


22/24

ingkasan &alur gluk%ne%genesis +dipetik dari) Murray dkk" Bi%kimia 2arper


23/24

Lintasan meta$%lisme kar$%hidrat' lipid dan pr%tein" Perhatikan &alur

gluk%ne%genesis yaitu masuknya lipid dan asam amin% ke dalam lintasan +dipetik

dari) Murray dkk" Bi%kimia 2arper


24/24

4luk%ne%genesis dari $ahan pr%tein" !alam hal ini pr%tein telah dipecah men&adi

$er$agai macam asam amin% +dipetik dari) Murray dkk" Bi%kimia 2arper

Documents

Metabolisme KH, Lemak, Protein