WELCOME TO MY BLOG ALL ABOUT CHEMISTRY :)

rss

Minggu, 05 Agustus 2012

ASAM NUKLEAT

2.1. Sejarah asam nukleat

Friedrich Miescher (1844-1895) adalah orang pertama yang membangun pengetahuan mengenai kimia dari inti sel. Beliau adalah orang pertama yang menemukan asam nukleat.

Kemudian tahun 1868, di laboratorium Hoppe-Syler di Tubingen, beliau dapat mengisolasi asam nukleat yang didapat dari buangan suatu operasi dan menunjukkan adanya senyawa pospor yang kemudian dinamakan nuclein yang sekarang dikenal dengan nama nucleoprotein. Selanjutnya ditunjukkan bahwa asam nukleat merupakan salah satu senyawa pembentuk sel atau jaringan normal. Penelitian ini diteruskan oleh altman, yang pada tahun 1889 menjelaskan metode untuk mengisolasi asam nukleat bebas protein dari jaringan binatang dan ragi.

Hidrolisis asam nukleat pada jaringan timus, menghasilkan basa-basa purin (adenine dan guanin), basa-basa pirimidin (timin dan sitosin), deoksipentosa dan asam fosfat. Asam nukleat dari ragi sedikit berbeda, mengandung urasil sebagai pengganti timin dan pentose sebagai pengganti deoksi pentose. Hal ini membuat dugaan mungkin asam nukleat deoksipentosa karakteristik untuk binatang sedangkan asam nukleat pentose karakteristik untuk tumbuhan. Walaupun dugaan ini tidak berlangsung lama karena terbukti salah, ternyata bahwa asam ribonukleat dan asam deoksiribonukleat merupakan senyawa yang baik dalam binatang maupun tumbuhan. Bukti-bukti ini didapat dari pengamatan Casperrson dari analisis spektofotometri, analisis histokimia dari Brachet dan analisis kimia Davidson.

Elusidasi detail dari struktur nukleosida dan nukleotida telah banyak disumbangkan oleh Todd dan teman-temannya, yang pertama kali menemukan ikatan glukosida antara residu gula dan basa-basa pirimidin atau purin serta ikatan fosfodieter. Dari hasil studi-studi ini bersama dengan hasil studi dari Cohn akhirnya diperoleh informasi bahwa ikatan antar nukleotida terjadi pada atom karbon gula nomor 3 dan 5. Dari hasil-hasil ini akhirnya telah dibuat konsep-konsep struktur primer dari kedua jenis asam nukleat seperti yang kita kenal sekarang.

Penemuan-penemuan ini telah membangun konsep-konsep biologi asam nukleat pada fondasi yang baru.

Dalam awal tahun 1950 Chargaff mengingatkan adanya beberapa aturan dalam komposisi DNA, terutama dalam jumlah purin dan pirimidin. Jumlah dari basa-basa amino (adenine dan sitosin) sama dengan jumlah dari basa-basa keto (guanidine dan timin) : jumlah dari basa adenine sama dengan timin dan basa guanidine sama dengan basa sitosin. Pengamatan ini merupakan kunci penting dalam interpretasi analisis kristalografi sinar – X yang dilakukan oleh Astbury, Pauling dan Corey, serta Franklin dan Goshig. Kombinasi dari kedua set data di atas diintepretasikan secara brilian oleh Watson dan Crick dalam bentuk struktur double helik

2.2 Pengertian Asam Nukleat

Asam nukleat merupakan makromolekul biokimia yang kompleks, terdiri dari rantai-rantai nukleotida yang menyimpan informasi genetik. Makromolekul tersebut, merupakan rangkain rangkaian nukleotida (rangkaian nukleotida=polinukleotida) DNA dan RNA. Jenis asam nukleat yang paling umum adalah asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan di segala jenis sel makhluk hidup dan virus. Disamping sebagai penyimpan informasi genetik, asam nukleat juga berperan dalam penyampai pesan kedua, serta pembentuk molekul dasar untuk adenosin trifosfat.

Nukleotida tersusun dari tiga komponen yaitu: fosfat, gula dan basa nitrogen. Ketika bergabung menjadi asam nukleat, nukleotida mengandung salah satu dari ketiga komponen tersebut. Tetapi ketika lepas di dalam sel, nukleutida biasanya menjadi trifosfat. Energi yang disediakan dalam eksra fosfat digunakan untuk tujuan lain, yaitu mensintesis polimer. Nukleusida adalah senyawa gula basa. Jadi nukleutida adalah nukleusida fosfatAsam nukleat terdiri dari dari dua kata yang menggambarkan identitasnya. Asam karena memang bersifat asam, dan nukleat mengisyaratkan letaknya yang berada di inti (nukleus). Akan tetapi, pada kenyataannya selain di inti, asam nukleat juga terdapat di sitoplasma (untuk makhluk prokariot).

Jenis asam nukleat dibedakan oleh jenis gula yang terdapat pada rantai asam nukleat tersebut (misalnya, DNA atau asam deoksiribonukleat mengandung 2-deoksiribosa). Selain itu, basa nitrogen yang ditemukan pada kedua jenis asam nukleat tersebut memiliki perbedaan: adenina, sitosina, dan guanina dapat ditemukan pada RNA maupun DNA, sedangkan timina dapat ditemukan hanya pada DNA dan urasil dapat ditemukan hanya pada RNA.

2.3 Macam-macam Asam Nukleat

Ada dua macam asam nukleat yaitu Asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Dilihat dari strukturnya kedua asam nukleat ini mempunyai perbedaan terutama terletak pada komponen gula pentosanya. Pada RNA gula pentosanya adalah ribosa, sedangkan pada DNA gula pentosanya mengalami kehilangan satu atom O pada posisi C nomor 2, sehingga dinamakan gula 2 deoksiribosa.

RNA dan DNA keduanya memiliki 4 basa (2 purin dan 2 pirimidin) pada rantai nukleutidanya. Pada RNA terdiri dari:

Purin : adenin dan guanin

Pirimidin : sitosin dan urasil

Basa pada DNA sama dengan RNA, yang berbeda hanya pada pirimidinnya. Pada RNA, pada pirimidinya memiliki sitosin dan urasil sedangkan pada DNA urasilnya diganti dengan timin. Jadi pirimidin pada DNA terdiri dari: Sitosin dan Timin. Timin berbeda dengan urasil hanya karena adanya gugus metal pada posisi nomor 5 timin dapat juga dikatakan sebagai 5 metilurasil

Komponen nukleotida ini ada 3: phospat, gula, dan basa DNA/RNA.

clip_image002

Ujung phospat dari nukleotida itu bersifat (-) sehingga ia bersifat asam. Sementara basa-basa tersebut dibagi menjadi golongan pirimidin dan purin.

Ada perbedaan basa pada DNA dan RNA yaitu:

Jenis asam nukleat

Basa

Purin

Pirimidin

DNA

RNA

Guanin

Adenin

Guanin

Adenin

Sitosin

Timin

Sitosin

Urasil

1. DNA

DNA pertama kali diisolasi dan dipelajari secara intensif oleh Friendrich Miescher, orang swiss, dalam serangkaian penelitian yang luar biasa mulai pada tahun 1896. Dia menamakannya "nuklein" karena lokasinya di dalam inti sel. DNA diisolasi dari organisme dan virus yang berbeda, biasanya memiliki dua untai komplementer dalam pengaturan heliks ganda. kebanyakan sel molekul DNA sangat besar sehingga tidak mudah diisolasi dalam bentuk utuh.

Asam deoksiribonukleat, lebih dikenal dengan DNA, adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama,

· gugus fosfat

· gula deoksiribosa

· basa nitrogen, yang terdiri dari:

Ø Adenina (A)

Adenina adalah salah satu dari dua basa N purina yang digunakan dalam membentuk nukleotida dari asam nukleat DNA dan RNA. Pada DNA, adenina (A) berikatan dengan timina (T) melalui dua ikatan hidrogen untuk membantu menstabilkan struktur asam nukleat. Pada RNA berberkas ganda (dsRNA), adenin berikatan dengan urasil (U).

Bersama dengan gula ribosa adenin membentuk nukleosida yang disebut adenosina, sementara bersama dengan deoksiribosa adenin membentuk deoksiadenosina. Adenosina dapat berikatan dengan gugus fosfat anorganik (PO43-). Jika mengikat satu gugus fosfat dinamakan adenosina monofosfat (AMP), dua gugus fosfat dinamakan adenosina difosfat (ADP), dan tiga gugus fosfat dinamakan adenosina trifosfat (ATP). ATP merupakan salah satu senyawa penting dalam metabolisme semua organisme hidup sebagai pembawa energi kimia untuk berbagai reaksi biokimiawi. Pada teknik PCR, deoksiadenosina trifosfat (dATP) merupakan satu dari empat nukleotida bebas yang perlu disediakan sebelum proses dimulai.

clip_image004

Ø Guanina (G)

Guanina merupakan satu dari dua basa N purina yang menyusun DNA dan RNA. Dalam DNA pilin ganda, guanina berikatan dengan sitosina melalui tiga ikatan hidrogen. Guanina membentuk nukleosida bersama dengan gula ribosa yang dinamakan guanosina. Bentuk deoksiguanosina yang berikatan dengan tiga gugus fosfat anorganik (dGTP) merupakan salah satu bahan baku dalam teknik PCR.

Secara kimiawi, guanina dapat berada pada dua bentuk tautomer yang dinamakan tautomerisme keto-enol.

Nama guanina diambil dari guano karena pertama kali diisolasi dari guano (pupuk kotoran burung).

clip_image006

Ø Sitosina (C)

Sitosina merupakan satu dari dua basa N pirimidina yang dimiliki DNA dan RNA. Nukleosida ribosanya dinamakan sitidina dan nukleosida deoksiribosanya dinamakan deoksisitidina. Sitosina berikatan dengan guanina pada DNA pilin ganda melalui tiga ikatan hidrogen.

Sitidina dapat membentuk nukleotida bila mengikat satu, dua, atau tiga gugus fosfat anorganik (PO43-) membentuk CMP, CDP, dan CTP (masing-masing dinamakan sitidina mono-, di-, atau trifosfat). CTP dapat menjadi kofaktor dalam reaksi enzimatik biokimiawi dan mentransfer satu gugus fosfat bagi ADP untuk membentuk ATP. Deoksisitidina trifosfat (dCTP) diperlukan dalam PCR sebagai bahan baku sintesis DNA.

Pada keadaan tertentu, sitosina dapat mengalami deaminasi menjadi urasil. Mutasi ini biasanya dapat dikenali oleh enzim-enzim yang terlibat dalam reparasi DNA. Sebagaimana pada urasil, metilasi juga dapat terjadi pada sitosin dengan bantuan enzim DNA-metil-transferase.

clip_image008

Ø Timina (T)

Timina atau 5-metilurasil merupakan salah satu dari dua basa N pirimidina yang menyusun DNA. RNA tidak memiliki timina dan, dengan sedikit perkecualian, urasil menggantikan posisinya. Pada DNA berpilin ganda, timina akan berikatan dengan adenina melalui dua ikatan hidrogen untuk membentuk struktur yang stabil.

Timina bersama dengan gula deoksiribosa membentuk nukleosida yang disebut deoksitimidina atau timidina. Timidina dapat membentuk nukleotida apabila mengalami fosforilasi menjadi dTMP, dTDP, atau dTTP (deoksitimidina mono-, di-, atau trifosfat). dTTP diperlukan dalam PCR sebagai salah satu bahan baku nukleotida.

clip_image010

Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.

Rantai DNA memiliki lebar 22-24 Å, sementara panjang satu unit nukleotida 3,3 Å. Walaupun unit monomer ini sangatlah kecil, DNA dapat memiliki jutaan nukleotida yang terangkai seperti rantai. Misalnya, kromosom terbesar pada manusia terdiri atas 220 juta nukleotida.

Rangka utama untai DNA terdiri dari gugus fosfat dan gula yang berselang-seling. Gula pada DNA adalah gula pentosa (berkarbon lima), yaitu 2-deoksiribosa. Dua gugus gula terhubung dengan fosfat melalui ikatan fosfodiester antara atom karbon ketiga pada cincin satu gula dan atom karbon kelima pada gula lainnya. Salah satu perbedaan utama DNA dan RNA adalah gula penyusunnya; gula RNA adalah ribosa.

DNA terdiri atas dua untai yang berpilin membentuk struktur heliks ganda. Pada struktur heliks ganda, orientasi rantai nukleotida pada satu untai berlawanan dengan orientasi nukleotida untai lainnya. Hal ini disebut sebagai antiparalel. Masing-masing untai terdiri dari rangka utama, sebagai struktur utama, dan basa nitrogen, yang berinteraksi dengan untai DNA satunya pada heliks. Kedua untai pada heliks ganda DNA disatukan oleh ikatan hidrogen antara basa-basa yang terdapat pada kedua untai tersebut. Empat basa yang ditemukan pada DNA adalah adenina (dilambangkan A), sitosina (C, dari cytosine), guanina (G), dan timina (T). Adenina berikatan hidrogen dengan timina, sedangkan guanina berikatan dengan sitosina. Segmen polipeptida dari DNA disebut gen, biasanya merupakan molekul RNA

clip_image012

Molekul DNA merupakan molekul double-helix yang memiliki dua untai polinukleutida (double-stranded). Setiap polinukleutida dari DNA terdiri atas nukletida-nukleutida yang dihubungkan oleh ikatan phospodiester. Nukleutida pada molekul DNA mengandung tiga komponen penting, yaitu :

Gula pentosa yang disebut deoxyribose (gula ribosa yang kehilangan atom oksigen pada atom C nomor 2)

Gugus fosfat, menyusun struktur nukleutida (nukleusida monofosfat)

Basa nitrogen berupa basa purin (adenine dan guanin) dan basa pirimidin (timin dan sitosin). Basa adenine dari untai yang satu akan berpasangan dengan basa timin dari untai yang lainnya. Sedangkan basa guanine dari untai yang satu akan berpasangan dengan basa sitosin dari untai lainnya.

Nukleutida berdasarkan kandungan basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas Adenosine monophosphate (AMP), Guanine monophosphate (GMP), Cytidine monophosphate (CMP), Thymidine monophosphate (TMP) dan Uridine monophosphate (UMP).

Struktur nukleutida dapat juga dikatakan tersusun atas gugus fosfat dan nukleusida (gabungan antara gula pentose dan basa nitrogen). Nukleusida-nukleusida tersebut dihubungkan dengan gugus fosfat melalui ikatan glikosidik. Macam-macam nukleusida berdasarkan kandungan basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas Adenosine (A), Guanosine (G), Cytidine (C), Thymidine (T) dan Uridine (U).

2. RNA

Pada sel bakteri, sebagian besar RNA ditemukan di sitoplasma, meskipun beberapa diantaranya bukan berupa ikatan kovalen pada DNA selama pembentukannya dalan proses transkripsi. Dalam sel eukariotik berbagai bentuk RNA memiliki distribusi intraselular kusus. Pada sel hati sekitar 11 persen dari total RNA dalam nukleus, sekitar 15 persen dalam DNA mitokondria, lebih dari 50 persen dalam ribosom, dan sekitar 24 persen dalam sitosol

Asam ribonukleat terdiri dari dari benang panjang ribonukleotida molekul ini lebih pendek dari DNA dan ditemukan dalam jumlah yang jauh lebih banyak didalam kebanyakan sel. Pada sel bakteri, sebagian besar RNA ditemukan di sitoplasma..

2.1 Macam-macam RNA

RNA dapat dibedakan menjadi dua kelompok utama, yaitu RNA genetik dan RNA non-genetik.

Ø RNA genetik

RNA genetik memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yaitu sebagai pembawa keterangan genetik. RNA genetik hanya ditemukan pada makhluk hidup tertentu yang tidak memiliki DNA, misalnya virus. Dalam hal ini fungsi RNA menjadi sama dengan DNA, baik sebagai materi genetik maupun dalam mengatur aktivitas sel.

Ø RNA non-genetik

RNA non-genetik tidak berperan sebagai pembawa keterangan genetik sehingga RNA jenis ini hanya dimiliki oleh makhluk hidup yang juga memiliki DNA. Berdasarkan letak dan fungsinya, RNA non-genetik dibedakan menjadi mRNA, tRNA, dan rRNA.

1) mRNA (messenger RNA) atau ARNd (ARN duta)

RNA messenger berisi empat basa utama. RNA ini disintesis di dalam nukleus selama proses transkripsi, di mana urutan basa di salah satu rantai DNA kromosom ini ditranskripsi secara enzimatik dalam bentuk rantai tunggal mRNA, beberapa mRNA juga dibuat dalam mitokondria. Urutan basa dari rantai mRNA juga terbentuk komplementer dari rantai DNA yang ditranskripsi. Setelah transkripsi, mRNA masuk ke dalam sitoplasma dan kemudian ke ribosom, di mana ia berfungsi sebagai alat untuk memesan asam amino selama biosintesis protein. Fungsi utama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA di inti sel menuju ke ribosom di sitoplasma.Meskipun mRNA tembentuk hanya sebagian kecil dari total sel RNA, namun terjadi banyak bentuk khusus yang sangat bervariasi dalam berat molekul dan urutan dasar. Masing-masing dari ribuan protein yang berbeda disintesis oleh sel dikodekan oleh mRNA tertentu atau bagian dari sebuah molekul mRNA.

2) tRNA (transfer RNA) atau ARNt (ARN transfer)

RNA tranfer adalah molekul yang relatif kecil yang bertindak sebagai pembawa asam amino tertentu pada individu selama sintesis protein pada ribosom. RNA jenis ini dibentuk di dalam nukleus, tetapi menempatkan diri di dalam sitoplasma. Selain itu tRNA bertindak sebagai penerjemah kodon dari mRNA.. Bagian tRNA yang berhubungan dengan kodon dinamakan antikodon.

3) rRNA (ribosomal RNA) atau ARNr (ARN ribosomal)

RNA ini disebut ribosomal RNA karena terdapat di ribosom meskipun dibuat di dalam nukleus. RNA ini berupa pita tunggal, tidak bercabang, dan fleksibel. Lebih dari 80% RNA merupakan rRNA. Fungsi dari RNA ribosom adalah sebagai mesin perakit dalam sintesis protein yang bergerak ke satu arah sepanjang mRNA. Di dalam ribosom, molekul rRNA ini mencapai 30-46%

Molekul RNA merupakan hasil instruksi DNA yang disintesis melalui mekanisme transkripsi DNA untuk selanjutnya ditransfer keluar dari inti sel masuk ke dalam sitoplasma. Molekul RNA memiliki perbedaan yang mendasar dengan molekul DNA, yaitu :

Gula pentosa penyusun nukleutida bukan deoxyribosa seperti yang dimiliki DNA, tetapi berupa gula ribosa.RNA tidak memiliki basa nitrogen jenis timin, tetapi digantikan dengan basa urasil (U). Ketika suatu untai tunggal RNA akan disintesis melalui mekanisme transkripsi DNA, basa urasil akan dimunculkan sebagai hasil transkripsi (penyalinan) dari basa adenine untai DNA.

Molekul RNA merupakan molekul untai tunggal polinukleutida (single-stranded), tidak seperti DNA yang merupakan molekulk double-stranded (untai ganda).

2.4 Tabel perbedaan DNA dan RNA

 

DNA (Deoxyribo Nukleat Acid)

RNA (Ribo Nukleat Acid)

- Letak

Dalam inti sel, mitokondria, kloroplas, senriol.

Dalam inti sel, sitoplasma dan ribosom.

- Bentuk

Polinukleotida ganda yang terpilin panjang

Polinukleotida tunggal dan pendek

- Gula

Deoxyribosa

Ribosa

- Basanya

Golongan purin : adenine dan guanine

Golongan pirimidin : cytosine dan timin

Golongan purin : adenine dan guanine

Golongan pirimidin : cytosine dan urasil

- Fungsi

- mengontrol sifat yang menurun

- sintesis protein

- sintesis RNA

- sintesis protein

- Kadarnya

Tidak dipengaruhi sintesis protein.

Letak basa nitrogen dari kedua pita ADN saling berhadapan dengan pasangan yang tetap yaitu Adenin selalu berpasangan dengan Timin, Cytosin dengan Guanin. Kedua pita itu diikatkan oleh ikatan hidrogen.

Dipengaruhi sintesis protein.

Macam ARN :

ARN duta

ARN ribosom

ARN transfer

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

1. Asam nukleat adalah makromolekul biokimia yang berkompleks, berbobot molekul tinggi dan tersusun atas rantai nukluetida yang mengandung yang mengandung informasi ginetik, makromolekul merupakan rangkain rangkaian nukleotida (rangkaian nukleotida=polinukleotida) DNA dan RNA

2. Komponen nukleotida ini ada 3: phospat, gula, dan basa DNA/RNA.

3. Ujung pospat dari nukleotida itu bersifat (-) sehingga ia bersifat asam. Sementara basa-basa tersebut dibagi menjadi golongan pirimidin dan purin.

Primidin : Cytosin (C); Timin (T), di RNA bukan timin, melainkan Urasil (U)

Purin : Adenin (A); Guanin (G)

4. RNA dapat dibedakan menjadi dua kelompok utama, yaitu RNA genetik dan RNA non-genetik.

5. Berdasarkan letak dan fungsinya, RNA non-genetik dibedakan menjadi mRNA, tRNA, dan rRNA.

DAFTAR PUSTAKA

www.wikipedia.com

Enger, Eldon D. dan Frederick C. Ross. 2000. Concepts In Biology. United States of Amerika: Mc Graw Hill

Lehninger Albert L,1994. Biochemistry. The Jhon Hopkins University: School of Medicine

Mathews, Christopher K. Mathews dan K. E. Van Holde, 1998. Biochemistry. California

Tamarin, Robert H. 2002. Principle Of Genetics. USA : University Of Massachusetts Lowel.

Kamis, 17 November 2011

laporan praktikum spektrometri

LAPORAN PRAKTIKUM
SPEKTROMETRI

I. Judul Percobaan :
Penentuan Kandungan Permanganat dan Kromat dalam campuran secara Spektrometri.

II. Tujuan Percobaan :
Menentukan kandungan ion permanganat dan ion kromat dalam larutan secara spektrometri berdasarkan perbedaan panjang gelombang serapan maksimum

III. Dasar Teori
Spektrometri adalah tehnik yang digunakan untuk mengukur jumlah (konsentrasi) suatu zat berdasarkan spektroskopi. Spektroskopi merupakan ilmu yang mempelajari interaksi antara radiasi dan benda sebagai fungsi panjang gelombang. Instrument yang digunakan disebut spectrometer.
Awalnya spektroskopi hanya mengacu pada pen-dispersi-an cahaya tampak berdasarkan panjang gelombang (misalnya oleh prisma).

Kamis, 14 Juli 2011

jalur TCA

PEMBAHASAN
2.1 TCA (Tricarboxylic Acid)
Respirasi sel terjadi dalam tiga tahapan penting, yaitu:
1. Molekul bahan organik dioksidasi menghasilkan gugus asetil dari asetil koenzim
2. Gugus asetil ini masuk ke dalam siklus asam sitrat yang akan menguraikan molekul secara enzimatik , menghasilkan atom hidrogen berenergi tinggi, dan membebaskan CO2 produk oksidasi akhir bahan bakar organik tersebut

metabolisme karbohidrat

PENGANTAR METABOLISME KARBOHIDRAT
2.1 Pengertian Karbohidrat
Kata karbohidrat berasal dari kata karbon (C) dan air (H2O). Secara sederhana karbohidrat didefinisikan sebagai polimer sakar (polimer gula). Karbohidrat adalah senyawa karbon yang mengandung sejumlah besar gugus hidroksil (-OH). Karbohidrat paling sederhana bisa berupa aldehid (disebut polihidroksialdehid atau aldosa) atau berupa keton (disebut polihidroksiketon atau ketosa). Berdasarkan pengertian di atas berarti diketahui bahwa karbohidrat terdiri atas atom C, H dan O. Adapun rumus umum dari karbohidrat adalah:
(C.H2O)n atau CnH2nOn
2.2 Fungsi karbohidrat
Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka pendek (gula merupakan sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan manusia). Fungsi lainnya adalah sebagai komponen struktural sel.

Senin, 11 Juli 2011

METABOLISME KARBOHIDRAT

PENGANTAR METABOLISME KARBOHIDRAT

2.1 Pengertian Karbohidrat

Kata karbohidrat berasal dari kata karbon (C) dan air (H2O). Secara sederhana karbohidrat didefinisikan sebagai polimer sakar (polimer gula). Karbohidrat adalah senyawa karbon yang mengandung sejumlah besar gugus hidroksil (-OH). Karbohidrat paling sederhana bisa berupa aldehid (disebut polihidroksialdehid atau aldosa) atau berupa keton (disebut polihidroksiketon atau ketosa). Berdasarkan pengertian di atas berarti diketahui bahwa karbohidrat terdiri atas atom C, H dan O. Adapun rumus umum dari karbohidrat adalah:

(C.H2O)n atau CnH2nOn

2.2 Fungsi karbohidrat

Fungsi primer dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka pendek (gula merupakan sumber energi). Fungsi sekunder dari karbohidrat adalah sebagai cadangan energi jangka menengah (pati untuk tumbuhan dan glikogen untuk hewan dan manusia). Fungsi lainnya adalah sebagai komponen struktural sel.

2.3 Klasifikasi karbohidrat

Karbohidrat dapat dikelompokkan menurut jumlah unit gula, ukuran dari rantai karbon, lokasi gugus karbonil (-C=O), serta stereokimia.

Berdasarkan jumlah unit gula dalam rantai, karbohidrat digolongkan menjadi 4 golongan utama yaitu:

1. Monosakarida (terdiri atas 1 unit gula)

2. Disakarida (terdiri atas 2 unit gula)

3. Oligosakarida (terdiri atas 3-10 unit gula)

4. Polisakarida (terdiri atas lebih dari 10 unit gula)

Pembentukan rantai karbohidrat menggunakan ikatan glikosida.

Berdasarkan lokasi gugus –C=O, monosakarida digolongkan menjadi 2 yaitu:

1. Aldosa (berupa aldehid)

2. Ketosa (berupa keton)

Klasifikasi karbohidrat menurut lokasi gugus karbonil

Berdasarkan jumlah atom C pada rantai, monosakarida digolongkan menjadi:

1. Triosa (tersusun atas 3 atom C)

2. Tetrosa (tersusun atas 4 atom C)

3. Pentosa (tersusun atas 5 atom C)

4. Heksosa (tersusun atas 6 atom C)

5. Heptosa (tersusun atas 7 atom C)

6. Oktosa (tersusun atas 8 atom C)

2.4 Monosakarida-monosakarida penting

Beberapa monosakarida penting bagi tubuh kita di antaranya adalah D-gliseraldehid, D-glukosa, D-fruktosa, D-galaktosa serta D-ribosa.

1. D-gliseraldehid (karbohidrat paling sederhana)

Karbohidrat ini hanya memiliki 3 atom C (triosa), berupa aldehid (aldosa) sehingga dinamakan aldotriosa.

2. D-glukosa (karbohidrat terpenting dalam diet)

Glukosa merupakan aldoheksosa, yang sering kita sebut sebagai dekstrosa, gula anggur ataupun gula darah. Gula ini terbanyak ditemukan di alam.

3. D-fruktosa (termanis dari semua gula)

Gula ini berbeda dengan gula yang lain karena merupakan ketoheksosa.

4. D-galaktosa (bagian dari susu)

Gula ini tidak ditemukan tersendiri pada sistem biologis, namun merupakan bagian dari disakarida laktosa.

5. D-ribosa (digunakan dalam pembentukan RNA)

Karena merupakan penyusun kerangka RNA maka ribosa penting artinya bagi genetika bukan merupakan sumber energi. Jika atom C nomor 2 dari ribosa kehilangan atom O, maka akan menjadi deoksiribosa yang merupakan penyusuna kerangka DNA.

PROSES METABOLISME KARBOHIDRAT

Lintasan metabolisme dapat digolongkan menjadi 3 kategori:

1. Lintasan anabolik (penyatuan/pembentukan)

Ini merupakan lintasan yang digunakan pada sintesis senyawa pembentuk struktur dan mesin tubuh. Salah satu contoh dari kategori ini adalah sintesis protein.

2. Lintasan katabolik (pemecahan)

Lintasan ini meliputi berbagai proses oksidasi yang melepaskan energi bebas, biasanya dalam bentuk fosfat energi tinggi atau unsur ekuivalen pereduksi, seperti rantai respirasi dan fosforilasi oksidatif.

3. Lintasan amfibolik (persimpangan)

Lintasan ini memiliki lebih dari satu fungsi dan terdapat pada persimpangan metabolisme sehingga bekerja sebagai penghubung antara lintasan anabolik dan lintasan katabolik. Contoh dari lintasan ini adalah siklus asam sitrat (Siklus Kreb).

Karbohidrat, lipid dan protein sebagai makanan sumber energi harus dicerna menjadi molekul-molekul berukuran kecil agar dapat diserap. Berikut ini adalah hasil akhir pencernaan nutrien tersebut:

Ø Hasil pencernaan karbohidrat: monosakarida terutama glukosa

Ø Hasil pencernaan lipid: asam lemak, gliserol dan gliserida

Ø Hasil pencernaan protein: asam amino

Semua hasil pencernaan di atas diproses melalui lintasan metaboliknya masing-masing menjadi Asetil KoA, yang kemudian akan dioksidasi secara sempurna melalui siklus asam sitrat dan dihasilkan energi berupa adenosin trifosfat (ATP) dengan produk buangan karbondioksida (CO2).

Jalur-jalur metabolisme karbohidrat

Terdapat beberapa jalur metabolisme karbohidrat yaitu glikolisis, oksidasi piruvat, siklus asam sitrat, glikogenesis, glikogenolisis serta glukoneogenesis.

Secara ringkas, jalur-jalur metabolisme karbohidrat dijelaskan sebagai berikut:

1. Glukosa sebagai bahan bakar utama metabolisme akan mengalami glikolisis (dipecah) menjadi 2 piruvat jika tersedia oksigen. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

2. Selanjutnya masing-masing piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

3. Asetil KoA akan masuk ke jalur persimpangan yaitu siklus asam sitrat. Dalam tahap ini dihasilkan energi berupa ATP.

4. Jika sumber glukosa berlebihan, melebihi kebutuhan energi kita maka glukosa tidak dipecah, melainkan akan dirangkai menjadi polimer glukosa (disebut glikogen). Glikogen ini disimpan di hati dan otot sebagai cadangan energi jangka pendek. Jika kapasitas penyimpanan glikogen sudah penuh, maka karbohidrat harus dikonversi menjadi jaringan lipid sebagai cadangan energi jangka panjang.

5. Jika terjadi kekurangan glukosa dari diet sebagai sumber energi, maka glikogen dipecah menjadi glukosa. Selanjutnya glukosa mengalami glikolisis, diikuti dengan oksidasi piruvat sampai dengan siklus asam sitrat.

6. Jika glukosa dari diet tak tersedia dan cadangan glikogenpun juga habis, maka sumber energi non karbohidrat yaitu lipid dan protein harus digunakan. Jalur ini dinamakan glukoneogenesis (pembentukan glukosa baru) karena dianggap lipid dan protein harus diubah menjadi glukosa baru yang selanjutnya mengalami katabolisme untuk memperoleh energi

BAB III

GLIKOLISIS :

LINTAS PUSAT KATABOLISME GLUKOSA

Pembentukan ATP berkaitan Glikolisis

Selama glikolisis, banyak energi bebas yang diberikan oleh molekul glukosa yang disimpan dalam bentuk ATP. Hal ini mudah diperlihatkan jika kita menuliskan semua persamaan kesimbangan bagi glikolisis anaerobic yang terjadi dalam otot kerangka yang amat aktif:

Glukosa + 2Pi + 2ADP à 2 laktat- + 2 ATP+ NADH + 2H2O

Jadi, bagi setiap molekul glukosa yang terurai, dua molekul ATP dihasilkan dari ADP dan Pi.

Glikolisis Berlangsung melalui Senyawa Antara Berfosfat

Fungsi gugus fosfat:

  1. gugus fosfat mengion sempurna pada pH 7, jadi membuat tiap-tiap senyawa antara glikolisis bermuatan total negatif.
  2. gugus ini merupakan komponen penting didalam pengubahan enzimatik energi metabolik
  3. gugus fosfat berfungsi sebagai gugus pengenalan atau pengikatan yang dibutuhkan sebagai kedudukan yang cocok pada sisi aktif enzim-enzim yang bersangkutan.

Hampir semua enzim glikolitik memerlukan Mg2+ bagi aktivitasnya. Karena Mg2+ membentuk kompleks dengan gugus fosfat senyawa antara glikolitik dan dengan ADP dan ATP, sisi pengikatan substrat dari berbagai enzim-enzim glikolitik bersifat spesifik bagi kompleks Mg2+ senyawa antara berfosfat.

Fase Pertama Glikolisis Mengakibatkan Pemotongan Rantai Heksosa

  1. Fosforilasi Glukosa

Pada tahap pertama, molekul D-glukosa diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada posisi 6, menghasilkan glukosa 6-fosfat dengan memanfaatkan ATP. Reaksi ini dikatalis oleh heksokinase. ATP diperlukan sebagai donor fosfat dan bereaksi sebagai kompleks Mg-ATP. Satu fosfat berenergi tinggi digunakan, sehingga hasilnya adalah ADP. (-1P)

Heksokinase adalah enzim pengatur, dengan glukosa 6-fosfat sebagai produk reaksi, dan sekaligus sebagai inhibitor (penghambat) alosterik. Setiap terjadi kenaikan konsentrasi glukosa 6- fosfat didalam sel diatas konsentrasi normalnya, molekul ini menghambat heksokinase secara dapat balik dan dalam waktu sementara, sehingga kecepatan pembentukan glukosa 6-fosfat menjadi seimbang dengan kecepatan penggunaannya.

Didalam hati terdapat bentuk lain yang dinamakan glukokinase, yang tidak ditemukan di jaringan lain. Glukokinase berbeda dari isozim heksokinase dalam tiga hal:

- enzim ini spesifik bagi D-glukosa dan tidak bekerja terhadap heksosa lain

- enzim ini tidak dihambat oleh glukosa 6-fosfat

- glukokinase memiliki Km bagi glukosa yang aktif bekerja jika glukosa didalam darah meningkat, yaitu setelah mengkonsumsi makanan yang kaya akan gula. Pada kondisi ini glukokinase hati bekerja pada kelebihan glukosa darah untuk mengubahnya mengubahnya menjadi glukosa 6-fosfat dan menyimpannya sebagai glikogen di hati.

Dalam keadaan sebelum makan kadar gula darah sekitar 5 mmol/L. Sesudah makan dan peningkatan kadar gula yang meningggi menjadi 7 sampai 10 mmol/L, glukokinase menjadi efektif (Km = 1 x 10-2 mol/L glukosa). Bila kadar glukosa darah menurun, sumbangan glukokinase pada mekanisme homeostatis mengurang.

  1. Pengubahan Glukosa 6-Fosfat

Fosfoglukoisomerase, yang telah diisolasi dalam bentuk murni dari jaringan otot, mengkatalisa isomerasi dapat balik senyawa glukosa 6-fosfat, yang merupakan suatu aldosa, menghasilkan fruktosa 6-fosfat. Fosfoglukoisomerase memerlukan Mg2+ dan bersifat spesifik bagi glukosa 6-fosfat dan fruktosa 6-fosfat.

  1. Fosforilasi Fruktosa 6-fosfat menjadi Fruktosa 1,6-Difosfat

Fosfofruktokinase yang memerlukan Mg2+, mengkatalisis pemindahan gugus fosfat dari ATP ke senyawa D-fruktosa 6-fosfat pada posisi 1, menghasilkan fruktosa 1,6-difosfat. ATP menjadi donor fosfat, sehingga hasilnya adalah ADP.(-1P)

Fosfofruktokinase, seperti heksokinase merupakan enzim pengatur, dan salah satu enzim yang paling kompleks. Enzim ini merupakan pengatur utama pada glikolisis otot. Aktivitas fosfofruktokinase dipercepat jika cadangan ATP sel berkurang atau jika kelebihan produk pemecahan ATP, yaitu ADP dan AMP, terutama kelebihan AMP.

  1. Penguraian Fruktosa 1,6-difosfat

Reaksi ini dikatalis oleh enzim aldolase fruktosa difosfat, yang juga disebut aldolase. Fruktosa 1,6-difosfat diuraikan secara dapat balik, menghasilkan dua triosa fosfat yang berbeda, gliseraldehida 3-fosfat suatu aldolase dan dihidroksiaseton fosfat, suatu ketosa.

Aldolase jaringan hewan tidak memerlukan Mg2+, tetapi banyak mikroorganisme, aldolase adalah enzim yang mengandung Zn2+.

D-fruktosa 1,6-bifosfat « D-gliseraldehid 3-fosfat + dihidroksiaseton fosfat

∆Go’= +5,75 kkal/mol

  1. Interkonversi Triosa Fosfat

Hanya satu diantara dua triosa fosfat yang dibentuk oleh aldolase, yaitu gliseraldehida 3-fosfat, yang dapat langsung diuraikan pada tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi dihidroksiaseto fosfat berubah dengan cepat dan dalam reaksi dapat balik terubah menjadi gliseraldehida 3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.

dihidroksiaseton fosfat « D-gliseraldehid 3-fosfat ∆Go’= +1,83 kkal/mol

Fase kedua glikolisis merupakan reaksi penyimpan energi

Fase kedua glikolisis mengandung tahap-tahap fosforilasi penyimpan energi. Energi bebas dari molekul glukosa disimpan dalam bentuk ATP. Karena satu molekul glukosa menghasilkan dua gliseraldehid 3-fosfat, kedua bagian molekul glukosa menjalani lintas yang sama pada fase kedua glikolisis ini. Penyimpanan dua molekul gliseraldehid 3-fosfat menjadi dua molekul piruvat diikuti oleh pembentukan empat molekul ATP dari ADP. Namun demikian, hasil bersih ATP dari molekul glukosa berkurang menjadi hanya dua, karena terdapat dua molekul ATP yang dipergunakan pada fase pertama glikolisis untuk melakukan fosforilasi kedua ujung molekul heksosa.

  1. Oksidasi Gliseraldehid 3-fosfat menjadi 3-fosfogliseroil fosfat

Reaksi ini adalah reaksi glikolisis penyimpan energi kedua yang membentuk ATP. Enzim yang mengkatalisa tahap ini adalah dehidrogenase gliseraldehid fosfat. Pada reaksi kompleks ini, gugus aldehida pada D-gliseraldehida 3-fosfat mengalami dehidrogenasi, menjadi suatu anhidrida karboksilat dengan asam fosfat, 3-fosfogliseroil fosfat.

D-gliseraldehid 3-fosfat + NAD+ + Pi« 3-fosfogliseroil fosfat + NADH + H+

∆Go’= +1,5 kkal/mol

Senyawa penerima hidrogen pada reaksi dehidrogenase gliseral dehida fosfat adalah koenzim NAD+ yaitu, bentuk teroksidasi dari nikotinamida adenin dinukleotida yang mengandung vitamin nikotin amida. Atom-atom hidrogen yang dikeluarkan dari proses oksidasi ini dipindahkan kepada NAD+ yang terikat pada enzim. Pada rantai respirasi mitokondria akan dihasilkan tiga fosfat berenergi tinggi. (+3P)

Catatan:

Karena fruktosa 1,6-bifosfat yang memiliki 6 atom C dipecah menjadi Gliseraldehid 3-fosfat dan dihidroksi aseton fosfat yang masing-masing memiliki 3 atom C, dengan demikian terbentuk 2 molekul gula yang masing-masing beratom C tiga (triosa). Jika molekul dihidroksiaseton fosfat juga berubah menjadi 1,3-bifosfogliserat, maka dari 1 molekul glukosa pada bagian awal, sampai dengan tahap ini akan menghasilkan 2 x 3P = 6P. (+6P)

  1. Pemindahan Fosfat dari 3-fosfogliseroil fosfat ke ADP

Enzim kinase fosfogliserat memindahkan gugus fosfat berenergi tinggi dari gugus karboksil 3-fosfogliseroil fosfat ke ADP, jadi membentuk ATP dan 3-fosfogliserat.

Mg2+

3-fosfogliseroil fosfat + ADP « 3-fosfogliserat + ATP

∆Go’= -4,50 kkal/mol

Karena ada dua molekul 1,3-bifosfogliserat, maka energi yang dihasilkan adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)

  1. Pengubahan 3-Fosfogliserat Menjadi 2-Fosfogliserat

Reaksi ini, yang melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat didalam molekul substrat, dikatalisis oleh enzim fosfogliserat mutase. Mg2+ diperlukan dalam reaksi ini, yang melibatkan pemindahan gugus fosfat dari posisi 3 ke posisi 2 molekul gliserat.

  1. Dehidrasi 2-fosfogliserat menjadi fosfoenolpiruvat

Dehidrasi 2-fosfogliserat dikatalisa oleh enolase, yang menyebabkan pemindahan dapat balik molekul air dari 2-fosfogliserat menghasilkan fosfoenolpiruvat. Enolase memerlukan Mg2+, yang membentuk kompleks dengan enzim sebelum terjadi pengikatan substrat.

  1. Pemindahan gugus fosfat dari fosfoenolpiruvat ke ADP

Tahap terakhir pada glikolisis ialah pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari fosfoenolpiruvat ke ADP, yang dikatalisa oleh kinase piruvat. Pada reaksi ini, produk piruvat muncul dalam bentuk enolnya.

Akan tetapi, bentuk enol piruvat dengan cepat dan secara non enzimatik tersusun kembali menghasilkan bentuk keto, yang merupakan bentuk piruvat utama.

Karena ada 2 molekul PEP maka terbentuk 2 molekul enol piruvat sehingga total hasil energi pada tahap ini adalah 2 x 1P = 2P. (+2P)

Kesimpulan:

Glikolisis aerobik

ATP tiap mol D-glukosa

Fosforilasi D-Glukosa

Bifosforilasi D-fruktosa 6-fosfat

2 (1,3 bifosfogliserat à 3-P-gliserat)

2 (fosfoenol piruvat à piruvat)

2 (NADH + H+ à NAD+)

- 1P

- 1P

+ 2P

+ 2P

+ 6P

Jumlah

+ 8P

BAB IV

OKSIDASI PIRUVAT

Pada organisme aerobik, glikolisis menyusun hanya tahap pertama dari keseluruhan degradasi aerobic glukosa menjadi CO2 dan H2O. Piruvat yang terbentuk lalu 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 sitrat, dengan melibatkan molekul oksigen. Lintas inlah yang dilalui piruvat pada hewan aerobic sel dan tumbuhan.( Lehninger, 1982)

Piruvat diperoleh dari oksidasi karbohidrat tetapi merupakan penyuplai utama dari asetil-KoA untuk oksidasi di dalam siklus asam sitrat. Perubahan piruvat menjadi asetil KoA dikatalisis oleh piruvat dehidrogenase. Pada reaksinya gugus karboksil pada piruvat hilang sebagai CO2 , ketika piruvat membentuk asetil-KoA.( Christopher K. Mathews dan k. e. van Holde: 1995)

Oksidasi piruvat Asetil-KoA terjadi di dalam mitokondria sel. Reaksi ini dikatalisir oleh berbagai enzim yang berbeda yang bekerja secara berurutan di dalam suatu kompleks multienzim yang berkaitan dengan membran interna mitokondria. Secara kolektif, enzim tersebut diberi nama kompleks piruvat dehidrogenase dan analog dengan kompleks µ-keto glutarat dehidrogenase pada siklus asam sitrat..

Sebelum karbohidrat masuk ke dalam siklus asam sitrat, kerangka karbonnya harus dipecahkan sehingga molekul ini menghasilkan gugus asetil (pada asetil KoA) yaitu, bentuk yang hampir semua input bahan bakarnya diterima oleh siklus asam sitrat. Piruvat yang diturunkan dari glukosa oleh glikolisis, mengalami dehidrogenasi menghasilkan asetil-KoA dan CO2 oleh enzim yang berkelompok secara teratur, yang disebut kompleks piruvat dehidrogenase yang terletak di dalam mithokondria sel-sel eukaryotic dn di dalam sitoplasma prokariotik. Reaksi keseluruhan yang dikatalis adalah:

Piruvat + NAD+ + KoA-SH asetil-KoA + NADH + CO2

∆Go = -8,0 kkal/mol

Pada reaksi yang agak kompleks ini, piruvat mengalami dekarboksilasi piruvat menjadi asetil-KoA melibatkan 3 enzim yang berbeda secara berurutan, yaitu piruvat dehidrogenase (E1), dihidrolipos transasetilase (E2), dan dihidrolipoil dehidrogenase (E3) dan juga 5 koenzim yang berbeda yaitu, tiamin pirofosfat (TPP), flavin adenine dinukleotida (FAD), koenzim-A (KoA), nikotinamida adenine dinukleotida (NAD+), dan asam lipoat.

(http://www.static.schoolrack.com/files/21642/.../4-metabolisme_karbohidrat.doc)

Tahap-tahap Pada Oksidasi Piruvat

1. Dengan adanya TDP (thiamine diphosphate), piruvat didekarboksilasi menjadi derivate hidroksietil tiamin difosfat terikat enzim oleh komponen kompleks enzim piruvat dehidrogenase. Produk sisa yang dihasilkan adalah CO2.

CH3 C - COO- + H+ + E1 – TPP E1 – TPP – CHOH – CH3 + CO2

(Lehninger : 1982)

2. Hidroksietil tiamin difosfat akan bertemu dengan lipoamid teroksidasi, suatu kelompok prostetik dihidroksilipoil transasetilase untuk membentuk asetil lipoamid, selanjutnya TDP lepas.

3. Selanjutnya dengan adanya KoA-SH, asetil lipoamid akan diubah menjadi asetil KoA, dengan hasil sampingan berupa lipoamid tereduksi.

4. Siklus ini selesai jika lipoamid tereduksi direoksidasi oleh flavoprotein, yang mengandung FAD, pada kehadiran dihidrolipoil dehidrogenase. Akhirnya flavoprotein tereduksi ini dioksidasi oleh NAD+, yang akhirnya memindahkan ekuivalen pereduksi kepada rantai respirasi.

http://www.static.schoolrack.com/files/21642/.../4-metabolisme_karbohidrat.doc

Jika suatu suatu sel tidak memiliki kemampuan untuk mengoksidasi piruvat, maka pruduksi ATP dalam proses glikolisis menjadi terbatas. Jika tersedia glukosa yang cukup untuk sel, maka piruvat dibuang selama ADP, NAD+, serta Pi. semua sel mempunyai jumlah ADP dan Pi yang cukup karena keduanya merupakan produk dari hidrolisis ATP. Akan tetapi jumlah NAD+ lebih terbatas. Llangkah satu-satunya adalah gliseraldehid-3-fosfat dioksidasi menjadi 1,3-biofosfogliserat sedangkan NAD+ direduksi menjadi NADH. Dalam glikolisis yang berlangsung terus menerus, NADH ini harus dioksidasi kembali menjadi NAD+.(Yohanis Ngili: 2010)

Jika pada kondisi aerob, piruvat dioksidasi menjadi asetil KoA, lalu bagaimana pada kondisi anaerob?

Berikut dijelaskan tentang nasib piruvat pada kondisi anaerob.

Ø Perubahan Piruvat menjadi Laktat

Jika jaringan hewan harus berfungsi dalam keadaan anaerobic, terutama pada kontraksi aktif otot kerangka, piruvat yang terbentuk dari glukosa tidak dapat dioksidasi lebih lanjut karena kurangnya oksigen. Pada kondisi ini, piruvat yang terbentuk oleh glikolisis di reduksi menjadi laktat. Pada otot kerangka, raktivitas fisik yang amat intensif. Laktat juga merupakan produk glikolisis di dalam mikroorganisme anaerobic yang menjalankan fermentasi asam laktat. Produksi asam laktat dari gula oleh bakteri asam laktat menyebabkan pengasaman susu.(Lehninger:1982)

Reaksi Pembentukan asam laktat

Terbentuknya asam laktat dari piruvat dikatalis oleh enzim laktat dehidrogenase dimana piruvat direduksi oleh NADH yang berasal dari reaksi:

Enzim laktat dehidrogenase tidak spesifik untuk piruvat, tetapi dapat juga mengkatalis senyawa keto lainnya. Enzim laktat dehidrogenase hati (H4) dan otot (M4) menunjukkan sifat kinetic berbeda.H4 aktif pada piruvat rendah dan terinhibisi oleh konsentrasi piruvat diatas konsentrasi 3.10-3 M. Hal ini sesuai dengan fungsi hati yang harus menyediakan energy dari glukosa seefisien mungkin, sedangkan pada otot kontraksi otot memerlukan energy secara tepat yang dapat dipenuhi dengan mengkatabolisme glukosa dalam keadaan anaerob.(Purwo Arbianto:1993)

Ø Perubahan piruvat menjadi alkohol

Ada nasib lain dari piruvat yang juga sangat penting, yang tidak terdapat dalam jaringan mamalia. Beberapa organisme bisa hidup dalam kondisi aerob atau anaerob. Organisme ini disebut anaerob fakultatif, yang dapat mengubah metabolismenya untuk beradaptasi dengan ada atau tidaknya oksigen. Organism anaerob fakultatif yang paling penting adalah ragi. Ragi mengubah glukosa menjadi piruvat dan kemudian bila ada oksigen maka ragi akan mengoksidasi piruvat menjadi CO2. Jika tidak tersedia oksigen, maka jalur untuk regenerasi NAD+ akan bekerja. (Yohanis Ngili: 2010)

. Di dalam beberapa mikroorganisme , misalnya pada ragi roti, piruvat yang terbentuk dari glukosa melalui glikolisis diubah secara anaerobic menjadi etanol dan CO2, suatuproses yang disebut fermentasi alcohol. Fermentasi merupakan istilah umum yang menunjukkan degradasi anaerobic glukosa atau nutrient organic lain menjadi berbagai produk untuk tujuan memperoleh energy dalam bentuk ATP.(Lehninger: 2005)

Berbeda dengan yang terjadi pada otot, yaitu piruvat di ubah menjadi asam laktat (fermentasi asam laktat) maka pada ragi (misalnya saccaromyces sp) , dalam keadaan anaerob akan mengubah glukosa menjadi piruvat yang selanjutnya di oksidasi menjadi alcohol (fermentasi alklhol).(Lehninger: 1982)

Ragi tidak memiliki laktat dehodrogenase tetapi memiliki piruvat dekarboksilase yang tidak terdapat dalam sel mamalia. Enzim piruvat dekarboksilase mengatalisis konversi piruvat menjadi asetaldehid. (Yohanis Ngili: 2010)

Reaksi Pembentukan alkohol

Pembentukan alcohol terjadi dalam dua tahap. Pada tahap pertama asam piruvat mengalami dekarboksilasi menjadi asetildehida dikatalisis oleh enzim asam piruvat dekarboksilase dengan koenzim (TPP).

Selanjutnya asetaldehida menghasilkan etanol oleh pengaruh dengan alcohol dehidrogenase sebagai katalis.

( Purwo Arbianto:1993)

Reaksi ini adalah langkah terakhir dalam fermentasi alcohol, yang analog dengan fermentasi laktat. Kedua reaksi fermentasi tersebut menghasilkan NAD+ serta produk akhir metabolisme yang berat molekulnya rendah dan larut dalam air dan berdifusi keluar dari sel tempatnya diproduksi. DAlam fermentasi alcohol, reaksi kedua adalah reversible sehingga jika kemudia tersedia oksigen kembali untuk sel ragi anaerob awal, maka etanol akan dioksidasi menjadi asetaldehid. Tidak seperti fermentasi laktat pada akhirnya laktat akan dioksidasi menjadi piruvat, fermentasi alcohol tidak dapat membentuk piruvat dari asetaldehid. Sebagai gantinya asetaldehid diubah menjadiasam asetat yang kemudian dioksidasi sempurna menjadi CO2 dalam siklus asam sitrat. Oksidasi asam asetat ini menghasilkan delapan H yang menghasilkan ATP dalam proses fosforilasi oksidatif:

( Yohanis Ngili: 2010)

DAFTAR PUSTAKA

Arbianto, Purwo. 1993. Biokimia Konsep-konsep Dasar. Bandung:ITB

Lehninger. 1982. Dasar-dasar Biokimia Jilid II . Jakarta:Erlangga

Mathews, Christopher K. dan K.E. Van Holde. 1995. Biochemistry. USA: The Benjamin/Chummings Publlishing Company, INC

Ngili, Yohanis. 2010. Biokimia Dasar. Bandung: Rekayasa Sains

Montgomery, Rex, dkk. . Dasar-dasar Biokimia.

http://www.static.schoolrack.com/files/21642/.../4-metabolisme_karbohidrat.doc