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 C_nH_2nO_n

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.

2. 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.

3. 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.

4. 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

∆G^o’= +5,75 kkal/mol

5. 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 ∆G^o’= +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.

6. 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⁺ + P_i« 3-fosfogliseroil fosfat + NADH + H⁺

∆G^o’= +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)

7. 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

∆G^o’= -4,50 kkal/mol

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

8. 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.

9. 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.

10. 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

∆G^o = -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